微波在污水处理领域应用

　　1. 前言

　　近年来，我国政府积极制定了各项环保政策，要求排污企业增加环保投入、建立废水处理系统，这些举措使得我国的废水处理建设得到了快速发展，地表水质也有了较大幅度的改善。然而众多企业由于处理技术的局限，废水处理效率很低，造纸、浆粕、印染、焦化、制药等众多行业的企业由于废水处理技术不成熟，导致外排水不达标，面临着停产关闭的危险。

　　在此情形之下，我们对典型企业的需求进行广泛的市场调研和分析，听取了业内知名专家及广大技术人员的建议和意见，确定了总体方案。通过一年多的努力，完成了工艺设计、设备制造、实验分析、检测验证、安装调试、试运行及技术改进等阶段。2. 技术方案的确定

　　2.技术方案

　　国内普遍采用的废水处理流程是：前置物化+中段生化+深度处理。前置物化通常采用的是混凝、沉淀等处理;生化法主要采用的是厌氧和好氧微生物结合处理;深度处理采用的主要方法有吸附过滤、化学氧化、反渗透等各种工艺。

　　工业废水微波催化氧化技术方案的技术出发点是：参照国家水质检测标准检测CODcr的原理及方法，找到一种适用的强氧化剂氧化废水中的有机物，同时创造一种氧化反应条件，使氧化反应在短时间内完成，以达到经济、快速、高效去有机污染物的目的，解决大部分工业废水处理的难题。

　　在大量的理论依据和试验检验基础上，我们确定了工业废水微波催化氧化处理工艺及微波催化装置的技术方案：采用Fenton试剂氧化废水中的有机物，利用微波来催化氧化反应过程，使氧化反应在很短的时间内完成，达到净化废水的目的。应用微波催化氧化技术处理后的废水，出水指标达到GB8978-1996《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准要求。COD的去除率能达到90%以上，处理效果稳定。经现场实际应用确认，本项技术处理过程中自然伴生絮凝、杀菌、脱色、除臭的作用，废水综合处理效果很好。

　　3.工业废水微波催化氧化技术原理

　　微波是频率大约在0.3~300GHz，即波长在100cm~1mm的电磁波，具有直线性、反射性、吸收性和穿透性等特征。目前，915MHz和2450MHz这两个频率是国际上广泛应用的微波加热频率。915MHz多用于工业化大生产，2450MHz一般用于民用，所以本技术选用微波频率为915MHz。

　　微波的主要加热作用是偶极转向极化。极性电介质的分子在无外电场作用时，偶极矩在各个方向的几率相等，宏观偶极矩为零。在微波场中，物质的偶极子与电场作用产生转矩，宏观偶极矩不再为零，这就产生了偶极转向极化。由于微波产生的交变电场以每秒高达数亿次的高速变向，偶极转向极化不具备迅速跟上交变电场的能力而滞后于电场，从而导致材料内部功率耗散，一部分微波能转化为热能，由此使得物质本身加热升温。

　　微波除了有加热外，还对废水有催化作用，即改变反应历程、降低反应活化能、加快合成速度、提高平衡转化率、减少副产物、改变立体选择性等效应。据分析，微波频率与分子转动频率相近，微波电磁作用会影响分子中未成对电子的旋转方式和氢键缔合度，并通过在分子中储存微波能量以改变分子间微观排列及相互作用等方式来影响化学反应的宏观焓或熵效应，从而降低活化反应能，改变反应动力学。

　　废水微波催化氧化技术是将废水和氧化剂混合后送入微波场中，微波的作用机理如下：1、水中的极性分子吸收微波，吸波后运动速度加剧，特别是水分子，吸收微波后水分子运动速度迅速加快，使得水中的污染物质分子运动速度随之加快，碰撞接触几率增加，从而使氧化过程迅速完成;

　　微波对废水中的物质进行选择性分子加热，对吸波污染物质的氧化反应具有强烈的催化作用，对有些不能直接吸收微波的污染物，可通过催化介质把微波能传给这些物质，是污染物分子结构产生变形和振动，改变污染物的焓或熵，降低化学反应的火化自由能，使氧化反应更加彻底，对污染物的降解去除率得到明显提高;3、氧化矿物中的金属离子被氧化后生成聚合类絮凝剂，与部分未氧化降解的有机物结合产生絮凝沉淀去除，从而进一步去除有机物。

　　通过一系列的物理化学作用将废水中的难处理的有机物降解、转化、沉淀，从而达到净化废水的目的。