微波污水处理技术论文
微波污水处理技术论文 微波污水处理技术论文篇一 微波技术应用于污水处理领域的研究及展望 摘要：阐述了微波技术应用于污水处理领域的理论基础，分析并总结 了污水处理领域应用微波技术的研究现状，对微波技术未来的发展与应用前景进 行了展望。关键词：微波;污水处理;污泥处理 中图分类号：S703.1 文献标识码：B 文章编号：
1674-9944(2016)06-0036-03 1 引言 微波通常是指波长在1mm～1m的特殊电磁波，微波的频率为300MHz ～300GHz，民用微波的频率通常在915～2450MHz之间，而一般915MHz为工业 上使用的频率。近年来，微波技术的发展使得其被广泛应用于环境污染治理领域， 特别是在污水治理领域的研究有了很大的突破，同时在环境监测等方面获得了大 量的研究结果。微波自身的选择性快速加热、无二次污染的特点使得其可以与其 他污水处理技术良好的结合，所以微波应用于污水处理领域成为了人们关注的热 点。
2 微波的化学理论基础 2.1 微波的热效应 通常利用微波加热介质是基于两种机理，这两种机理分别是离子传导 和偶极子转动。在微波加热介质的过程中，一般这两种机理产生的微波加热效应 同时存在。
介质中的可离解的离子在电磁场中移动会形成电流，介质本身会对离 子产生阻碍，从而会产生热效应，这就是微波的离子传导产热机理。微波离子传 导产生的热效应大小与介质本身的离子浓度以及迁移率相关。
若介质本身是由许多一端带正电，一端带负电的分子(或偶极子)组成的，则其会随外加电场方向的改变而不断的作摆动，此时，受到分子热运动的干 扰和阻碍，介质中会产生了类似摩擦的作用，就会使得介质内部的分子获得能量， 介质内部分子能量提高后，介质宏观表现的温度也随之升高，这就是微波产生的 偶极子转动加热现象的机理。偶极子加热的效率通常由介质的弛豫时间以及介质 本身的粘度和温度决定。
综合来看，微波加热介质的机理就是通过介质的介电损耗而发热，从 而可以使介质内部的分子在短时间达到极化状态，并且会加剧介质内部分子的运 动与碰撞，增加介质内部分子的动能。由于电磁能量是通过波的形式辐射到介质 内部，在利用微波加热介质时，介质的内外会同时被加热，所以被加热的过程中 介质的内外受热均匀，这是微波加热最显著的特点及优点。
2.2 微波的非热效应 关于微波可以加速化学反应的机理，目前在学术界观点并不一致，部 分研究者认为微波加速化学反应主要靠其热效应。但这种说法对有些温度相同， 但微波加热依然能够比正常加热反应迅速的现象无法解释。所以，有另一部分研 究人员认为，在微波参与化学反应时，由于微波辐射作用，反应物中的极性分子 会随之产生强烈振动，从而分子会发生高速旋转并产生碰撞，即微波可以在反应 过程中提高分子活性，同时降低反应活化能和分子的化学键强度，这种观点就是 微波的非热效应理论。但是，也有研究表明，每摩尔频率在1～100GHz范围内的 微波的光量子能量仅能达到0.4～40J，这样的辐射能量无法使部分有机物的化学 键断裂。
所以，至今微波的非热效应虽然被提出，但是仍然存在一些争议，许 多由微波产生的反应现象还有待进一步的研究。
3 应用微波处理污水的研究 虽然微波产生的有些现象还无法合理的得到解释，但是其良好的加速 化学反应的作用是可以肯定的，所以微波在水处理方向上的应用是非常有潜力的。
通常来说，单独使用微波技术来作为处理污水的方法，其效果不理想， 微波难以代替其他传统的水处理工艺，但是微波可以作为一种辅助手段在水处理 中应用，对已有的水处理工艺进行改良，从而使其处理效果提升。
3.1 微波与活性炭联用微波与活性炭联用可应用于处理难降解污水。利用活性炭作为催化剂， 微波辐射进行强化。采用活性炭吸附污水中的污染物是在污水处理领域常用的一 种方法，采用微波辐射与活性炭吸附联用时，微波可以有效的对活性炭表面的有 机物进行解吸，从而使活性炭可以同步再生，这不仅有利于有机物的消解，同时 也可以对其进行更好的回收利用，提高了活性炭在废水处理过程中的效率。
微波与活性炭联用的方式也是灵活多变的。微波辐射不仅可以对活性 炭吸附的污染物脱附并对污染物进行降解，同时，也可以直接利用微波对含有活 性炭催化剂的废水进行辐射，直接通过微波辐射对污染物进行降解。Chih.G利用 活性炭颗粒吸附二甲苯、萘等有机物质，再通过低能度微波辐射对活性炭进行解 吸及污染物降解，有机物的最终分解率很高，甚至可以完全分解。阮新潮等在利 用活性炭处理苯酚废水时利用加入微波辐射对活性炭进行再生，经过微波辐射再 生后的活性炭对苯酚去除率高于98%。所以，微波与活性炭联用，由于微波对有 机物的降解进行强化，可以对活性炭吸附的有机污染物有很高的去除效率，进而 增加活性炭的使用寿命，并且通过不断对污染物降解，可以增加活性炭吸附的效 率。
3.2 微波与高级氧化技术联用 高级氧化技术的基本原理就是再其氧化过程中产生的羟基自由基 (OH)通过电子转移、亲电加成等反应对水中的各种有机污染物进行降解，将各类 污染物特别是有机污染物转化为CO2、H2O等无害物质，或将部分大分子污染物 转化成为易生物降解的小分子中间产物。通常，在反应过程中羟基自由基的生成 率较低，所以导致在污水处理中其运行成本较高。
采用微波辐射与高级氧化技术联用，可以降低反应过程中的活化能， 有利于羟基自由基(OH)在反应过程中的产生，从而可以提高其生成效率，进而降 低其在污水处理中的运行成本。目前，已经有许多研究人员在污水处理的研究中 采用微波与各种高级氧化技术的联用技术，取得了不错的效果。Han利用微波与 UV-双氧水联用技术处理苯酚溶液，提高了苯酚溶液的降解速度，可以在5min内 使得苯酚降解率达到90%。陈芳艳在处理对硝基氯苯的过程中采用微波与Fenton 试剂联用技术，在10min内即可降解其中98%以上的对硝基氯苯。毕晓伊采用微 波与ClO2催化联用技术处理含酚废水，对于废水中酚的浓度低于100mg/L的含酚 废水，其去除率可达90%以上。微波与高级氧化联用可以在处理废水过程中，提 升对污染物的降解速度，从而可以在短时间内提高高级氧化方法对污染物的去除效率，在相同时间内处理更多的污染物，提高污水的处理量。
3.3 微波与 生物处理联用 目前在国内外污水处理应用的技术中，生物处理是应用最广泛并且最 经济的技术，强化生物处理技术的效率将会使现有的污水处理厂的运行效果有很 大的提高。所以，国内外很多研究人员都对采用微波与生物技术联用进行了研究。
肖广全采用微波与生物接触氧化联用的工艺对制药废水进行降解处 理，其单独利用微波作为预处理工艺，而生物接触氧化作为后续处理工艺，两种 工艺联用可以大幅度去除制药废水的COD以及氨氮，其去除率分别可以达到98% 和60%。虞睿采用微波作为深度处理工艺，对常规生物法处理后的生活污水进行 处理方式，相比于其他的深度处理，微波处理成本控制较好，效率也较高，处理 后的水质接近地表水Ⅲ类水体水质。
采用微波作为预处理或者深度处理工艺与生物处理技术联用，投资较 低，运行简单，对污水处理效果较好，可以有效地对污水常规的生物处理工艺进 行强化，特别是对难降解物质有很好的强力去除效果。
4 应用微波处理污泥的研究 目前国内污水处理厂排放的污泥多数都是进行了填埋处理，污泥资源 化利用仍然不够普及。污泥填埋占地面积大，浪费土地资源，而且还会存在一定 的风险，对周边环境可能造成污染。
利用微波辐射处理污泥是近年来污泥处理研究的热点。通常污水处理 产生的污泥中都会含有较多的有机物，特别是易挥发性的有机物质，而大部分的 有机物都可以被资源化利用。利用微波辐射处理污泥，靠微波的热效应对污泥进 行热解，靠微波形成的高温使污泥中有机物大分子在隔绝空气的条件下发生断裂， 从而产生可以回收利用的热值较高的气体、热解溶液和碳渣。
方琳利用SiC作为介质，对添加SiC和固体残留物的污泥进行微波高温 热解试验，热解污泥产生的热解液的热值可以达到37MJ/kg以上，同时热解液中 的PAHs含量低于5.37%，可以回收利用;同时，热解过程中产生的气态产物的热 值可以达到9420kJ/m3，若对其收集利用，可以节约大量能源。所以，通过微波 热解污泥不仅可以对污泥进行减量化、无害化处理，还可以满足对污泥进行资源 化利用的目的，使其变为能源。Wong W T采用微波与双氧水联用技术对二沉池污泥进行降解处理， 控制温度在80℃，污泥中的COD基本完全溶解，同时，由于微波产生的热能使污 泥的氮、磷和金属元素等溶解于水中，后续可以通过结晶法等手段将其提取，并 加以利用。通过微波与高级氧化技术联用，可以大幅度削减污泥的体积，并对污 泥有杀菌和灭活的作用，与此同时，还可以提取利用污泥中包含的营养物质，极 大地获取了污泥自身所含有的资源。
5 应用微波进行水处理监测的研究 微波辐射所产生的消解作用，使得微波技术可以在水处理监测中得以 应用。采用微波消解技术通常是将试样和酸的混合物作为发热体，而后利用微波 进行加热。采用微波加热的过程中，整个系统的热量几乎不向外扩散，所以其产 生的热效率很高，有利于试样充分混合，从而可以迅速地对试样进行分解。
余丹梅利用微波消解测定水中总磷，取得了较好的效果，试验采用钼 酸铵进行分光光度法测定，利用微波消解比传统消解法省时，省电，并且精确度 也较高;石晓云通过微波消解法对炼油污水中的总磷进行测定，不仅测定的效率 高，对环境污染小，而且方便操作;周锡堂通过微波消解法测定炼油污水的化学 需氧量，试验中加入CuSO4-MgSO4为催化剂，检测速度快，成本低，是一种经 济节约的好方法。
6 微波在污水处理其他方面应用的研究 微波加热无滞后效应，在进行某些物质合成时，可有效地加快反应进 行的速度，可以缩短化学反应的周期。李万捷在聚丙烯酰胺(PAM)制备反应中利 用微波辐射技术，不仅加快了PAM的合成速度，并且合成的高聚物的分子量分 布相对均匀，更有利于在水处理中的应用。
在污水处理工艺中，经常要在不同的阶段投加各种不同的聚合物。由 于微波加热均匀并且热量损失小的特性，不仅合成速度较快，热量损失小，经济 性好，并且合成高聚物的分子量分布也均匀，应用于水处理中可以减少投药量， 并且效率更高。所以，利用微波制备絮凝剂等药剂对促进水处理工艺有着广阔的 发展前景。
7 结语 微波作为一种新兴的工艺手段，在研究过程中还存在许多机理方面的问题，诸多现象仍然无法得到合理的解释。但是，微波可以有效的加速化学反应， 使得一些普通的化学反应速率提高几十到上百倍，还可以使得正常状态下不能发 生的反应得以发生。由于其具备的特性，可以使得其在水处理领域中具有广阔的 发展前景。利用微波与其他技术联用对污水及污泥的处理在未来会有更广阔的发 展空间，随着技术的发展，微波技术一定会在水处理领域有更多更合理的应用。
微波污水处理技术论文篇二 污水处理技术探讨 摘要：本文作者分析介绍了污水处理技术，并指出了技术要点，供大 家参考。
关键词：污水处理;技术;探讨 中图分类号：TU3文献标识码：A文章编号：2095-2104(2012) 随着我国城市现代化不断发展，城市污水问题已成为阻碍社会经济进 步的重要因素。我们应树立强烈的资源意识，根据水污染现状采取针对性的处理 措施，净化水资源，提高城市用水的效率。
1 污水处理中运用的技术方法 1.1 在现代城市污水处理过程中物理技术得到了广泛的运用，其通过 许多不同的物理方法来对物理实施处理。
1.1.1 过滤技术 这是物理处理污水最基本的方式，在污水流经的地方建立一道过滤层， 该层主要是由石英、沙子等构成的粒状过滤层，能够把其中的杂质截留下来，以 达到净化的效果。
1.1.2 分离技术 分离主要是运用杂质与水的密度大小不一原理，以对污水进行分离处 理的技术。密度小的污染杂质会悬浮在水面，然后在利用相关的设备把杂质彻底 分离出来，如：离心机等。1.1.3 沉淀技术 通常运用在污泥较多的污水中，其主要包括了两次沉淀过程。第一次 沉淀是在污水输进处理设备前进行，第二次则是在污泥完全沉淀之后及时清理以 净化污水。
1.2 创新模式综合各类方法 科技时代背景下，很多先进的城市污水处理技术被提出。除了上述提 到的常用技术外，如：生物膜技术、活性炭技术等都被积极采用，每项综合技术 都有着自己独特的优势。
1.2.1 生物膜技术 该技术具有效果好、资金少、费用低等特点，其主要是采取微生物菌 种的培养，制成有效的制剂，将这种制剂投入到污水中就会出现生物膜，以对水 质实施净化处理。
1.2.2 吸附技术 该技术主要材料是粉末活性炭粉末，利用活性炭的吸附性能来处理污 水。这样能够改变污水的颜色，净化污水的气味实施净化，是水污染处理的科学 方法。
1.2.3 氧化技术 该技术多数跟化学氧化反应密切相关，其优点在于操作简单，无需过 多的处理装置即可对污水开展净化处理。
2 膜分离技术及其应用 通过开发新型有机、无机及复合经济型膜材料，采用经济、有效手段 防止膜污染，加强膜技术与其它水处理技术联合应用，可大大促进分离技术在城 镇生活污水处理中的实际应用。膜分离技术(如微滤、超滤)在城市生活污水处理 应用方面也有了较大进展，已经部分商业化用作回用水。
Kyu—Hong和Song设 计的中空纤维膜微滤系统，小规模处理生活污水，由于微生物降解了60%的 TOC(总有机碳)。其中的悬浮颗粒和固体主要通过膜吸附作用从水中得以清除，结果使出水水质中COD、BOD、TOC、ss (悬浮物)和浊度分别低于30mg/L、10mg/L、 10mg/L、2mg/L和1NTU，满足回用水标准。
AbdessemedI21报道了絮凝一吸附 一微滤系统处理生活污水，出水可回用，出水水质中浊度和COD分别为从18NTU、 77mg，L降到0.5NUT、13mL。膜污染是膜分离技术在污水处理应用中的一个难 题。
膜污染防治技术目前主要有：(1)对滤液进行前处理。各种混凝技术 对滤液进行前处理能有效去除有颗粒物。强化一级处理工艺与膜技术联合作用。
(2)改善操作环境，有关研究证实双向搅动、物理冲洗、改变曝气等方式能有效 降低膜污染。(3)定期对膜组件进行清洗。目前膜污染仍是制约膜技术在处理城 镇生活污水应用中的最重要因素。防治膜污染而采取的种种措施使膜法水处理耗 能相对较高。故与其他水处理方法结合应用的新型、低能耗合成膜法水处理工艺 成为水处理领域研究的热点之一。
膜生物反应器就是由膜分离技术与生物反应器结合的生物化学反应 处理系统。
Uedam等研制的加压浸没式膜生物反应器是膜生物反应器研制过程 中的又一进展。通过抬高进水水位，利用膜组件外部水的压力形成压力差，并串 联一个厌氧硝化池除N，可使其能耗大大降低。
3 强化一级处理技术及其应用 强化一级处理技术可分为化学强化一级处理工艺和生物强化一级处 理工艺，有研究表明在对生活污水处理过程中，CEPT的处理效果明显。一般悬 浮固体去除率可达90%、BOB去除率为50%～70%、细菌去除率为80%～90%、 TP为80% 90%。而常规一级处理去除率为：SS为50%～60%、BOD为25%～40%、 TP为10%。特别是在除磷方面，处理后出水水质满足一级或二级排放标准，其运 行费用仅为常规活性污染工艺的23%;当进水有机质浓度较高时，可采用混凝强化 一级处理 活性污泥法，可保证出水水质达标，运行费用仅为原有工艺的70%。
该试验还证明了利用回流一级污泥的絮凝吸附作用强化一级沉淀处理生活污水。
当适当条件下，COD和SS的去除率分别为60%～70%和70%左右。当前，强化一 级处理技术面临的主要挑战是：污泥产量大对污泥的处理难度和处理费用增加， 而且絮凝剂存在生物学毒性和生态学上的安全性问题，当采用这些絮凝剂进行强 化时，容易造成对环境的二次污染。因此，重点解决好减少污泥产量和污泥资源 化等难题，特别是随着高效、生态安全性能高的新型复合絮凝剂的研制和应用， 强化一级处理工艺在低浓度生活污水处理方面应用前景很广。4 生物处理技术方法 4.1 厌氧生物滤池 厌氧生物滤池是一种内部装有填料作为微生物载体的厌氧生物膜法 处理装置。厌氧微生物附着载体的表面生长，当污水自下而上升式通过载体所构 成的固定床层时，在厌氧微生物作用下，污水中的有机物得以厌氧分解，并产生 沼气。厌氧生物滤池有多种变型，填料的发展迅速，其工艺流程为：进水→沉淀 池→厌氧消化池→厌氧生物滤池→拔风管→氧化沟→进气出水井→排水。污水经 沉淀池预处理后进入厌氧消化池进行水解和酸化，可提高污水的可生化性，为后 续处理创造条件。在拔风系统作用下，生物滤池处于兼氧状态，阻止了污水中甲 烷细菌的产生，使整个系统仍处于酸性阶段，而氧化沟内溶解氧一般可稳定在1.5 ～2.8mg/L，污水在此进一步好氧处理。该工艺的实质类似于A/O法，但兼性厌 氧生物滤池使厌氧段得到强化。拔风系统是处理过程的关键。其主要优点是不耗 能、造价低、管理简单、无噪声、无异味、挂膜快、剩余污泥量少、出水水质好、 运行效果稳定。
4.2 生物接触氧化法 此方法是一种介于活性污泥法和生物膜法的污水生物处理技术，兼备 两者的优点。其主要构筑物为生物接触氧化池，池内充填填料。已经充氧的污水 以一定的流速流经被其浸没的填料，在填料上形成生物膜。污水与生物膜广泛接 触，在生物膜上微生物的作用下，有机污染物得到去除，污水得到净化。由于池 内具备适于微生物栖息增殖的良好环境条件，因此，生物膜上生物相丰富、食物 链长、微生物浓度高、活性强，不产生污泥膨胀，污泥生成量少，且易于沉淀。
生物接触氧化法具有多种净化功能，除有效地去除有机物外，如运行得当，还能 够脱氧和除磷。
5 结束语 随着社会市场经济的发展，城市现代化进程的加快，人口数量不断增 加，导致了城市用水量不断增多。而水污染问题也变得日趋严重，给城市居民的 生活质量造成了不利影响，积极做好城市水污染处理有着重要的现实意义。