微波水处理技术共38页
污水处理中的微波技术
汇报人：可编辑 2024-01-05
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目录
• 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。
微波污水处理技术
? ? ? → ? ) ( P P 微波
微波微波
微波
2
P:
水分悬浮物
R: 有机物
微波能的化学作用：能够极化水分子及有机化合物分子，使有机化合物与添加剂之间形成过
工程投资强度低，建设工期短。由于设备本身的独特性，不必铺设庞大的管网和水池，土建
简单；设备结构紧凑，且为组块拼装式，施工安装快捷方便，大大缩短工期，日处理量为2500m
3的单套机组的工程安装半个月左右即可完成。设备运行时，每小时耗电仅为40度，折合0.4度/
吨水，计算综合运营成本约为0.5～1.2元/吨水。
渡态产物，降低氧化和分解有害有机化合物所需要的活化能，使反应加速进行。
微波能的物理作用：能够加热和极化水及污染物分子，提高氧化和分解有害有机化合物所需
要的反应条件，达到反应所需要的活化能。
能够加热和极化水及污染物分子，使絮凝剂与污染物之间形成的共聚物的沉淀反应更完全、
更快速。
添加剂的共同作用下，被分解为小分子，与添加剂结合成速沉絮体物去除，金属离子可直接与添
加剂合成速沉絮体物沉淀，氨氮转化为氨气逸出，水中磷转化为不可溶解磷酸盐沉淀去除。对水
中的污染物通过物理及化学作用进行降解、转化，从而达到污水净化。
反应过程
反应过程反应过程
反应过程：
：：
：
（元/ m3）
活性污泥法 美国
1040 8500 1.5
厌氧UASB和好氧
SBR法
西德
700
3000
2.0
物化气浮法 某污水处理公司
150 500 3.0
水解拼装法 福建某环保集团
微波水处理技术介绍
微波水处理技术介绍微波水处理技术介绍在11月10日杭州召开的“全国城镇排水管网及污水处理厂技术、改造、运营高级研讨会”上，中国城镇供排水协会副会长聂梅生做了题目为“重新认识水处理技术发展”的精彩发言。
其言语间对新的水处理技术的期待溢于言表。
纵观水务市场发展近20年来，除了传统的生物法处理工艺外，还没有其他工艺能够以更低的运营成本及投资额在城市污水处理中得到大规模的应用。
不过最近几年，由我国自主研发的，并已在多种工业废水实际处理工程中成功应用，相同处理规模但占地面积仅为传统工艺1/6的微波水处理工艺，已经开始准备进军城镇水务市场。
1、目前传统工艺存在的问题目前国内已建的城市生活污水处理厂，无论处理规模大小，绝大多数都在使用传统生物处理工艺：A2O、SBR、氧化沟或者这些生物工艺的改良工艺。
虽然目前传统工艺基本上能够满足国家相关排放标准的要求，但笔者认为随着水务市场的竞争激烈化和土地资源的紧缺化，传统工艺过大的占地面积、过长的施工建设期、臃肿的运营机构、过高的投资额及对水质水量波动较差的适应性，已使其日益远离我国尽快改善水环境的要求。
2、微波水处理技术简介图2.1 微波水处理工艺流程图微波水处理工艺流程如图2.1所示，经过简单的预处理后，城市生活污水中的有机物在敏化剂与微波的共同作用下，发生剧烈催化、物化反应，转化成不可溶物质或气体从水中分离出来。
水中的有机污染物分子链在微波催化的作用下断开，被分解为小分子并与敏化剂结合生成速沉絮体被去除；金属离子直接与敏化剂结合生成速沉絮体沉淀；氨氮转化为氨气逸出，浓度超出标准时，可用后续的吸收装置吸收去除；水中磷转化为不可溶磷酸盐沉淀去除。
3、微波水处理工艺的优势与传统工艺相比，微波水处理工艺的主要特点如下：（1）投资额低：由于涉及商业机密，不便过多透露信息。
但是可以肯定的是，无论传统工艺以怎样低的投资额报价竞标任何规模的城市生活污水处理厂，微波工艺都可以报出比传统工艺至少低10%的价格。
污水处理中的微波技术与处理效果
全稳定运行。
技术推广难度
03
加强微波污水处理技术的宣传和培训，提高人们对该技术的认
知度和接受度。
05
案例研究
某污水处理厂的微波技术应用
微波技术原理
微波是一种频率在300MHz-300GHz的电磁波，具有穿透性和非热效应。在污水处理中，微波能打破微生物、有 机物和无机物的化学键，促进水解、氧化等反应，加速污染物的降解。
微波原理
微波在物质中传播时，会产生分 子极化、离子导电、磁场变化等 物理和化学效应，使物质内部产 生热量，从而改变物质状态。
微波技术在污水处理中的应用
01
02
03
污泥处理
微波能降低污泥的含水率 ，改善脱水性能，提高污 泥的燃烧价值。
有机物降解
微波能促进有机物在微生 物的作用下分解成二氧化 碳和水，实现有机物的去 除。
病毒
藻类
微波能有效去除藻类，降低水体的生 物活性。
微波也能有效灭活病毒，降低病毒的 感染力。
化学反应促进效果
氧化还原反应
微波能促进氧化还原反应的进行，提 高污染物的去除效率。
酸碱反应
微波能改变酸碱反应的动力学特性， 提高酸碱中和反应的速度和效率。
04
微波污水处理技术的前景与挑 战
技术发展与改进方向
03
微波处理效果研究
污染物去除效果
悬浮固体
微波技术能有效去除污水 中的悬浮固体，减少沉淀 物和浊度。
有机物
微波能促进有机物的分解 和氧化，将其转化为无害 物质或易于氮磷营养物的 化学形态，提高其可溶性 和可生物利用性，促进其 去除。
微生物灭活效果
细菌
微波能通过热效应和非热效应两种方 式灭活污水中的细菌，减少病原微生 物的数量。
微波水处理技术
微波技术处理焦化废水的作用机理
物质发生化学反应的前提是分子必须发生有效碰撞和反应物分子 具备足够大的能量。由于相互碰撞的分子价电子云之间存在强烈的静 电排斥力，只有能量足够大的分子在碰撞时才能以能量足够大的动能 克服价电子云之间的排斥力。在微波对其吸波物质穿透振荡时，有效 地减少相互碰撞的分子价电子云的静电排斥力，从而克服价电子云之 间的排斥力，使原有化学键的断裂和新化学键的形成获得强大的外能 量作用。微波可使分子平均能量升高，在所有分子普遍获得能量的基 础上，更多的分子成为活性分子，这就增加了活性分子的百分数，使 单位时间内有效碰撞次数显著增加。介质通过微波场，可以提高分子 碰撞的概率，增加分子的碰撞能量和碰撞时间，改变分子能量的类型 和碰撞的方位，从而加快化学反应速度。
两种方法有何缺陷呢？
具体实例介绍
微波技术深度处理焦化废水
昆钢煤焦化有限公司安宁分公司硝化-反硝化污水处理系统 （A-A-0 工 艺系统） 于 2001 年 10月建成投产， 系统处理后的出水挥发酚、 氰 化物、氨氮等污染物指标均优于国家标准， 但出水色度较高， COD 平均浓度指标接近国标临界值， 未能达到生产回用的水质要求。 每 年经 A-A-0 工艺处理外排的焦化废水约为 2×106m3， 对环境水体造 成一定污染。 为此， 昆钢开发了微波技术处理焦化生化出水工艺系 统， 处理后的焦化废水全部在昆钢内回用， 实现了焦化生产废水 “零排放”
微波-活性炭联用对焦化废水中氨 氮和COD的同时去除研究
采用动态循环系统，反应器中加入一定量活性炭，并保持 其中的水量为100 mL，进水流量为12 mL/min，同时向水中曝气， 曝气量为1 L/min。原水在反应器中的水力停留时间约为8 min， 通过溢流的方式出水。待微波处理10 min后于取样口开始取样， 进行NH3一N和COD浓度的连续测定。
废水微波处理技术
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。
微波水处理技术
可见，随着微波辐射时间的延长，水样 的NH3 —N和COD的去除率逐渐上升，但上 升幅度不大。当微波时间为5 min时，COD 和NH3 —N去除率分别达到52.7%和57.6%， 再增加微波辐射时间，处理效果相差不大。
Hale Waihona Puke 微波是一种高频电磁波，波长范围在1mm-1m之间，频率 0.3GHz-300GHz。具有许多类似光的特性，比如在空气中以光 速沿直线传播，地球同步轨道高度大约36000公里，微波1/8秒 即可到达，几乎没有时间延迟。 微波武器主要由高功率发射机，大型高增益天线和瞄准， 跟踪，控制等系统组成。微波能量密度达到0.01微瓦/平方厘 米，-1微瓦/平方厘米时，可使相应波段雷达瘫痪，达到10瓦/ 平方厘米--100瓦/平方厘米时，可烧毁任何此波段的电子元器 件。并且还可以无视防御和装甲直接杀死内部的工作人员。 微波武器可用于攻击卫星、弹道导弹，巡航导弹、飞机、 舰艇、坦克、通信系统以及雷达、计算机设备，尤其是指挥 通信枢钮、作战联络网等重要的信息战的节点和部位。使目 标遭受物理性破坏，并丧失作战效能，其破坏的程度达到不 能修复的程度。
因此诸多现象说明微波辐照作用不仅具有众所周知的热效应也存在着鲜为人知的非热效应即微波作用的选择性不均一的能量效应fentonfenton本文对间歇式微波一enton法预处理抗生素废水进行了实验研究选择了cod和可生化性作为本次实验的主要水质指标分析了单因素下微波功率初始ph反应时间七水合硫酸亚铁投加量双氧水投加量和微波辐照时间对cod去除率和可生化性的影响
微波的热效应
离子传导机理:离子传导是电磁场中可离解离子的 导电移动，离子移动形成电流，由于介质对离子的阻 碍而产生热效应。溶液中所有的离子起导电作用，但 作用大小与介质中离子的浓度和迁移率有关。因此， 离子迁移产生的微波能量损失取决于离子的电荷量、 大小和导电性，并受溶液分子与离子之间相互作用的 影响。
微波污水处理技术
第一节污水预处理部份包括(1)格栅(2)集水池通过格栅去除大块悬浮固体，本部份为机械(物理)处理阶段。
因为集水池用来储存均匀废水，并且本系统为连续处理方式，集水池可以保证、控制机组的污水用量。
(1)格栅本设备斜置于污水通道中，与地面倾斜75°，栅条与机架固定为一体，栅条用于拦截污水中的污物，机架两侧设有链条导轨，用于支撑传动链条，传动链条间固定 6 组除污耙，耙齿伸入栅条缝隙之中，由驱动机电带动减速机，减速机带动链条做回转运动，通过链条的回转带动除污耙完成除渣动作。
本设备合用于污水或者雨水泵站以及污水处理厂，去除污水中粗大的悬浮物和飘荡物。
适于深格栅井，栅条间隙较宽，可作为一级格栅。
第二节加药部份加药部份主要包括 1 号 2 号存储器、加药泵、混合反应器等。
(1) A、1#药剂存储器 B、1#加药泵 C、1#混合反应罐1#药剂通常为粉剂，我们称其为敏化剂，呈强碱性，在运输、保存过程中一定要做防潮处理。
实际应用过程中，先把敏化剂跟水配成一定浓度的溶液，储存到耐酸碱腐蚀的 1#药剂存储器内。
为保证敏化剂的充分溶解和反应， 1#药剂存储器普通选择 PE 材质的塑料桶，容积根据用药量而定。
将 1＃药剂溶解成 5％的溶液进行投加，投加装置为设备自带的计量泵机组。
投加量根据混合反应器中的 pH 计的反馈信号，通过变频装置进行控制完成，普通情况下控制 pH 值在 10.5~11.5 范围内，具体控制范围可以现场调整。
每次配药要足够 8 小时使用，由于 1#药剂为悬浊液，为保证药剂在桶内不产生沉淀，我们在储药桶上安置了机械搅拌装置。
从目前我们通过大量实验研究结果来看，敏化剂中的物质与水反应后生成物之所以可以提高微波在水中的有效穿透能力，是因为这些生成物在水中对微波的敏感程度远高于水的本身。
我们称之为敏化剂。
敏化剂与污水的混合反应程度，直接关系到微波对混合水体作用的效果，因此，我们通过大量实验，针对不同的污水，把敏化剂混合反应时间设定为 5~45 分钟，并据此设计了 1#混合反应罐。