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    “微波”處理污水


     
    班級:藥物制劑10(2)學號:1003502253 學生:周木佳
     論文摘要:本文闡述了微波化學的研究現狀,重點論述了微波在污水處理的應用和相關技術,并分析了微波處理污水幾個優點。
    關鍵詞:微波 污水 處理  優點
    綜述:微波化學是根據電磁場和電磁波理論、電介質物理理論、凝聚態物理理論、等離子體物理理論、物質結構理論和化學原理,利用現代微波技術來研究物質在微波場作用下的物理和化學行為的一門科學。 多數化學反應需要能量,通常是熱能,微波既然能快速烹調食品,因此不言而喻也能加速反應,這只是早期的看法。實際上微波能不僅提供了一種快速高效的加熱方法,而且在很多化學過程中呈現出無法用熱能解釋的效應,從此吸引了大批科技工作者從事這一領域的開發與研究,微波化學這一交叉學科也就自然地誕生了。近來微波在微波污水處理工藝中也獲得了很大的進展,本文將深入了解微波在污水處理中的應用!
    微波對流體中物質進行選擇性加熱,對吸波物質有低溫催化作用;加速流體中固、液分離作用;低溫殺菌作用;均勻加熱功能;迅速升溫作用;不產生二次污染等。微波化學污水處理技術是水處理領域中一場嶄新的革命,是一代具有突破性、創新性、廣譜性的水處理技術。微波化學污水處理技術不同于傳統的污水處理方法,它通過微波場對吸波物質的選擇性加熱、低溫催化、快速穿透等功能,達到去污除濁殺菌的效果。經微波化學污水處理技術處理后的水,可全部再利用,從而實現污水處理工程的實用、高效、節能、環保、低運行費用。
    內容:
         1. 技術原理
     微波化學污水處理技術的基礎是“極性分子理論”。外加微波場可使這些極性分子因趨向作用而發生頻率極高的振蕩運動,消耗能量而發熱。在微波場中物質的吸波與否和吸波強弱,與該物質的電性質有關。實驗證明,在單位體積的物質內被吸收的(轉化為熱能損耗)微波功率Pa,與電場(磁場)強度E、物質的損耗角正切tgδ和頻率f成正比關系。物質在微波場中吸收的微波能全部轉化為熱能,所以Pa即為單位時間內在單位體積物質中產生的能量。tgδ值與該物質的介電常數、介電損耗相關的量,而物質的介電常數、介電損耗又與該物質當時的其它多種因素相關。
    根據此“極性分子理論”,微波不僅可以加快化學反應,在一定條件下也能抑制反應的進行。除此之外,微波還可以改變反應的途徑。微波對化學反應的作用除了對反應加熱引起反應速率改變以外,還具有電磁場對反應分子間行為的直接作用而引起的所謂“非熱效應”。微波對反應的作用程度除了與反應類型有關外,還與微波的強度、頻率、調制方式及環境條件有關。此外,由于化學反應是一個非平衡系統,舊的物質在不斷消耗,新的物質在不斷生成,各相界面可能發生隨機的變化;與此同時系統的宏觀電磁特性也在發生變化,而且在微波輻射下這種變化還與所用的微波緊密相關。
    微波在處理水中污染物的同時,也能殺滅水中的細菌、藻類等微生物。其作用原理是由于微波輻射的熱效應,即微波輻射場照射生物體,引起生物體組織器官的加熱作用而產生的生理影響和抑制、傷害作用。組成細胞的極性分子在外加微波場的作用下升溫發熱,從而導致生物體細胞組織溫度升高。當微波功率密度較大,生物體產熱過多,超過了體溫調節能力,生物體的溫度平衡功能失調,體溫上升,于是生物體發生生理功能紊亂并發生病理變化,進而死亡。
    2. 反應機理包括的反應過程
              P: 水分子、污染物種分子
             M: 敏化劑
         SS: 懸浮物
        R: 有機物種等
    1) 微波能的化學作用:能夠極化水分子及有機化合物分子,使有機化合物與敏化劑之間形成過渡態產物,降低氧化和分解有害有機化合物所需要的活化能,使反應加速進行。
    2) 微波能的物理作用:能夠加熱和極化水及污染物分子,提高氧化和分解有害有機化合物所需要的反應條件,達到反應所需要的活化能。
    3) 能夠加熱和極化水及污染物分子,使絮凝劑與污染物之間形成的共聚物的沉淀反應更完全、更快速。
    3. 污水處理工藝流程
    1格柵:(對水中有較大顆粒物的水質,如城市生活污水),清除砂石、木塊、塑料等大塊雜物;
    2調節池:調節水量和水質,降低對后續處理構筑物的沖擊負荷;
    3混合器:將污水與投加的1#、2#添加劑進行充分混合與振蕩;
    4微波反應器:污染物與添加劑進行物理化學反應以及微波低溫催化的物化反應;
    5沉降過濾一體化設備:實現固液分離,達到排放或回用目的,污泥則脫水外運或用作其他用途。
    水中污染物是在添加劑與微波的共同作用下,發生劇烈的催化、物理化學反應,轉化成不可溶物質或氣體從水中分離,水中的大分子、難降解的有機污染物在微波及添加劑的共同作用下,被分解為小分子,與添加劑結合生成速沉絮體物去除;金屬離子可直接與添加劑結合生成速沉絮體物沉淀;氨氮轉化為氨氣逸出;水中磷轉化為不可溶解磷酸鹽沉淀去除。
    4.適用范圍
    1).生活污水:市政(生活小區)、大型酒店賓館、 休閑旅游度假村的生活污水處理及中水回用;
    2).工業廢水:如印染污水、電鍍污水、造紙廢水、電廠循環水、石化污水、洗水廠污水、酒精制糖污水、淀粉廠污水、填埋場垃圾滲濾液、生禽養殖屠宰場廢水、選礦提煉廠污水等;
    3).江河湖泊污水凈化 
    4).海水淡化
    5.工藝優勢
    1)工藝流程短,絮凝沉淀速度快,占地面積小。用微波化學污水處理技術處理流程簡單,流程時間較傳統方法大大的縮短,整個流程時間為45分鐘。用微波化學污水處理技術日處理2400噸水的工程,總占地面積不到300m2,其中微波能水處理機組設備僅占地64 m2,約為普通活性污泥法處理工藝的1/6—1/10(傳統方法總占地面積大于2000m2);
        2)工程投資強度低,建設工期短,運行費用低。由于設備本身的獨特性,不必鋪設龐大的管網和水池,土建簡單;設備結構緊湊,且為組塊拼裝式,施工安裝快捷方便,大大縮短工期,日處理量為2400m³¬¬¬的單套機組的工程安裝半個月左右即可完成。設備運行時,小時耗電僅為40度,折合0.4度/噸水,計算綜合運營成本約為0.5~1.2元/噸水,如日處理量為100m3/d的單套機組的工程安裝3個工作日即可完成;
        3)調試周期短。由于工藝流程短,沒有多個單元的繁雜的調試和聯機調試階段,一般調試過程只需幾天即可進入連續運行。
        4)殺菌滅藻能力強。微波對菌、藻類有高頻穿透作用,殺傷能力極強,在短時間內殺滅微生物,有很強的殺菌滅藻功能,其中藍藻在微波場中只需非常短的時間即由微細粒匯聚呈大顆粒變黃沉降;示范工程的檢測數據表明:市政污水微波處理前污水入口處大腸桿菌種群數為大于240000個/L,經微波處理后產出清水為小于20個/L。
        5)適應性強,處理效率高。微波能進行活水處理,適應性強,處理率高,尤其對污水中難降解有機物的高濃度、高濁度、高色度去除率達到90%以上,高鹽度、高重金屬含量和石油類污染物的去除率也很高。微波化學污水處理技術可廣泛應用于市政污水、工業廢水、小區中水回用等行業的水處理,可以作為任何工藝的一部分進行應用處理。微波化學污水處理技術可實現污水的持續再利用,出水可達標排放或再利用。
        6)該機組設備在運行中可以實現即開即停。由于該工藝的特殊性,在操作過程中可以實現隨時開機停機,并且不影響出水效果,調節簡單快捷。
        7)工程可大也可小型分散化、設備化,污水微波處理技術適于大、中、小型工程的新建或用于對現在正運行中的傳統技術污水處理廠的技術改造(提高產出水質,實現污水資源化),從根本上解決人類的生活和生產活動給江河湖泊帶入的污染使人類步入水環境良性循環;當前的污水處理工程提倡向小型分散化和設備化發展,直接堵住污染源頭,省掉城市建設中埋設龐大的地下長距離排污管道網。目前常規的污水處理工藝不但占地面積大,而且還需要建設龐大的市政排污管網工程,這樣就要投入大量的資金,也為社會、國家以及城市建設埋下了巨大的隱患。微波化學污水處理技術無疑就是實現工程小型分散化、設備化最佳的選擇,便于維護,可擴展性強。同其他水處理的成套設備相比有很大的優勢。
        8)污水處理進程不受周圍環境溫度和原污水污染物濃度影響,不受水溫與水質的影響,抗沖擊力強,能夠在來水水質變化較大的情況下達到處理要求;傳統污水處理工藝卻受控于這兩個因素的影響。
        9)實現水的可持續利用和污水資源化,解決淡水資源日益短缺的問題;(1)產出無菌清水可回用,(2)產出無菌淤泥可作高效復合肥原料;
        10)有極強的殺菌能力:不用另加殺菌設備,節約了運行費用。 
        11)有極強的去除氨氮能力。
    結束語:經大量工程實踐證明:微波化學污水處理技術對水中污染物有顯著的去除效果。出水中的色度、硫化物、懸浮物、CODcr、BOD5、揮發酚和總磷等去除率在80%以上;出水中的氨氮和陰離子洗滌劑的去除率在45%和70%左右。沉降污泥中含有大量的磷(富集倍數為300倍左右),出泥量少,占出水量的3~5%。處理后檢測項目符合《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)中的一級標準要求。另經有關權威專業部門檢測,其微波漏能遠遠低于國家標準,證明其對人體絕對安全可靠。微波化學污水處理技術在國內外無先例,處于世界先進水平。
    微波化學污水處理技術在治理江河湖泊,凈化水體,改善水資源生態環境方面獨具特點,可快速去污、高效殺菌,可靠除藻,達到去濁變清的目的,對水體不產生二次污染。將污水逐漸置換澄清,生成絮體物,快速沉降,覆蓋于底部污泥層上,防止水質的進一步惡化。為保護人類賴以生存的自然生態環境,徹底解決水資源問題,保護我們的綠色家園,讓微波化學污水處理技術把不可能變成可能!
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