专利名称：低成本污水处理成纯净水技术与装置的制作方法
水是一种宝贵的自然资源，但其数量有限，世界各国随着工农业迅速发展和人口的增加，对水资源需求越来越大，又由于工业迅猛的发展，产生了大量工业污水，未经处理的污水是绝对不能再使用，这使一些国家面临严重的水资源缺乏。21世纪的危机之一是缺水。
我国是一个有13亿人口的人口大国，生活污水数量也很大，也急需进行污水处理，生活污水的成份随生活水平高低而有所不同，但总的看来其成份是大致相同，处理起来也比较容易工业污水处理就很困难，因工业污水成份和污染情况很复杂，例如焦化厂排出的含酚污水呈深黄赫色，并有浓厚的碳酸味，而煤气洗涤污水则成深灰色，造纸厂蒸煮车间排出的污水是一种深褐色液体，俗称黑液，而抄纸车间排出的污水是一种极白的液体，称之为有害的白水。有的工业污水还含有毒的重金属元素例如汞、铅、镉、铬等，这些污水如果不加处理就排到江河湖海，将直接对渔业和农业产生严重影响，同时也直接或间接地危害人体健康。
在环境污染中，工业污水的污染危害最大，我国每天排放的工业污水约7000万吨，排入江河湖海造成严重的污染，据统计全国二十七条主要河流，被严重污染的就有十五条之多。有些河流中含酚、汞普遍超过容许指标的数倍，甚至数十倍，使许多盛产鱼虾的河流的鱼产量大幅下降。由于水质被污染，加据了北方缺水地区的水源紧张程度。由上述可见，污水处理的重要性和紧迫性。
水-世界性的危急。人口激增，水资源越来越匮乏。21世纪的战争将源于对水的争夺。我国淡水资源总量居世界第六位，但人均占有量只有世界平均水平的，耕地亩均水资源量只有世界平均水平的，是世界13个贫水国家之一，而环境对水的污染，更加剧水资源的短缺。中国面临缺水危机的威胁。
工业污水处理难点有三方面(1)污水量大，(2)成份复杂(3)其中有害成份很难清除干净。并且处理费用很高。
目前的污水处理技术及设备，处理效果不显著，在质量上和数量都难以满足工业迅猛发展的需求。
本发明的目的，在于发明一种成本低、效果好的污水处理新技术和新装置。应用本发明的技术，就算是极度污染的工业污水，都能以低成本处理成纯净水，可直接作生活用水。
本发明原理特征[1]采用特殊技术，以低成本从污水中提取中间产物，[2]中间产物再通过助产剂最终得到超级纯净水，[3]处理反应过程中并产生强大电力可出售，便大幅度降低污水处理费用。主要技术指标(1)1吨污水(先经沉淀预处理)产生0.9吨纯净水，(2)平均每产生1吨纯净水能同时发电1.5千瓦，(3)日处理量8～80万吨，(4)污水处理费用每吨≤0.3元。
图1为污水处理设备总图，图2为污水制氢装置，图3为制氢反应炉，图4为微波等离子发生器，图5为制氢的NO再生器，图6为产品水蒸汽冷凝装置。
本发明由沉淀池5、6，制氢反应炉2，微波等离子发生器15通氢分子筛7，氢燃烧室9、燃气轮发电机10和水蒸汽冷凝装置11等组成(见图1)。
本发明低成本污水处理过程分三个步骤进行(1)污水沉淀预处理，(2)低成本污水制氢，(3)氢燃烧产生蒸汽冷凝成纯净水。
所述的污水预处理，是令污水先经自然沉淀池5和混凝沉淀池6进行沉淀预处理，以除去污水中的泥沙和细粒悬浮物，在混凝池中可加入混凝剂(细粒粘土、膨润土，或活化硅等)、它们能形成微粒聚集核心，使污水中微粒悬浮物加快聚集、絮凝而迅速沉淀，使污水除去固体细粒杂质，4为水泵，对预处理后的污水进行输送。
所述的低成本污水制氢，过程如下大自然空气从入口1进入制氢反应炉2，空气约含N280％O220％，是取之不尽又廉价的原材料，空气(N2+O2)由进气口1进入(见图1,2)，在驱动风机8驱动下往前流去，经过由微波发生器15所产生的高频微波电场，使N2和O2均成为等离子状态，又在反应炉内约300℃条件下，快速反应生成，在反应网20上放有催化剂硅化钼19(φ10×40)，见图2，由喷汽管16(多支)喷出细雾汽，在300℃条件下又有催化剂的作用，NO和水(蒸汽)反应……(1)由于氢分子直径很小，而NO2分子直径较大，经专用的通氢分子筛7的过筛分离出氢气由管道送到下一步工序。分离后剩下的NO2在驱动风机的作用下进入NO再生器13,13分三格，各格装有水(净水)作为吸收液18(见图2，图5),33为总进水管，34为每格进水分管，35为分管开关，37为排液总管，38为排液分管。
再生器13又称吸收器，在其中NO2被水吸收，反应生成硝酸。
…(2)上述反应式(1)为主反应，反应(2)为副反应，为放热反应，所生成的NO，由支管36送回制氢反应炉重复使用，不足的部分仍由空气进口1补充。副反应(2)为放热反应，送回来的NO温度约90℃，这对降低制氢电耗有利，32为NO2输送管。
由37排出的硝酸浓度较低，只有50％左右，可用硝酸镁(或浓硫酸)作为吸水剂，将稀硝酸蒸馏浓缩，便可得到96％以上的浓硝酸作为副产品出售，这将进一步降低制氢成本。
所述的从污水中提取中间产物是指氢，助产剂是指空气中的氧。
所述的制氢反应炉2(图1,3),3为水蒸汽发生器，内装污水，为防止污水的腐蚀，3的材料为防腐不锈钢，由喷管16喷入水蒸汽，21为水标，22为加水管(均用防腐不锈钢)。23为生成气体(H2+NO2)出口，24为加热管(陶瓷),25为电加热的电阻丝(φ4的镍铬丝)，自动控温恒定300℃,26为保温材料，17为氢气出口。
所述的微波发生器15(见图2,4),27为反应炉外壳，微波发生器由磁控管29电源变压器28等元件和波导空腔30等组成。31为一块耐高温塑料或石棉板，以便微波电场磁力线能发射到进气管1内。当空气中的N2和O2经过微波电场时，气体的自由电子被微波高频能量所激发，自由电子运动急剧加速并获得足够的能量，这时气体的原子被电离，则气体被微波电场击穿而电离成等离子体，等离子体为物质第四态，在该态下极快完成如下反应反应温度为300℃。
所述的氢燃烧产生蒸气再冷凝成水，(超级纯净水)其过程如下前述所制得的氢气经管道进入氢气燃烧室9，经点燃氢气和空气中的氧进行燃烧化学反应H2O+热量，此反应为放热反应，所生成的高温气流1800～2100℃进入燃气轮发电机10，它的特点是不用蒸气锅炉及蒸气轮机便能直接发电，并且效率较高。发电后由燃气轮发电机排出的气体，其成份为水蒸汽，再通入装有蛇形管39的冷凝器11(图6)冷凝器内有冷却水(污水)不断的流动，41为进水管，40为出水管，整个冷凝器包括蛇形管都用耐腐蚀的不锈钢制成。从蛇形管出口流出的便是纯净水，储存在水池14(图1)。
权利要求
1．低成本污水处理成纯净水技术与装置，主要包括污水沉淀池、制氢反应炉、微波等离子发生器、专用通氢分子筛，氢燃烧室，燃气轮发电机和蒸汽冷凝装置等。其特征是所述的制氢反应炉2，内装催化剂硅化钼，使水蒸汽与NO反应生成H2和NO2。
2．根据权利要求1所述的低成本污水处理成纯净水技术与装置，其特征是1)在反应炉入口处的微波装置15使进入的空气发生电离而产生NO；2)通氢分子筛7将混合气体中的氢分离出来；3)在再生器13内,NO2溶于水生成硝酸和NO，再生的NO又送回反应炉重复使用。
3．根据权利要求1、2所述的低成本污水处理成纯净水技术与装置，其特征是氢气在燃烧室9内燃烧，产生的高温气流驱动燃气轮机10进行发电输出。
4．根据权利要求3所述的低成本污水处理成纯净水技术与装置，其特征是从燃气机排出气体通到内装蛇形管的冷凝器11，在其出口12流出产品纯净水。
全文摘要
本发明低成本污水处理成纯净水技术与装置,适用于各种极度污染的污水,均可处理净化成纯净水,能直接作生活用水。本发明原理特征:[1]采用特殊技术,以低成本从污水中提取中间产物,[2]中间产物再通过助产剂最终得到超级纯净水,[3]处理反应过程中并产生强大电力可出售,便大幅度降低污水处理费用。主要技术指标:(1)1吨污水(先经沉淀预处理)产生0.9吨纯净水,(2)平均每产生1吨纯净水能同时发电1.5千瓦,(3)日处理量:8～80万吨,(4)污水处理费用:每吨≤0.3元。
文档编号C02F9/12GK1313252SQ0010341
公开日2001年9月19日 申请日期2000年3月9日 优先权日2000年3月9日
发明者黎英豪 申请人:黎英豪