废水微波处理技术
污水处理中的微波技术
汇报人：可编辑 2024-01-05
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• 微波技术简介 • 污水处理中的微波技术应用 • 微波技术在污水处理中的优势与挑战 • 污水处理中微波技术的未来发展 • 案例分析
01
微波技术简介
微波技术的定义
• 微波技术是指利用频率在300MHz-300GHz的电磁波对物质进 行加热、干燥、杀菌、解冻等应用的技术。在污水处理领域， 微波技术主要利用微波的能量对污泥进行加热，促进微生物分 解和有机物的降解。
微波技术的原理
• 微波技术利用了电磁波与物质相互作用产生的热效应和非热效应，使物质内部的分子产生剧烈振动和摩擦，从而产生大量 的热量，使物质内部温度升高，达到加热、干燥、杀菌等效果。在污水处理中，微波的能量能够破坏污泥中的菌胶团结构 ，使微生物释放出来，并促进有机物的降解。
微波技术的特点
高效快速
节省能源
与传统的加热方式相比，微波 加热具有更高的能量利用率，
降低能耗。
微波技术的挑战
设备成本高 技术要求高 可能产生二次污染 处理规模有限
由于微波技术的特殊性，其设备通常较为复杂且成本较高。
微波处理需要精确控制功率和时间，操作不当可能导致效果不 佳或设备损坏。
微波处理过程中可能产生一些有害的副产物，如气体、重金属 等。
改善污泥的脱水性能
微波技术能够改变污泥的物理和化学 性质，如降低污泥的粘度、增加孔隙 率和改善絮凝效果，从而改善其脱水 性能。
微波技术在有机物降解中的应用
有机物分解
微波技术能够通过加热和电磁场的作用，使有机物分子中的化学 键发生断裂，从而将其分解为小分子物质。
提高有机物降解速率
微波技术能够提高分子间的碰撞频率和能量，从而加速有机物降解 过程中的化学反应速率。
微波法辅助Fenton氧化法处理难降解废水的研究
摘要 ： 洗煤 、 荧光印染生产 、 石 油 废 水 由于 含 稠 环 、 氮、 氧、 硫 等 有机 化 合 物 ， 给环 境 造 成 了 极 大 的 威 胁 。本 文 通 过 对 废 水 化 学 需氧量（ Ｃ Ｏ Ｄ）Ｍｎ的测 定 ， 分 析 了废 水 难 以 处 理 的 原 因 。针 对 废 水 的特 点 ， 确定 了微 波辅 助下 ， Ｆ ｅ ｎ ｔ ｏ ｎ氧 化 法 处 理 方 案 。
研 究 了 Ｈｚ Ｏ。 、 硫 酸 亚铁 用 量 ， 不 同辐 射 时 间 、 ｐ Ｈ 值 对 废水 处 理 效 果 的 影 响 及 作 用 机 理 。通 过 正 交 实 验 确 定 了最 佳 条 件 ， 废 水
ｃ ＯＤ从 ３ １ １ ７降 至 ７ ８ ４ ｍｇ ／ Ｌ ， 达 到 了一 个 较 好 的结 果 。
要 求
。本 文通 过 微 波 与 Ｆ ｅ ｎ ｔ ｏ ｎ氧 化 法 结合 处
于含 酚 、 稠环 芳烃 、 吡咯、 呋喃 、 咪唑 、 萘、 含氮 、 氧、 硫 的杂 环 化合 物 、 氰、 油、 氨 氮及硫 化 物等有 毒 、 有 害物 质， Ｃ ＯＤｅ ｒ 值 和色 度 都 很 高口 ］ 。 目前 处 理 的 方 法 有 物理 法 、 化学法 、 物 理 化 学法 、 生物 法 等 。存 在 着
（ Ｄｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｓ ｔ ｒ ｙ， Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ， Ｎｏ ｒ ｔ ｈ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ， Ｔ ａ ｉ ｙ ｕ ａ ｎ Ｓ ｈ ａ ｎ ｘ ｉ ０ ３ ０ ０ ５ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｉ ｎｆ ｌ ｕ ｅ ｎｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ａ ｍｏｕ ｎｔ ｏ ｆ Ｈ２ Ｏ２ ａ ｎｄ Ｆｅ ＳＯ４，ｐＨ ｖａ ｌ ｕ ｅ ａ ｎ ｄ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｗａ ｖ ｅ ｉ ｒ ｒ ａ ｄ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｉ ｍｅ ｈ ａ ｖ ｅ ｂｅ ｅ ｎ ｓ ｔ ｕ ｄｉ ｅ ｄ
微波辅助催化氧化罗丹明B废水研究
微波辅助催化氧化罗丹明B废水研究秦承刚;王旭东;张宝营;董运勤【摘要】Combining Fenton-like oxidation system with magnetic nanoparticles CuFe2O4, and used it to treat rhodamine B wastewater under microwave assisted condition, the influencing factors were studied systemati-cally. The results showed that, in the oxidation system with CuFe2O4 as the catalyst, under the condition that the pH value was 4.0, the reaction temperature was 80℃, the initial mass concentration of rhodamine B was 100 mg/L, the dosage of CuFe2O4 and H2O2 were 1 125 mg/L and 2.5 mL/L respectively, the reaction time was 2 min, the removal rate of rhodamine B could reach nearly 100%.%通过将Fenton氧化体系与磁性纳米粒子CuFe2O4结合使用,在微波辅助的条件下应用于罗丹明B废水的高效处理中,并对影响因素进行了系统研究。
结果显示,使用CuFe2O4作为催化剂的氧化体系,在pH值为4.0,反应温度为80益,罗丹明B初始质量浓度为100 mg/L, CuFe2O4投加量为1125 mg/L, H2O2投加量为2.5 mL/L,反应时间为2 min的条件下,可以将罗丹明B废水的去除率提高至接近100%。
微波技术原理及其在化学化工领域的应用
HUNAN UNIVERSITY题目：微波技术原理及其在化学化工领域的应用微波技术原理及其在化学化工领域的应用摘要：本文介绍了微波技术原理以及其发展背景，并针对微波技术在化学化工领域的应用概况进行了总结和介绍，也提出了应用中的问题以及展望。
关键词：微波技术，化学，化工1.引言微波是一种波长很短的电磁波，其频率介于300 MHz-300 GHz，波长介于1 mm-1 m之间。
因其波长介于远红外线和短波之间，故称之为微波。
微波具有的特点为高频性、波动性、热特性和非热特性[1]。
随着科学的发展，微波技术得到了广泛的应用，尤其是在通信行业，如微波卫星通信、微波散射通信、模拟微波通信和数字微波通信等。
近年来，微波以其高效、均匀、节能、环保等诸多优点受到广泛关注，并逐渐成为一种新型能源得到越来越广泛的应用[2]。
2.微波技术的发展微波技术兴起于20世纪30年代，在电视、广播、通讯等相关技术领域中得到了广泛的应用。
经过长期发展后，美国于 1945 年率先发现了微波的又一特性，即热效应，并创新性的将其作为一种非通讯能源开始应用于工业、农业以及相关科学研究中。
微波技术的发展主要取决于微波器件的应用和发展。
早在20世纪初，就有研究人员开始了对微波理论的探索，并进行了相关的实验研究。
但由于当时信号发生器功率较小，加之信号接收器灵敏度较差，实验未能取得实质性的进展[3]。
1936年，波导技术的进一步发展为微波技术的研究提供了可靠的理论及实验条件。
美国电话电报公司的George C. Southworth.将波导用作宽带传输线并申请了专利，同时，美国麻省理工学院的M.L Barrow 完成了空管传输电磁波的实验，这些工作为规则波导奠定了理论基础，推动了微波技术进一步向前发展[4]。
20世纪40年代，第二次世界大战期间，雷达的出现和使用引起了人们对微波理论和技术的高度重视，并研制了很多微波器件，在此期间，微波技术迅速发展并在实际应用中得到认可。
微波辐射-活性炭法处理印染废水的研究
２ 结 果 与讨 论
２ １ 不 同处理 方法 的 比较 ．
在未 调节 印染废 水 ｐ Ｈ值 、 活性炭 用量 为 ０ ００ｇｍＬ 微 波 辐 射功 率 为 ７０Ｗ、 热 ６ｍｉ、 ．３ ／ 、 ２ 加 ｎ 常温 水 浴振荡 ３ ｉ ０ｍｎ的条件 下 ， 比较 了 活性 炭 法 、 微波 辐 射 法 、 波 辐 射 一活 性 炭 法 处 理 印染废 水 的效 微
１２ 试 验仪 器 ． ＷＤ ０ Ｂ格兰仕 微 波／ ９０ 烧烤 炉 、 ２ ４一Ｎ电子 天 平 、Ｋ Ｏ一０ ＡＢ０ ＳＦ １电 热 干燥 箱 、Ｈ Ｔ Ｚ一８ ２微 电脑恒
Hale Waihona Puke 温振荡器、 Ｊ １ Ｏ Ｈ一 ２Ｃ Ｄ恒温加热器 、Ｈ （ 循环水式真空泵、 ＲＯ １ 酸度计。 Ｓ Ｚ一 Ⅲ） Ｏ ＩＮ８ ８ １３ 试 验方 法 ．
对 印染 废水 的处 理效果 。
１ 试验 部 分
１ １ 试 验材料 ．
试验所用颗粒活性炭产 自天津市广成化学试剂有限公 司。试验所用 印染废水取 自 黄石市某毛纺
织有限公司 ， 司主要是对毛纺织原料染色后再进行纺织 ， 该公 所用染料为媒介红（ 红 ｓ ８ ） 助剂 即： 一 ０ ， 为红矾钠 。印染废水 的 Ｃ Ｄ 为 ９８ ６ｍ ／ ， Ｏ ４ ． ｇＬ 色度为 ４０倍 ，Ｈ值为 ６５ ０ ｐ ．．
印染废水是印染加工过程中各工序所排放的废水混合而成的混合废水。印染废水具有有机物含
量高 ， 难降解物质浓度高， 色度大 ， 悬浮物多， 水质 、 水量变化大 ， 含有微量毒性物质等特点。由于染料 品种多 ， 并向着抗光解 、 抗氧化 、 抗生物降解方向发展 ， 成为难处理的工业废水之一… 。目前 ， 国内外
维普资讯
微波诱导氧化法处理有机磷农药废水初探
２０ ０ ６年 ６月
Ｊｎ ０ ６ ｕ ．２ ０
文章 编号 ：６２— ５ Ｘ（０６ ０ ０ ５ １７ ０８ ２０ ）３— ２３一ｏ ３
微 波 诱 导 氧 化 法 处 理 有 机 磷 农 药 废水 初 探
高 宇 鬲 手
（．重庆工商大学 环境 与生物工程学 院， １ 重庆 ４０６ ； ００７
收稿 日期 ：０ ５一ｌ 一１ 修 回 日期 ：０６—０ ２０ ｌ ０； ２０ ２—２ 。 ０
作者简 介 ： （９３ ， ， 高宇 １ 一）女 重庆市人 ， ７ 硕士 ， 师 ， 讲 主要从事废水处理 方面研究。
维普资讯
２４ ５
重庆工商 大学学报 （ 自然科学版 ）
溶液中残留 Ｃ（ Ｉ的测定方法参照国标 Ｇ ７６ ８ 。 ｒＶ ） Ｂ４ ６— ７
２ 结果 与讨 论
２ １ 铬 渣 用量 对废 水 Ｃ Ｄ ． Ｏ 去 除效果 的 影响
在 Ｈ ０ （０ ） ３ ％ 用量 ５ｍ ， Ｌ 微波辐照 １ ｉ 条件下 ， ０ｒ ｎ ａ 铬渣用 量对废水 Ｃ Ｄ 去除率 的影响见 图 ｌ 由图 ｌ Ｏ 。 可知 ， 随着铬渣用 量的增加 ， 废水 Ｃ Ｄ 去除率也随之增大。这是 因为铬渣用量增 ＯＤ 加， 微波辐照时产生 的“ 热点” 增加 ， 同时 ， 铬渣表面 吸附的有机 物增多， 有利于更多有机物在更多 “ 热点” 上被氧 化降解 ； 另外 ， 铬渣中 ６价铬也会对有机物有一定 的氧化降解作用 。但 当铬渣 用量大于 ４ｇ ， Ｏ 后 Ｃ Ｄ 去除率增加不再 明显。通过测定处理后 发现 ： 铬渣用量为 ４ｇ的样品 ， 经微波处理后 ， 溶液中残 留 Ｃ （ Ｉ ｒＶ ） 的质量浓度小于 Ｏ ０ ｇＬ 达到国家二级排放标准。考虑到铬 ．５ｍ ／ ， 渣过多 ， 会使处理后溶液 中残留过多 Ｃ （ Ｉ ， ｒＶ ） 故在 以下实验 中， 均 取铬 渣 ４ｇ 。 ２２ 微 波辐照 时间对 废水 Ｃ Ｄ 去 除效 果 的影 响 ． Ｏ 在双氧水用量为 ５ｍ 、 Ｌ 铬渣用量为 ４ｇ 条件下 ， 微波辐照 时间与废水 Ｃ Ｄ 质量浓度及其去除率的关系见图 ２ Ｏ 。表 明：
昆钢采用微波技术处理焦化废水
Ｚｈ ｎ ｎ ｌｎ Ｃａ ｎ Ｗ ａ ｇＹｕ ｎ ａ ｇＹａ — ｉ ｇ ｏＹａ ｇ ｎ ａ
ｒ． ｔ ｕ ｆ ａｏ ｉ ｉ ｄ ｏ ｐｎ ； ． ｉ ｃ ＆Ｔ ｃ ｎｌ ｙ ｎ ｏａｏ ｅａｔ ｅｔ １ Ｗａ ｒ ｒ ｃｔ ｎ ｍ ｔ ｍ ａｙ ２ ｃ ｎｅ ｅｈ ｏ ｇ ｎｖｔ ｎ ｐ ｒ ｎ） ｅＰｉ ｉ ｉ Ｌ ｅＣ Ｓｅ ｏ Ｉ ｉ Ｄ ｍ
存在 的色度 、浊度 、总氰 化物 、Ｃ Ｄ Ｏ 较高等 问题 。
１ 前 言
焦 化 废 水 是 煤 在 高 温 干 馏 过 程 中 ， 以及 煤 气
净化 、化 学产 品精 制过 程 中形成 的废 水 ，其 中含有 酚 、氨氮 、氰 、苯 、吡啶 、吲哚 和喹 啉等 污染 物 ， 成 分 复杂 ，污 染物 浓度 高 、色度 高 、毒性 大 、性 质
３ ． ０ ～３０×１ ５ＭＨｚ ０×１ ２ ． ０ 的具有穿透性 的 、高频率 的
电磁波 。
微波杀 菌作用 、微波破乳除油作用 。
３ 昆钢 采 用微 波技 术 处理 焦化 废 水情 况
昆钢 先后建 设 了两套 微波技 术处 理焦化 废水 的 装 置 。一套为 “ 生物脱氮＋ 微波深度 处理 ”工艺 ，另
非 常稳 定 ，是 一种典 型 的难 降解 有机废 水 。它 的超
标排放对人类 、水产 、农作物都构成很 大危 害。 昆钢煤 焦化 工产业 产生 的焦 化废 水采 用硝化 一
反硝 化工 艺 （ Ａ—Ａ一０）对 焦化 废水 进行 生物脱 氮 处理 ，外排 水 中 的挥 发 酚 、氨氮 等污染 物 指标均 远 低 于 国家标 准 ，但也 存在 行业 焦化 废水 处理 中普 遍
微波技术在环境保护领域的应用
采用微波技术能用废物制备活性炭。据报道[11~13]，利用微波内部加热，在微波辐照下用氯化锌法（将废物锯末及烤胶废料分别与氯化锌溶液混合浸渍12h），只需8 min可生产锯末活性炭及烤胶废料活性炭，其操作性能、吸附容量超过市售一级活性炭，比工业用活性炭更加优越。微波辐照下用氯化锌法生产活性炭解决了传统氯化锌法的热能利用率低、劳动强度大的问题，具有节能快速、加热易控制、产物性能好等优点。因此，采用微波技术可高效地制取废物活性炭，变废为宝。
1.2 用于污水处理
污水中含有大量的有机污染物、无机污染物、污泥等，这些物质可对环境产生严重的污染。利用微波的加热特性，可将微波技术有效地用于污染。利用微波的加热特性，可将微波技术有效地用于污泥、有机污染物的处理及有机絮凝剂的制备。
微波加热具不需传热、内外同热、没有热传递过程的热损失特点，与传统加热法相比，微波加热的热效率高。因此，在生产污水处理过程中，可采用微波加热来代替传统加热使污泥脱水和干燥。有研究表明，微波加热可用于机械脱水后的污水污泥处理，而且效果尤为显著。傅大放等[6]报道，把污水厂未经消化的污泥放入微波炉中加热45 min，直接的效应是污泥含水率的降低。经过机械脱水后的污泥用微波进行干燥，含水率由75%降低到50%以下，处理成本低，而且时间短，设备简单。因此，将微波加热用于对污泥的干燥处理，在技术上是可行的，经济上与传统方法也有可比性，利用微波加热处理机械脱水后的污水污泥，不但可以实现污泥农肥化、袋装化，而且也为污水厂污泥的资源化利用探索出便捷、高效的新途径。
此外，采用微波技术可检测水中污染物。U.Raveendranat等[27]利用微波频率和品质因素Q的变化，能得知水中污染物的成分。这种检测方法与化学方法相比，操作简单、省时、装置费用低。但这种方法只能是定性分析，而不能定量分析。
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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
（2）转化法
转化法可分为化学转化法和生化转化法两类。
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彻底，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特效）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）
（2）废水微波处理法与现行常规处理法的比较（图表四）。