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廢水微波處理技術(shù)

2022
02-10

22:40:01

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來源:環(huán)保在線

廢水微波處理技術(shù)

一、微波能在廢水處理中的應(yīng)用

  廢水包括了生活廢水和工業(yè)廢水。
  廢水中的污染物按種類大致可分為:固體污染物、需氧污染物、營養(yǎng)性污染物、酸堿污染物、有毒污染物、油類污染物、生物污染物、感官性污染物和熱污染物等;污染物按形態(tài)可分為固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)等。污水處理的任務(wù)是將這些污染物采用物理、化學(xué)或生物的方法轉(zhuǎn)化成無害的固態(tài)匯聚物與易揮發(fā)的氣態(tài)物與水分離。
  1、現(xiàn)行工業(yè)化廢水處理方法
  廢水處理方法按對污染物實(shí)施的作用不同,可分為兩大類,一類是通過各種外力的作用,把有害物從廢水中分離出來,稱為分離法;另一類是通過化學(xué)或生化作用,使其轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)或可分離的物質(zhì),后者再經(jīng)過分離予以除去,稱為轉(zhuǎn)化法。按處理原理不同,將處理方法分為物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物化學(xué)法四類。
 ?。?) 分離法
  廢水中的污染物存在形態(tài)的多樣性和物化特性的各異性,決定了分離方法的多樣性。
  如表一 分離法分類

污染物的存在形態(tài)

分 離 方 法

離 子 態(tài)

離子交換法、電解法、電滲析法、離子吸附法、離子浮選法

分 子 態(tài)

萃取法、結(jié)晶法、精餾法、吸附法、浮選法、反滲透法、蒸發(fā)法

膠 體

混凝法、氣浮法、吸附法、過濾法

懸 浮 物

重力分離法、離心分離法、磁力分離法、篩濾法、氣浮法

 ?。?) 轉(zhuǎn)化法
  轉(zhuǎn)化法可分為化學(xué)轉(zhuǎn)化法和生化轉(zhuǎn)化法兩類。

表二 轉(zhuǎn)化法分離

方法原理

分 離 方 法

化學(xué)轉(zhuǎn)化

中和法、氧化還原法、化學(xué)沉淀法、電化學(xué)法

生化轉(zhuǎn)化

活性污泥法、生物膜法、厭氧生物處理法、生物塘

  現(xiàn)代廢水處理技術(shù),按處理程度劃分,可分為一級、二級和三級處理。
  一級處理,主要是通過篩濾、沉淀等物理方法對廢水進(jìn)行預(yù)處理,目的是除去廢水中的懸浮固體和漂浮物,為二級處理做準(zhǔn)備。經(jīng)一級處理的廢水,其BOD一般只能除去30%左右;
  二級處理,主要是采用各種生物的方法處理,其目的是除去廢水中的呈膠體和溶解狀態(tài)的有機(jī)污染物。經(jīng)二級處理后的廢水,其BOD除去率可達(dá)90%以上,處理水可達(dá)標(biāo)排放;
  三級處理,是在一級、二級處理的基礎(chǔ)上,對難降解的有機(jī)物、磷、氮等營養(yǎng)性物質(zhì),進(jìn)一步處理。方法有混凝、過濾、離子交換、反滲透、超濾、消毒等。
  由于廢水中的污染物成份相當(dāng)復(fù)雜,往往需要同時采用幾種方法的組合流程,才能達(dá)到處理要求。對于某種廢水,要根據(jù)該種廢水的水質(zhì)、水量及其中有價物質(zhì)回收再利用的可能性,經(jīng)過比較后,才能決定采用哪幾種方法的組合。
  上述處理法,無論采用哪幾種方法的組合,其共同存在的缺點(diǎn)是:①工藝流程長、廢水處理過程中物化反應(yīng)進(jìn)程緩、廢水處理設(shè)施龐大、占地面積大;②廢水只能集中處理,對于城市廢水而言,地下排污管網(wǎng)工程龐大,必然造成廢水處理工程總投資巨大;③處理后的水質(zhì)不穩(wěn)定,對難降解的可溶性有機(jī)物、磷、氮等營養(yǎng)性物質(zhì)處理不*,對某些工業(yè)廢水如造紙廢液等無能為力且運(yùn)行綜合費(fèi)用高。
  為克服上述缺點(diǎn),需找到一種更簡單、實(shí)用、有效、經(jīng)濟(jì)的廢水處理手段。
  2、微波能廢水處理法
  把微波場對單相流和多相流物化反應(yīng)的強(qiáng)烈催化作用、穿透作用、選擇性供能及其殺滅微生物的功能(實(shí)驗(yàn)證明微波還對殺滅藍(lán)藻等有)用于廢水處理,以便克服廢水常規(guī)處理法的前述缺陷。微波能污水處理技術(shù)可使廢水處理工程小型化、分散化,省掉城市建設(shè)中現(xiàn)行廢水處理工程長距離埋設(shè)龐大的排污管網(wǎng),堵住污染源頭,從根本上消除因人類的生活和生產(chǎn)活動給江河湖泊造成的污染。廢水經(jīng)微波能處理后可100%返回,實(shí)現(xiàn)水的可持續(xù)利用,使人類水環(huán)境步入良性循環(huán),為解決21世紀(jì)人類將面臨的世界性“水荒”做貢獻(xiàn)。隨著物質(zhì)文明建設(shè)的不斷發(fā)展,淡水資源的需求量越來越大,產(chǎn)生的廢水量也越來越大,而對廢水處理的任務(wù)及其處理的深度要求必然加大,這就要求廢水處理不斷吸納創(chuàng)新技術(shù)。廢水微波處理技術(shù)將是廢水處理技術(shù)上的一場革命。
  3、廢水微波處理法與現(xiàn)行常規(guī)處理法相關(guān)指標(biāo)比較
  到目前為止,微波能污水處理技術(shù)已對昆明盤龍江水、大觀河水、滇池水、翠湖水等生活污水與日用化工廠廢水、造紙廢水(含紙漿廢水、木漿廢水、草漿廢水)、上海的焦化廠廢水、北京的化纖廠廢水、吉林的玉米制酒精廢水、河北的制革廠、印染廠、造紙廠三種廢水、江西的強(qiáng)酸性礦山廢水、內(nèi)蒙古的電廠廢水、黃河水、遼寧的繅絲廠廢水、云南的制糖酒精廢醪液等進(jìn)行了驗(yàn)證,并一一證明了該技術(shù)對污水處理運(yùn)用的廣泛適應(yīng)性。
  需特別指出的是微波對殺滅藍(lán)藻的特殊作用。藍(lán)藻在微波場中只需30-40秒即由微細(xì)粒匯聚呈大顆粒變黃沉降與水分離,與此同時水中的富營養(yǎng)物也就降解了。
 ?。?)城市生活和工業(yè)廢水經(jīng)微波場處理前、后的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)的比較(圖表三)

水 樣 名 稱

PH值

色度
(稀釋倍數(shù))

化學(xué)需氧量
(mg/l)

懸浮物
(mg/l)

總磷
(mg/l)

總氮
(mg/l)

氨氮
(mg/l)

生化需氧量
(mg/l)

第二類污染物
允許排放濃度
一級標(biāo)準(zhǔn)(新擴(kuò)改)

6-9

50

100

70

0.5

15

 

30

黃河水處理前

5.6

混濁

72.91

201

0.14

4.74

1.5

 

黃河水處理后

7

清澈透明

59.89

4

0.02

2.27

0.07

 

江西某礦山工業(yè)廢水處理前

3

混濁不清

260.40

383

0.26

4.24

1.32

Cu13.37

江西某礦山工業(yè)廢水處理后

7

清澈透明

119.78

14

0.01

2.45

1.02

Cu0.03

某造紙廠廢水處理前

14

混濁不清

1320.48

940.6

 

 

 

 

某造紙廠廢水處理后

7

清澈透明

97.28

20.4

 

 

 

 

某造紙廠廢水處理前

14

混濁不清

641.38

544.8

 

 

 

 

某造紙廠廢水處理后

7

清澈透明

87.56

19.8

 

 

 

 

城市生活廢水處理前

7.5

200

291.2

36

3.362

24.10

5.59

116.48

城市生活廢水常規(guī)法處理

6

84

78

23

0.44

6.98

3.24

20.44

城市生活廢水微波處理后

7

清澈透明

58.58

2

0.0304

2.28

 

4.78

城市生活廢水微波處理后

7

清澈透明

46.87

4

0.31

4.47

3.26

未檢測出

 ?。?)廢水微波處理法與現(xiàn)行常規(guī)處理法的比較(圖表四)

相關(guān)指標(biāo)

優(yōu)缺點(diǎn)

微波處理法

現(xiàn)行常規(guī)處理法

城市生活廢水

有機(jī)(碳?xì)浠蛱妓暗?污染廢水

城市生活廢水

有機(jī)(碳?xì)浠蛱妓暗?污染廢水

以日處理萬噸廢水為例的廢水處理廠占地面積
(畝/萬噸)

<1

2

100

常規(guī)法無能為力

單位廢水處理能耗
(KWH/噸廢水)

0.3

1~3

0.4

采用加壓加溫氧化法
必然高能耗

單位廢水運(yùn)行費(fèi)用
(元/噸廢水)

0.3

0.8~1.2

0.6~0.8

----

單位廢水處理成本
(元/噸廢水)

<0.8

2~3

1.4~1.6

4~6

單位廢水處理投資強(qiáng)度
(元/噸廢水)

800
(>2000噸/日)

1000~1200
(>1000噸/日)

1300~1400
(>10萬噸/日)

采用加壓加溫氧化法35000

實(shí)現(xiàn)廢水處理物化反應(yīng)過程的條件

常壓下,并且不受環(huán)境溫度的控制。

常壓下,并且不受環(huán)境溫度的控制。

受環(huán)境溫度的直接控制,冬季低溫反應(yīng)進(jìn)程十分緩慢。

須在數(shù)個乃至數(shù)十個大氣壓并加溫的條件下才能實(shí)現(xiàn)氧化反應(yīng)。

廢水處理過程中污染物與水的分離速度

廢水進(jìn)微波場流經(jīng)約20秒鐘出微波場后3分鐘即始沉清分離。

廢水在微波場中循環(huán)場外約10~40小時反應(yīng)完成。

廢水由流入反應(yīng)池至流出反應(yīng)進(jìn)程約12小時。

----

廢水處理過程中的殺滅微生物功能

液相和固相或氣相中的微生物已殺滅。

微生物已殺滅。

無殺滅微生物功能。

加壓加溫氧化法微生物已殺滅。

產(chǎn)物再利用

有價氣體可回收再利用;固相無菌可作復(fù)合肥;清水無菌可100%返回,實(shí)現(xiàn)水的可持續(xù)利用。

有價氣體可回收;固相可二次利用;清水100%返回利用。

有價氣體無法回收;固相須作深坑填埋處理;二次水須作深度處理才能利用。

加壓加溫氧化法產(chǎn)生的清水可返還使用。

對現(xiàn)行常規(guī)法廢水處理產(chǎn)生的二次水深度處理能力

二次水經(jīng)微波凈化后可100%返回再利用,這正是發(fā)揮了微波凈化水的優(yōu)點(diǎn)

二次水經(jīng)微波凈化后可100%返回再利用,這正是發(fā)揮了微波凈化水的優(yōu)點(diǎn)

對二次水的深度處理無能為力。

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規(guī)模效益

使廢水處理工程小型分散化,堵住污染源頭,省掉城市建設(shè)中的現(xiàn)行污水常規(guī)處理法必須集中處理而地下長距離埋設(shè)的龐大排污管網(wǎng)工程,從根本上解決因人類生活和生產(chǎn)活動而給江河湖泊造成的污染,使水環(huán)境步入良性循環(huán)。

使廢水處理工程小型分散化,堵住污染源頭,省掉城市建設(shè)中的現(xiàn)行污水常規(guī)處理法必須集中處理而地下長距離埋設(shè)的龐大排污管網(wǎng)工程,從根本上解決因人類生活和生產(chǎn)活動而給江河湖泊造成的污染,使水環(huán)境步入良性循環(huán)。

因廢水處理物化反應(yīng)進(jìn)程緩慢而必須集中處理,日處理污水量須在10萬噸以上方能降低單位處理成本,這就必然造成城市建設(shè)中地下長距離埋設(shè)龐大的排污管網(wǎng)工程,給城市安全帶來隱患。

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