微波处理废水方法概论 (1)

微波处理废水方法概论聂荣健（济宁学院化学与化工系化学工程与工艺2班2012082201，山东省曲阜市273100）摘要:本文综述了利用微波处理技术进行废水处理的几种方法,包括微波直接辐射处理法、生物脱氮+微波+双膜处理焦化废水方法及微波与催化氧化相结合的废水处理方法。同时指出利用微波技术处理废水的优缺点。关键词:微波;废水处理;优缺点中国是水资源严重短缺的国家,随着经济建设的迅速发展,环境问题的存在日益突出。因此,在发展经济的同时,环境保护与生态环境建设是我们面临的重要任务。在众多的水处理方法中,微波处理废水的方法是较新的科学技术。微波技术在食品加工、环境保护、医药生产、冶金提炼和纳米产品的研制技术等领域得到了广泛应用。在近几年中,采用微波处理废水方法取得了较大的进展,微波处理废水方法,适应性强,处理率高,尤其对污水中难降解有机物的去除具有针对性,使得微波处理废水技术日臻完善。1.微波处理方法原理微波诱导催化氧化技术（MICOP）是将高强度短脉冲微波辐射聚焦到含有某些“敏化剂”的固体催化剂床表面上，通过表面点位与微波能的强烈相互作用，将微波能转变为热能，从而选择性地升高某些表面点位的温度，当反应物与其接触时就可能发生化学催化反应〔1-2〕。微波是指为300M~300GHz的,是无线电波中一个有限频带的简称，可改变离子迁移和偶极分子转动情况，但不引起分子结构处理的改变，是非离子化的辐射能。微波电磁场能使极性分子产生高速旋转碰撞而产生热效应,从而改变体系的热力学函数,降低反应的活化能和分子的化学键强度。此外,微波还有非热效应的特点,即在微波场中的极性分子震荡能使化学键断裂。利用这些特点使得微波的技术在废水处理工艺中得到了应用。2微波处理废水技术S.Horikoshi等〔3-5〕将微波技术与光催化降解技术结合处理难降解有机污染物，其研究认为微波辐照大大促进了·OH的形成，增加了TiO2的表面活性，从而提高对有机污染物的降解效率，实验还证明单独微波辐照不能产生·OH。路建美等〔6〕在研究单体均聚与共聚反应时发现微波辐照能增加反应中的自由基数量。其认为体系中的极性分子吸收微波能后，极性键高速旋转、振荡并发生断裂，从而产生更多自由基。张耀彬〔7〕发现单独采用微波加热时，水溶液中不产生羟基自由基，这是由于微波能不足以破坏或重组化学键〔8〕；目前,微波处理废水技术方式有:微波直接辐射处理废水;生物脱氮+微波+双膜处理焦化废水方法;微波与催化氧化相结合处理废水方法等。2.1微波直接辐射处理废水技术2.1.1技术原理微波直接辐射法处理废水是指把废水直接放在微波场中照射。在通常情况下,废水中的分子呈杂乱无章的运动状态;当微波炉磁控管辐射出频率极高的微波时,微波能量场以每秒24.5亿次的速度不断地变换正负极性,分子运动发生了巨变,分子排列起来并高速运动,互相碰撞、摩擦、挤压,微波能转化为热能,从而使温度上升,达到处理目的。2.1.2实验流程水样静态微波处理时,将一定量的水样放置微波反应器中,通过调整不同的反应时间、功率大小,测试废水处理的前后效果;水样动态微波处理时,通过控制不同的水样流速,调整不同的反应时间、功率大小,测试水样处理的前后效果。张耀斌等[9]用蒽醌染料废水进行微波辐射反应,分别测试水样静态反应和动态反应中微波催化的效果。在静态实验中,调整催化剂与废水的比例,控制其反应时间,200mg/L的蒽醌染料废水脱色率达到82%。在动态连续试验中废水质量浓度为200mg/L,控制反应柱中水力停留时间,调整一定的微波功率,蒽醌染料废水的脱色率为88%左右。但对于有些染料废水直接利用微波法处理试验,效果不明显。乔俊莲等[10]利用微波法直接辐射甲基橙废水,废水的化学耗氧量(COD)为400mg/L,微波功率选择600W时,处理出水的化学耗氧量没有明显降低。2.1.3效果分析对于微波处理废水效果的不同,是由于微波对于流体中的不同物质进行了选择性分子加热。针对废水组成不同,悬浮颗粒比例差异,其微波处理的效果也不相同。叶新强、王占潮等[11]提出这种差异来源于微波的频率与分子键转动的频率相关性。当微波作用于分子上时,促进了分子的转动运动,使分子的能量提升到激发态;当分子回复到基态时.能量便以热的形态释放出来。在特定频率下,有些分子对微波有吸收,有些则不能。2.2生物脱氮+微波+双膜处理焦化废水方法2.2.1工艺流程静态加热动态加热生物脱氮+微波+双膜处理流程图2.2.2效果分析昆明焦化制气有限公司的“生物脱氮+微波+双膜”工艺处理焦化废水系统于2011年8月3日投人运行,出水水质达到工业循环冷却水处理设计规范(GBSOO50一2007)补充新水水质要求,已回用至化产循环水系统,并已作为锅炉用水使用[12].系统运行工艺水质变化分析数据如图1所示。生物脱氮+