申请日2007.05.10
公开(公告)日2008.11.12
IPC分类号C02F1/28; C02F1/52; C02F1/68; C03C10/04; C03B32/02; C03C10/12; C03C10/10; C02F11/06
摘要
本发明涉及污水、污泥处理技术，具体为一种利用霞石微晶玻璃技术处理城市污水污泥的工艺及设备，解决传统的焚烧炉处理城市污泥中存在的二次污染、黑烟上天等问题。本发明工艺是用霞石微晶玻璃原料吸附、过滤污水，再将泥水快速分离，上层水经蒸气消毒、挥发异味，进一步过滤成为饮用水，下层泥浆经掺入柴油和石蜡用来做熔化炉燃料，残渣落在炉膛中与添加的微晶玻璃原料混熔成为上等的微晶玻璃颗粒料，可用来生产微晶玻璃与金属混合粉末冶金产品、机械构件和建筑材料。本发明设备是超高温、底插式三相电极熔化炉和霞石高能配方实现了水的氢、氧分离和氢的燃烧放热。本发明对来水水质无要求，达到净水回收、空气无异味排放，实现残渣增值利用。
权利要求书
1、利用霞石微晶玻璃处理城市污水污泥的工艺，其特征在于，具体步骤如下：
第一步，污水集中到总截污池，按重量占0.02-0.05%的粉煤灰、重量占 0.02-0.05%的石灰粉、重量占0.001-0.002%的絮凝剂向总截污池中填加，搅拌均 匀后的污水抽到副截污池中，通过副截污池中的搅拌器进一步混匀;
第二步，将污水抽到加盖塑料大棚的沉淀池中，沉淀池中装有从熔化炉中引 入的蒸气管道，将污水加热杀灭细菌和病毒，并将污水中的异味挥发出来，用抽 气机将大棚中的气体抽到空气滤清室中进行过滤和冷凝，蒸馏水汇集到储水器中;
第三步，将沉淀池上层水抽到离心强滤机中过滤后排入清水池;
第四步，将沉淀池底部的泥浆抽到储泥池中，加入重量占0.5-1%的柴油和重 量占0.5-1%的液体石蜡，混匀后进到压力釜中经过2.5-3MPa、加热65-70℃，使 石蜡、柴油、泥浆混匀;通过喷嘴打入熔化炉中燃烧，残渣落在炉膛中经与添加 1-3倍重量的霞石微晶玻璃原料混熔后，经出料口流进水淬池中，急冷粒化而成 的颗料材料，粒度为1-6mm。
2、按照权利要求1所述的利用霞石微晶玻璃处理城市污水污泥的工艺，其特 征在于：所述絮凝剂为聚合双酸铝铁或氯化铁。
3、按照权利要求1所述的利用霞石微晶玻璃处理城市污水污泥的工艺，其特 征在于，按重量百分比计，添加到熔化炉内的微晶玻璃原料组成如下：
霞石粉20-35%;
河砂15-25%;
油母页岩5-8%;
锂辉石或锂云母或高铝土5-15%;
砷渣或铬渣或镉渣15-25%;
纯碱或无水硫酸钠3-5%;
硝酸盐1-3%;
二氧化铈0.5-1%;
二氧化钇1-2.5%。
4、按照权利要求1所述的利用霞石微晶玻璃处理城市污水污泥的工艺，其特 征在于：所述喷嘴为可调式污泥喷嘴，喷出量为10-100kg/分钟。
5、一种利用霞石微晶玻璃处理城市污水污泥的设备，其特征在于：该设备包 括依次设置的加料熔化室(3)、高温熔化室(4)、澄清室(13)，加料熔化室(3)、 高温熔化室(4)、澄清室(13)底部分别设置底插式三相电极(10)，加料熔化室 (3)、高温熔化室(4)之间设有第一流液洞(16)、过火口(18)，高温熔化室(4)、 澄清室(13)之间设有第二流液洞(17)、过火口(18)，第一流液洞(16)、第二 流液洞(17)呈梯度设置。
6、按照权利要求5所述的利用霞石微晶玻璃处理城市污水污泥的设备，其特 征在于：所述底插式三相电极(10)穿置于炉底的部分外侧设置水封套(9)。
7、按照权利要求5所述的利用霞石微晶玻璃处理城市污水污泥的设备，其特 征在于：所述底插式三相电极(10)倾斜安装。
8、按照权利要求5所述的利用霞石微晶玻璃处理城市污水污泥的设备，其特 征在于：所述澄清室(13)连接巡回吸附式保温烟道(14)。
说明书
利用霞石微晶玻璃处理城市污水污泥的工艺及设备
技术领域
本发明涉及污水、污泥处理技术，具体为一种利用霞石微晶玻璃技术处理城 市污水污泥的工艺及设备。
背景技术
城市化是经济发展的必然趋势，城市的服务功能中最重大的难题就是每天产 生的工业废弃物和生活废弃物的处理问题，把污泥和垃圾集中到郊区堆放或掩埋， 不但浪费了资源，而且污染了周边环境。目前的污水处理技术都采用微生物消化 法，要修大量的曝气池和药物投放对来水水质有严格要求，工业污水、生活污水 要分网建设，不但一次投资大，而且运行费用高。
近年来，有的国家开发出垃圾焚烧技术，浪费了大量资源，加重了大气污染。 众所周知，传统的污泥焚烧炉，污泥燃烧会产生大量的二氧化碳(黑烟上天)，污 泥中的水分会带走炉膛温度，低温燃烧还会产生二噁英毒气造成空气二次污染。
目前，出现了对于工厂的固体废弃物有了一些低值利用，如：用发电厂粉煤 灰做轻体砖，用于楼房间壁墙，但像铁合金厂的有害金属废弃物却无能为力，像 铬渣、镉渣、砷渣等都是剧毒物，严重污染着地下水，对人类造成极大的危害， 高科技发展的产物：手机、电脑、照相机等电子产品，产生了大量废电池，这些 废物混入污水和垃圾中，加重了垃圾处理和再生利用的难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用霞石微晶玻璃处理城市污水污泥的工艺及设 备，解决传统的焚烧炉处理城市污泥中存在的二次污染、黑烟上天等问题。
本发明的技术方案是：
利用霞石微晶玻璃处理城市污水污泥的工艺，具体步骤如下：
第一步，污水集中到总截污池，按重量占0.02-0.05%的粉煤灰、重量占 0.02-0.05%的石灰粉、重量占0.001-0.002%的絮凝剂向总截污池中填加，搅拌均 匀后的污水抽到副截污池中，通过副截污池中的搅拌器进一步混匀;
第二步，将污水抽到加盖塑料大棚的沉淀池中，沉淀池中装有从熔化炉中引 入的蒸气管道，将污水加热杀灭细菌和病毒，并将污水中的异味挥发出来，用抽 气机将大棚中的气体抽到空气滤清室中进行过滤和冷凝，蒸馏水汇集到储水器中;
第三步，将沉淀池上层水抽到离心强滤机中过滤后排入清水池;
第四步，将沉淀池底部的泥浆抽到储泥池中，加入重量占0.5-1%的柴油和重 量占0.5-1%的液体石蜡，混匀后进到压力釜中经过2.5-3MPa、加热65-70℃，使 石蜡、柴油、泥浆混匀;通过喷嘴打入熔化炉中燃烧，残渣落在炉膛中经与添加 1-3倍重量的霞石微晶玻璃原料混熔后，经出料口流进水淬池中，急冷粒化而成 的颗料材料，粒度为1-6mm。
所述絮凝剂为聚合双酸铝铁或氯化铁。
所述喷嘴为可调式污泥喷嘴，喷出量为10-100kg/分钟。
本发明利用霞石微晶玻璃处理城市污水污泥的设备包括依次设置的加料熔化 室、高温熔化室、澄清室，加料熔化室、高温熔化室、澄清室底部分别设置底插 式三相电极，加料熔化室、高温熔化室之间设有第一流液洞、过火口，高温熔化 室、澄清室之间设有第二流液洞、过火口，第一流液洞、第二流液洞呈梯度设置。 其中，
加料熔化室的作用是：对原料进行初步混融成米粥状，污泥在加料熔化室中 燃烧;
高温熔化室的作用是：污泥残渣经电流搅拌与添加的霞石微晶玻璃原料混熔 后进入高温熔化室，由于高温熔化室设计的电量大，产生超高温和强磁场，使霞 石中发生高温放热，油母页岩产生微爆燃，点燃了分离的水中的氢原子，使温度 进一步增高，减少了烟尘中的微粒和水蒸汽;
澄清室的作用是：消除玻璃液中的气泡，使产品强度提高。
所述底插式三相电极倾斜安装可产生角度电流，配合梯度设置的流溢洞，可 产生下沉式旋转液流。
所述底插式三相电极穿置于炉底的部分外侧设置水封套，起冷却和密封作用。
所述澄清室连接巡回吸附式保温烟道，烟道出口与湿法除硫器相连，用于烟 气净化除硫。
本发明添加到熔化炉内的微晶玻璃原料组成如下：
霞石粉20-35%，20-40目;
河砂15-25%，60-80目，用于补充二氧化硅;
油母页岩5-8%，70-90目，用于爆燃;
锂辉石或锂云母或高铝土5-15%，锂辉石90-120目，锂云母为薄片状，用于 助熔和补充三氧化二铝;
砷渣或铬渣或镉渣15-25%，20-40目，用于澄清和增加强度;
纯碱或无水硫酸钠3-5%，用于助熔、降低粘度;
硝酸盐(硝酸钾或硝酸钠)1-3%，用于助熔和爆燃;
二氧化铈0.5-1%，用于澄清和增加强度;
二氧化钇1-2.5%，用于增韧。
其制备工艺参见中国发明专利，发明名称：利用霞石制备微晶玻璃的工艺及 设备，专利号：96115271.0。
本发明工艺是先用霞石微晶玻璃原料(包括粉煤灰、石灰粉、聚合双酸铝铁 或氯化铁等)吸附、过滤污水，再将泥水快速分离，上层水经蒸气消毒、挥发异 味，进一步过滤成为饮用水，下层泥浆经掺入柴油和石蜡用来做微晶玻璃电油熔 化炉燃料，残渣落在炉膛中与添加的微晶玻璃原料混熔成为上等的微晶玻璃颗粒 料，可用来生产微晶玻璃与金属混合粉末冶金产品、机械构件和建筑材料。本发 明设备是超高温(温度范围1800-2200℃)、可以产生强磁场的底插式三相电极熔 化炉和霞石高能配方实现了水的氢、氧分离和氢的燃烧放热。与传统技术相比， 本发明的有益效果是：
1、对来水水质无要求。本发明对来水水质无挑剔是因为取消了生物消化法工 艺，不需要培养微生物和细菌，所以不怕有毒重金属也不管水的酸碱度，它可以 节省雨水、工业污水和生活污水的分流管线建设费和工业小污水厂的建设和处理 费。
2、泥水快速分离。本发明泥水分离靠的是添加微晶玻璃原料中的粉煤灰和石 灰粉来吸附、沉淀和过滤，泥水分离速度较快。
3、水的氢、氧分离和氢燃烧放热、蒸气消毒和异味挥发、残渣全利用，达到 净水回收、空气无异味排放。本发明燃烧放热靠的是超高温底插式电极熔化炉， 蒸气的产生和残渣的利用都离不开这种特别的电极熔化炉，该炉是整个污水处理 工艺技术的核心设备。本发明底插式电极熔化炉是与霞石配方和泥水中的氢、氧 分离及氢爆燃原理相辅相成的综合技术，该炉是霞石微晶玻璃技术的核心设备， 其所以能产生超高温(温度范围1800-2200℃)是因为有耐高温炉壁砖、吸附巡 回保温烟道和三相底插式电极形成了超高温、强磁场引发霞石中的高能元素进一 步连锁放热，这才能导致水的氢、氧分离和氢微爆燃，使热量逐步增加，除熔化 微晶玻璃原料之需，还有大量节余，才能引入沉淀池进行污水消毒和挥发;污泥 燃烧后落在炉膛表面的残渣必须与添加的微晶玻璃原料混熔才能生产出合格产 品，只有该炉形成的下沉式中心旋流才能实现电流自搅拌，达到充分混熔的目的。
4、本发明采用污泥(油)、电联体底插式三相电极熔化炉、超高温(温度范 围1800-2200℃)炉胆及巡回吸附式保温烟道，三相电极倾斜安装可产生角度电 流，配合梯度设置的流溢洞，可产生下沉式旋转液流，其好处在于：起到混熔搅 拌的作用，使污泥燃烧残渣与添加到熔化炉内的微晶玻璃原料混熔。
5、本发明添加到熔化炉内的微晶玻璃原料中包括油母页岩和硝酸盐，其作用 是在1350℃以上高温条件下产生微爆炸燃烧，带燃了分离出来的氢。
6、本发明投资仅是传统方式的1/3，占地面积仅是传统方式的1/3-1/4，在不 补贴条件下经济效益是传统方式的10-20倍。
