CN108191178A - 微波加远红外线污泥重金属固化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种微波加远红外线污泥重金属固化系统，使污泥固化为可用于建材的玻璃体，包括远红外加热区、微波加热区、微波加热涵道、水冷区，经过预处理的块状污泥进入本系统，经过三次温度递增加热后呈熔岩态，进入水冷区温度急降后，使其中的重金属分子能够封固在形成的玻璃体中。本发明流程简单，能够有效解决含重金属污泥的处理问题，适合大规模生产应用。

Description

微波加远红外线污泥重金属固化系统
技术领域
本发明涉及污泥处理装置，特别涉及一种污泥固化系统。
背景技术
随着污水处理的蓬勃发展，污泥产量也在大幅增长，据预测2020年的污泥产量将达到8000多万吨，而有些特种废水如化工废水处理过程中产生的污泥属于危险废物，若不妥善处理将对环境和人类带来较大的危害。其中重金属是限制污泥大规模土地利用的重要因素，这就需要将这些污泥进行固化稳定化处理，使污泥的物理性质、化学性质趋于稳定。固化是指通过提高污泥的强度、降低透水性来改变污泥的物理性质的过程，稳定化是指转化污泥中含有的重金属污染物的形态，构建内封闭系统而改变污泥化学性质的过程，使其可作为资源利用，有效解决污泥的二次污染问题。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种微波加远红外线污泥重金属固化系统，使污泥固化为可用于建材的玻璃体。
本发明提出的一种微波加远红外线污泥重金属固化系统，包括远红外加热区、微波加热区、微波加热涵道、水冷区，其中远红外加热区包括设于传送带上方的片状远红外加热器，使温度达到500-800℃；微波加热区包括设于传送带上方的微波源，使温度达到1300-1450℃；微波加热涵道包括设于涵道两侧的微波源，使温度达到1600℃。经过预处理的块状污泥通过传送带依次进入红外加热区、微波加热区、微波加热涵道，最终落入水冷区。
特别的，预处理的块状污泥为烘干后的干燥污泥块与二氧化硅，固化剂混合压块而成。其中二氧化硅占总重量的3-10％。
特别的，该系统还包括进气口，可通入作为保护气体的氮气或惰性气体，保护反应过程。
特别的，该系统还包括抽气口，不断抽走反应产生的烟气，保持真空度。
特别的，微波加热区与水冷区通过倾斜的微波加热涵道连接。
特别的，系统整体结构采用圆柱形谐振腔，使磁力线能够集中从而更快速升温物料，同时圆柱形结构易满足其对压力的要求。
特别的，微波加热区设有一个或一个以上红外测温传感器，可提高污泥控温的有效性和均匀性。
特别的，微波加热区两端设有微波抑制器，以防止微波泄漏，同时降低系统整体的密封难度。
本发明中，预处理的块状污泥仍含有重金属，当系统整体的真空度达到设定工况后，污泥进入本系统，经过三次温度递增加热后呈熔岩态，进入水冷区温度急降后，重金属分子能够封固在形成的玻璃体中。本发明流程简单，节能高效，能够有效解决含重金属污泥的处理问题，适合大规模生产应用。
附图说明
图1为本发明提出的微波加远红外线污泥重金属固化系统结构示意图；
图中：1远红外加热器、2微波源、3涵道、4进气口、5抽气口、6红外测温传感器、7微波抑制器、8水冷区、M污泥。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例
参照图1，本发明提出的微波加远红外线污泥重金属固化系统，包括远红外加热区、微波加热区、微波加热涵道、水冷区，其中远红外加热区包括设于传送带上方的片状远红外加热器；微波加热区包括设于传送带上方的微波源；微波加热涵道包括设于涵道两侧的微波源。系统前端即靠近入料处设有进气口，可通入作为保护气体的氮气，防止杂质在高温下引起不良反应，保护反应过程；系统后端设有抽气口，不断抽走反应产生的烟气，保持真空度。微波加热区设有4-12个红外测温传感器，可提高污泥控温的有效性和均匀性。微波加热区两端设有微波抑制器，以防止微波泄漏，同时降低系统整体的密封难度。系统整体结构采用圆柱形谐振腔，使磁力线能够集中从而更快速升温物料，同时圆柱形结构易满足其对压力的要求。微波加热区与水冷区通过倾斜的涵道连接，其角度约为45°能够保证污泥顺利落入水中。
烘干后的干燥污泥块与占总重量的3-10％的二氧化硅，固化剂混合后压块放入坩埚。当本发明系统真空度达到7-10KPa，污泥通过传送带依次进入温度设定为500-800℃的远红外加热区，1450℃的微波加热区，再经过1600℃的涵道污泥变成熔岩态，融解过程产生的废气烟气不断被抽走，坩埚通过加热区后即传送带末端从倾斜的涵道落入装有冷却水的水槽急速降温，其中的污泥固化为玻璃体。后经过脱模处理既可送入物料仓。
称取100g经本发明系统处理后得到的玻璃体，进行浸出毒性实验，即将固体置于浸出容积为2L的具盖广口聚乙烯瓶或玻璃瓶中，加水1L，将瓶子垂直固定在水平往复振荡器上，调节振荡频率为(110±10)次/min，振幅40mm在室温下振荡8h，静止16h。通过0.45um滤膜(水性)过滤，滤液按各分析项目进行保护，于合适条件下贮存备用。做两个平行浸出实验，每瓶浸出液对预测项目平行测定两次，取算术平均值报告结果，符合GB5085.3—2007。
本发明中，采用远红外加热法进行初步加热，即污泥中部分能量被远红外辐射材料有效转换和吸收被加热物质的分子振动而达到加热目的，它具有节能、加热升温快，无污染，热效率高等特点。然而其加热区间无法达到要求所需，故本发明采用微波加热法进行二次加热，而微波作为一种新兴技术，不同于传统加热方式，它是材料在电磁场中由介质损耗而引起的体加热，其能量是通过空间或者媒质以电磁波形式传递的。与传统热源加热比较，微波具有加热均匀、高效快速、易于控制并对物料具有选择性的特点。
预处理的块状污泥仍含有重金属，经过两次温度递增加热后呈熔岩态，进入水冷区温度急降后，重金属分子能够封固在形成的玻璃体中。本发明流程简单，能够有效解决含重金属污泥的处理问题，适合大规模生产应用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.微波加远红外线污泥重金属固化系统，其特征在于包括远红外加热区、微波加热区、微波加热涵道、水冷区，其中远红外加热区包括设于传送带上方的片状远红外加热器，使温度达到500-800℃；微波加热区包括设于传送带上方的微波源，使温度达到1300-1450℃；微波加热涵道包括设于涵道两侧的微波源，使温度达到1600℃。经过预处理的块状污泥通过传送带依次进入红外加热区、微波加热区、微波加热涵道，最终落入水冷区。
2.根据权利要求1所述的微波加远红外线污泥重金属固化系统，其特征在于，所述预处理的块状污泥为烘干后的干燥污泥块与二氧化硅，固化剂混合压块而成，其中二氧化硅占总重量的3-10％。
3.根据权利要求1所述的微波加远红外线污泥重金属固化系统，其特征在于，该系统还包括进气口，可通入作为保护气体的氮气或惰性气体，保护反应过程。
4.根据权利要求1所述的微波加远红外线污泥重金属固化系统，其特征在于，该系统还包括抽气口，不断抽走反应产生的烟气。
5.根据权利要求1所述的微波加远红外线污泥重金属固化系统，其特征在于，微波加热区与水冷区通过倾斜的微波加热涵道连接。
6.根据权利要求1所述的微波加远红外线污泥重金属固化系统，其特征在于，该系统整体结构采用圆柱形谐振腔，使磁力线能够集中从而更快速升温物料，同时圆柱形结构易满足其对压力的要求。
7.根据权利要求1所述的微波加远红外线污泥重金属固化系统，其特征在于，所述微波加热区设有一个或一个以上红外测温传感器，可提高污泥控温的有效性和均匀性。
8.根据权利要求1所述的微波加远红外线污泥重金属固化系统，其特征在于，所述微波加热区两端设有微波抑制器，以防止微波泄漏，同时降低系统整体的密封难度。
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