廢水微波處理技術的高效性能與工程應用案例分析.doc

徐有生: 廢水微波處理技術的高效性能與工程應用案例分析廢水微波處理技術的高效性能與工程應用案例分析徐有生（昆明辰龍潤東科技有限公司)1 微波的基本概念1.1 什么叫微波微波是指波長為1m1mm，頻率為300MHz300000MHz之間的電磁波。微波波段的具體劃分見表1。表1 微波波段的劃分波段名稱波長范圍頻率范圍（MHz）分米波1m100mm3003000厘米波100mm10mm300030000毫米波10mm1mm30000300000亞毫米波1mm0.1mm30000030000000為避免對微波通訊、雷達等的干擾，作為能源（微波能）用的微波頻率國際上作了一專門的統(tǒng)一約定，約定用于加熱的微波頻段列于表2。表2 加熱用的微波專用波段頻率（MHz）波段中心波長（m）890940L0.33024002500S0.12257255875C0.0522200022250K0.008表2中，915MHz和2450MHz這兩個頻率是國際上廣泛應用的微波加熱頻率。而另外兩個高頻段，由于其微波管的效率和功率、成本都尚未能達到工業(yè)應用的經濟水平，因此應用極少。我國于1973年研制成功了915MHz和2450MHz兩個頻率的磁控管（微波管）。所生產的微波源已能供大工業(yè)化生產使用。1.2 微波供能的獨特優(yōu)點（與傳統(tǒng)法相較）1）微波對物質具選擇性供能；2）微波對吸波物質的物化反應具有強烈的催化作用；3）微波供能使吸波物質溫升極為迅速，吸波物質的溫升速率只能以毫微秒時間計量，傳統(tǒng)的傳熱理論與傳熱規(guī)律對微波場的加熱已不適用；4）微波對物質具有一定的穿透作用，被供能物質是吸波物質的分子直接放熱，因此，被加熱物質表現(xiàn)為受熱非常均勻；5）微波供能無因熱源或發(fā)熱材料而給被供能物質帶入任何二次污染；6）微波供能節(jié)省綜合能耗（與傳統(tǒng)加熱法相較）；7）微波供能高效（生產的和經濟的）；8）微波穿透微生物孢體，具有殺滅微生物功效。2 技術摘要本發(fā)明(專利號：ZL99115141.0)為集微波場對單相流或多相流流體的稀相選擇性供能；微波對流體中吸波物質的物化反應具有的強烈催化作用；微波對流體的穿透作用及其殺滅微生物的功效等八大獨特（與傳統(tǒng)供能法相較）優(yōu)點為一體的一種污水物化處理法。與傳統(tǒng)污水處理法相較，微波污水處理法具有單位污水處理投資強度低、占地面積小、污水處理工程可大也可小型分散化（堵住污染源頭）、污水處理工藝流程短、污水中污染物降解物化反應迅速、單位污水處理綜合能耗低、單位污水處理運行費用低、污水中污染物清除徹底、污水處理進程不受環(huán)境溫度及原污水污染物濃度的影響、污水處理過程中可根據(jù)需要隨意開停、實現(xiàn)水的可持續(xù)利用及使污水資源化和水的循環(huán)經濟、淤泥對環(huán)境不產生二次污染并可作為資源回歸大自然、殺滅污水中病原體、把已被污染了的江河池塘湖泊水轉化為生活的、工業(yè)的、農業(yè)的安全綠色用水等優(yōu)點。因此，污水微波處理法將為從源頭上消除因人類的生活和生產活動給江河湖泊帶入的污染，使人類生活步入水環(huán)境良性循環(huán)，解決人類面臨的世界性“水荒”作貢獻。3 污水微波處理技術狀態(tài)微波能在工業(yè)生產中的應用技術研究我們始于1983年，1986年開始了微波在污水處理中的應用研究。其工業(yè)應用的關鍵是工業(yè)實用型微波爐的設計。經歷時八年的研究開發(fā)，于1999年最終運行成功、成熟的“多功能工業(yè)微波爐”（固體處理）的基礎上設計生產的工業(yè)化“流體處理專用工業(yè)微波爐”用于污水處理，于2002年4月一次性運行成功。對市政污水處理的效果經中國環(huán)境監(jiān)測總站實地取樣分析檢測，全部理化指標達到或優(yōu)于二類污染物最高允許排放國家一級標準；“流體處理專用工業(yè)微波爐”經北京市預防醫(yī)學研究中心實地檢測，在生產過程中產生的微波泄漏100%符合國家規(guī)定的衛(wèi)生標準，對人體絕對安全；該技術經建設部科技信息研究所查新部檢索，實現(xiàn)工業(yè)化國內外屬首次；污水微波處理機組生產標準已經北京市技術監(jiān)督局登記注冊。“云南省九湖流域水污染防治城市污水處理廠深度脫氮除磷城市節(jié)水及城市污水資源化示范工程”對市政污水原水經微波一次性處理產出清水，其主要理化指標可達國家地面水環(huán)境質量標準類（參見表3），對現(xiàn)行城鎮(zhèn)污水處理廠傳統(tǒng)法二級生化處理產出二次水經微波一次性處理產出清水，其主要理化指標優(yōu)于國家（GB38382002）地面水環(huán)境質量類標準（參見表4）。污水微波處理技術大生產工具流體處理專用工業(yè)微波爐運行安全、穩(wěn)定、可靠，污水處理工藝流程暢通，該技術已完全成熟，可大面積推廣使用。微波輸出功率40KVA的“流體處理專用工業(yè)微波爐”單臺日處理市政污水量可達50008000m3/d。4 污水微波處理技術用于市政污水處理及工業(yè)廢水處理所獲典型技術經濟指標例舉4.1 市政污水原水微波處理產出水水質典型指標（見表3）表3 市政污水原水經微波一次性處理原水和產出清水第二類污染物監(jiān)測結果污 染 物PHCODcrBOD5懸浮物總氮總磷石油類1#進水樣(mg/L)7.8249412188435.037.251.471#出水樣(mg/L)8.5992.04.08.940.0320.0502#進水樣(mg/L)7.8919994.6131521.823.761.142#出水樣(mg/L)8.6882.04.09.670.0520.1244.2 城鎮(zhèn)污水處理廠產出二次水微波深度處理產出水水質典型指標（見表4）表4 城鎮(zhèn)污水處理廠產出二次水經微波一次性深度處理第二類污染物監(jiān)測結果污 染 物PHCODcrBOD5懸浮物氨氮總磷石油類二次水1#進水樣(mg/L)8.07271114.01.830.9041.1281#出水樣(mg/L)7.7332.04.01.40.010.034二次水2#進水樣(mg/L)8.1110919.74.01.210.2950.1642#出水樣(mg/L)7.7532.04.00.840.010.0444.3 城鎮(zhèn)污水處理廠污泥微波處理結果（見表5）表5 城鎮(zhèn)污水處理廠污泥微波處理檢測結果樣 品 名 稱水中主要污染物（mg/L）污泥過濾難易污泥濾餅含水%重金屬水溶性PH(無量綱)懸浮物CODcr色 度(稀釋倍數(shù))污泥水微波處理前7.824830289420難98易溶污泥水微波處理后(產出清水)7.27275易6872難溶樣 品 名 稱干泥灼燒失重%干泥含速效N、P、K(mg/kg)干泥基本成份干泥嗅味NPK污泥水微波處理前34未檢測未檢測臭污泥水微波處理后3814.7019.70313CaO、SiO2、Fe2O3、MgO、Al2O3等無臭味4.4 焦化污水生化處理產出二次水微波深度處理出水水質監(jiān)測結果（見表6）表6 焦化污水生化處理產出二次水微波深度處理出水水質監(jiān)測結果樣 品 名 稱監(jiān) 測 結 果（mg/L）PH值(無量綱)色 度(稀釋倍數(shù))懸浮物CODcrBOD5氨氮焦化生化出水7.9412050296.72212.6焦化生化出水微波深度處理出水7.744717411.8樣 品 名 稱總氮總氰化物鋅六價鉻石油類揮發(fā)酚焦化生化出水40.390.5570.5200.0224.940.027焦化生化出水微波深度處理出水23.920.0090.0170.0140.260.0125. 微波輸出功率40KW的流體處理專用工業(yè)微波爐單位小時處理量為210m3，處理市政污水時微波場排出的尾氣氣體監(jiān)測結果列于表7。表7 F-WB-2型廢水微波處理系統(tǒng)處理市政污水排出尾氣污染物成份監(jiān)測結果氣體名稱監(jiān) 測 結 果尾氣中污染物標況平均流量(m3/h)實測平均濃度(mg/m3)排放平均濃度(mg/m3)平均排放量(kg/h)市政污水微波處理尾氣H2S140.010.011.4010-7NOx14445.6010-5CO1438385.3210-4總烴152.442.443.6610-5甲烷151.611.612.4210-5表7檢測結果表明，污水中污染物在微波催化作用下，產生劇烈的降解反應。檢測數(shù)值表明，排出尾氣污染物濃度不構成對大氣環(huán)境的污染。6 污水微波處理技術用于把被污染了的江河水凈化為生活綠色用水例舉把已被污染了的江河水經微波凈化后的出水水質按國標GB57491985生活飲用水衛(wèi)生標準主要要求項目監(jiān)測結果參見表8。表8 某礦山生活用水和某江雨季江水微波處理前后水質監(jiān)測結果樣品編號樣品名稱監(jiān)測結果（單位：PH為無量綱，砷和硒為g/L，其他為mg/L）PH色度溴和味肉眼可見物總硬度鐵錳銅鋅11#8.2125無氣味有1.601.440.2220.0280.00522#8.25425無氣味大量1.451651.880.1850.42433#7.285無氣味無1.880.030.010.0080.00544#6.745無氣味無1.430.030.010.0110.005項 目揮發(fā)酚陰離子表面活性劑氟化物氯化物硫酸鹽氰化物砷硒鎘11#0.0020.054.89522.3529.70.0040.090.5570.00522#0.0020.050.744.5618.30.0041.841.1320.00533#0.0020.050.0211.534.40.0040.090.7050.00544#0.0020.050.024.0021.30.0040.090.8080.005項 目六價鉻鉛銀硝氮苯并(a)芘六六六DDT鈹11#0.0040.010.031.041.09*e-60.050.0522#0.0040.010.031.021*10-60.050.050.01233#0.0050.010.031.001*10-60.050.0544#0.0050.010.031.001*10-60.050.05項 目氨氮高錳酸鹽指數(shù)百菌清11#0.02522#0.2486.260.133#0.00244#2500m3/日的市政污水處理的情況下為10001200元/m3。單位污水處理的運行費用