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废水微波处理技术

时间：2019-01-21 阅读：1381

废水微波处理技术

一、微波能在废水处理中的应用

　　废水包括了生活废水和工业废水。
　　废水中的污染物按种类大致可分为：固体污染物、需氧污染物、营养性污染物、酸碱污染物、有毒污染物、油类污染物、生物污染物、感官性污染物和热污染物等；污染物按形态可分为固态、液态和气态等。污水处理的任务是将这些污染物采用物理、化学或生物的方法转化成无害的固态汇聚物与易挥发的气态物与水分离。
　　1、现行工业化废水处理方法
　　废水处理方法按对污染物实施的作用不同，可分为两大类，一类是通过各种外力的作用，把有害物从废水中分离出来，称为分离法；另一类是通过化学或生化作用，使其转化为无害的物质或可分离的物质，后者再经过分离予以除去，称为转化法。按处理原理不同，将处理方法分为物理法、化学法、物理化学法和生物化学法四类。
　　（1）分离法
　　废水中的污染物存在形态的多样性和物化特性的各异性，决定了分离方法的多样性。
　　如表一　分离法分类

污染物的存在形态	分离方法
离子态	离子交换法、电解法、电渗析法、离子吸附法、离子浮选法
分子态	萃取法、结晶法、精馏法、吸附法、浮选法、反渗透法、蒸发法
胶体	混凝法、气浮法、吸附法、过滤法
悬浮物	重力分离法、离心分离法、磁力分离法、筛滤法、气浮法

　　（2）转化法
　　转化法可分为化学转化法和生化转化法两类。

表二转化法分离
方法原理	分离方法
化学转化	中和法、氧化还原法、化学沉淀法、电化学法
生化转化	活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法、生物塘

　　现代废水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。
　　一级处理，主要是通过筛滤、沉淀等物理方法对废水进行预处理，目的是除去废水中的悬浮固体和漂浮物，为二级处理做准备。经一级处理的废水，其BOD一般只能除去30%左右；
　　二级处理，主要是采用各种生物的方法处理，其目的是除去废水中的呈胶体和溶解状态的有机污染物。经二级处理后的废水，其BOD除去率可达90%以上，处理水可达标排放；
　　三级处理，是在一级、二级处理的基础上，对难降解的有机物、磷、氮等营养性物质，进一步处理。方法有混凝、过滤、离子交换、反渗透、超滤、消毒等。
　　由于废水中的污染物成份相当复杂，往往需要同时采用几种方法的组合流程，才能达到处理要求。对于某种废水，要根据该种废水的水质、水量及其中有价物质回收再利用的可能性，经过比较后，才能决定采用哪几种方法的组合。
　　上述处理法，无论采用哪几种方法的组合，其共同存在的缺点是：①工艺流程长、废水处理过程中物化反应进程缓、废水处理设施庞大、占地面积大；②废水只能集中处理，对于城市废水而言，地下排污管网工程庞大，必然造成废水处理工程总投资巨大；③处理后的水质不稳定，对难降解的可溶性有机物、磷、氮等营养性物质处理不*，对某些工业废水如造纸废液等无能为力且运行综合费用高。
　　为克服上述缺点，需找到一种更简单、实用、有效、经济的废水处理手段。
　　2、微波能废水处理法
　　把微波场对单相流和多相流物化反应的强烈催化作用、穿透作用、选择性供能及其杀灭微生物的功能（实验证明微波还对杀灭蓝藻等有）用于废水处理，以便克服废水常规处理法的前述缺陷。微波能污水处理技术可使废水处理工程小型化、分散化，省掉城市建设中现行废水处理工程长距离埋设庞大的排污管网，堵住污染源头，从根本上消除因人类的生活和生产活动给江河湖泊造成的污染。废水经微波能处理后可100%返回，实现水的可持续利用，使人类水环境步入良性循环，为解决21世纪人类将面临的世界性“水荒”做贡献。随着物质文明建设的不断发展，淡水资源的需求量越来越大，产生的废水量也越来越大，而对废水处理的任务及其处理的深度要求必然加大，这就要求废水处理不断吸纳创新技术。废水微波处理技术将是废水处理技术上的一场革命。
　　3、废水微波处理法与现行常规处理法相关指标比较
　　到目前为止，微波能污水处理技术已对昆明盘龙江水、大观河水、滇池水、翠湖水等生活污水与日用化工厂废水、造纸废水（含纸浆废水、木浆废水、草浆废水）、上海的焦化厂废水、北京的化纤厂废水、吉林的玉米制酒精废水、河北的制革厂、印染厂、造纸厂三种废水、江西的强酸性矿山废水、内蒙古的电厂废水、黄河水、辽宁的缫丝厂废水、云南的制糖酒精废醪液等进行了验证，并一一证明了该技术对污水处理运用的广泛适应性。
　　需特别指出的是微波对杀灭蓝藻的特殊作用。蓝藻在微波场中只需30-40秒即由微细粒汇聚呈大颗粒变黄沉降与水分离，与此同时水中的富营养物也就降解了。
　　（1）城市生活和工业废水经微波场处理前、后的数据与国家标准的比较（图表三）

水　样　名　称	PH值	色度 (稀释倍数)	化学需氧量 (mg/l)	悬浮物 (mg/l)	总磷 (mg/l)	总氮 (mg/l)	氨氮 (mg/l)	生化需氧量 (mg/l)
第二类污染物国家允许排放浓度一级标准(新扩改)	6-9	50	100	70	0.5	15		30
黄河水处理前	5.6	混浊	72.91	201	0.14	4.74	1.5
黄河水处理后	7	清澈透明	59.89	4	0.02	2.27	0.07
江西某矿山工业废水处理前	3	混浊不清	260.40	383	0.26	4.24	1.32	Cu13.37
江西某矿山工业废水处理后	7	清澈透明	119.78	14	0.01	2.45	1.02	Cu0.03
某造纸厂废水处理前	14	混浊不清	1320.48	940.6
某造纸厂废水处理后	7	清澈透明	97.28	20.4
某造纸厂废水处理前	14	混浊不清	641.38	544.8
某造纸厂废水处理后	7	清澈透明	87.56	19.8
城市生活废水处理前	7.5	200	291.2	36	3.362	24.10	5.59	116.48
城市生活废水常规法处理	6	84	78	23	0.44	6.98	3.24	20.44
城市生活废水微波处理后	7	清澈透明	58.58	2	0.0304	2.28		4.78
城市生活废水微波处理后	7	清澈透明	46.87	4	0.31	4.47	3.26	未检测出

　　（2）废水微波处理法与现行常规处理法的比较（图表四）

相关指标及优缺点	微波处理法		现行常规处理法
相关指标及优缺点	城市生活废水	有机(碳氢或碳水及氮化物)污染废水	城市生活废水	有机(碳氢或碳水及氮化物)污染废水
以日处理万吨废水为例的废水处理厂占地面积 (亩/万吨)	＜1	2	100	常规法无能为力
单位废水处理能耗 (KWH/吨废水)	0.3	1～3	0.4	采用加压加温氧化法必然高能耗
单位废水运行费用 (元/吨废水)	0.3	0.8～1.2	0.6～0.8	----
单位废水处理成本 (元/吨废水)	＜0.8	2～3	1.4～1.6	4～6
单位废水处理投资强度 (元/吨废水)	800 (＞2000吨/日)	1000～1200 (＞1000吨/日)	1300～1400 (＞10万吨/日)	采用加压加温氧化法35000
实现废水处理物化反应过程的条件	常压下，并且不受环境温度的控制。	常压下，并且不受环境温度的控制。	受环境温度的直接控制，冬季低温反应进程十分缓慢。	须在数个乃至数十个大气压并加温的条件下才能实现氧化反应。
废水处理过程中污染物与水的分离速度	废水进微波场流经约20秒钟出微波场后3分钟即始沉清分离。	废水在微波场中循环场外约10～40小时反应完成。	废水由流入反应池至流出反应进程约12小时。	----
废水处理过程中的杀灭微生物功能	液相和固相或气相中的微生物已杀灭。	微生物已杀灭。	无杀灭微生物功能。	加压加温氧化法微生物已杀灭。
产物再利用	有价气体可回收再利用；固相无菌可作复合肥；清水无菌可100%返回，实现水的可持续利用。	有价气体可回收；固相可二次利用；清水100%返回利用。	有价气体无法回收；固相须作深坑填埋处理；二次水须作深度处理才能利用。	加压加温氧化法产生的清水可返还使用。
对现行常规法废水处理产生的二次水深度处理能力	二次水经微波净化后可100%返回再利用，这正是发挥了微波净化水的优点	二次水经微波净化后可100%返回再利用，这正是发挥了微波净化水的优点	对二次水的深度处理无能为力。	----
规模效益	使废水处理工程小型分散化，堵住污染源头，省掉城市建设中的现行污水常规处理法必须集中处理而地下长距离埋设的庞大排污管网工程，从根本上解决因人类生活和生产活动而给江河湖泊造成的污染，使水环境步入良性循环。	使废水处理工程小型分散化，堵住污染源头，省掉城市建设中的现行污水常规处理法必须集中处理而地下长距离埋设的庞大排污管网工程，从根本上解决因人类生活和生产活动而给江河湖泊造成的污染，使水环境步入良性循环。	因废水处理物化反应进程缓慢而必须集中处理，日处理污水量须在10万吨以上方能降低单位处理成本，这就必然造成城市建设中地下长距离埋设庞大的排污管网工程，给城市安全带来隐患。	----