废水微波处理技术的高效性能与工程应用案例分析

重点行业COD减排实用技术研讨会PracticalTechnologySeminarofReducingCODDischargeInKeyIndusties54废水微波处理技术的高效性能与工程应用案例分析徐有生（昆明辰龙润东科技有限公司)1微波的基本概念1.1什么叫微波微波是指波长为1m—1mm，频率为300MHz—300000MHz之间的电磁波。微波波段的具体划分见表1。表1微波波段的划分波段名称波长范围频率范围（MHz）分米波1m～100mm300～3000厘米波100mm～10mm3000～30000毫米波10mm～1mm30000～300000亚毫米波1mm～0.1mm300000～30000000为避免对微波通讯、雷达等的干扰，作为能源（微波能）用的微波频率国际上作了一专门的统一约定，约定用于加热的微波频段列于表2。表2加热用的微波专用波段频率（MHz）波段中心波长（m）890～940L0.3302400～2500S0.1225725～5875C0.05222000～22250K0.008表2中，915MHz和2450MHz这两个频率是国际上广泛应用的微波加热频率。而另外两个高频段，由于其微波管的效率和功率、成本都尚未能达到工业应用的经济水平，因此应用极少。我国于1973年研制成功了915MHz和2450MHz两个频率的磁控管（微波管）。所生产的微波源已能供大工业化生产使用。1.2微波供能的独特优点（与传统法相较）1）微波对物质具选择性供能；2）微波对吸波物质的物化反应具有强烈的催化作用；3）微波供能使吸波物质温升极为迅速，吸波物质的温升速率只能以毫微秒时间计量，传统的传热理论与传热规律对微波场的加热已不适用；4）微波对物质具有一定的穿透作用，被供能物质是吸波物质的分子直接放热，因此，被加热物质表现为受热非常均匀；5）微波供能无因热源或发热材料而给被供能物质带入任何二次污染；徐有生:废水微波处理技术的高效性能与工程应用案例分析556）微波供能节省综合能耗（与传统加热法相较）；7）微波供能高效（生产的和经济的）；8）微波穿透微生物孢体，具有杀灭微生物功效。2技术摘要本发明(专利号：ZL99115141.0)为集微波场对单相流或多相流流体的稀相选择性供能；微波对流体中吸波物质的物化反应具有的强烈催化作用；微波对流体的穿透作用及其杀灭微生物的功效等八大独特（与传统供能法相较）优点为一体的一种污水物化处理法。与传统污水处理法相较，微波污水处理法具有单位污水处理投资强度低、占地面积小、污水处理工程可大也可小型分散化（堵住污染源头）、污水处理工艺流程短、污水中污染物降解物化反应迅速、单位污水处理综合能耗低、单位污水处理运行费用低、污水中污染物清除彻底、污水处理进程不受环境温度及原污水污染物浓度的影响、污水处理过程中可根据需要随意开停、实现水的可持续利用及使污水资源化和水的循环经济、淤泥对环境不产生二次污染并可作为资源回归大自然、杀灭污水中病原体、把已被污染了的江河池塘湖泊水转化为生活的、工业的、农业的安全绿色用水等优点。因此，污水微波处理法将为从源头上消除因人类的生活和生产活动给江河湖泊带入的污染，使人类生活步入水环境良性循环，解决人类面临的世界性“水荒”作贡献。3污水微波处理技术状态微波能在工业生产中的应用技术研究我们始于1983年，1986年开始了微波在污水处理中的应用研究。其工业应用的关键是工业实用型微波炉的设计。经历时八年的研究开发，于1999年最终运行成功、成熟的“多功能工业微波炉”（固体处理）的基础上设计生产的工业化“流体处理专用工业微波炉”用于污水处理，于2002年4月一次性运行成功。对市政污水处理的效果经中国环境监测总站实地取样分析检测，全部理化指标达到或优于二类污染物最高允许排放国家一级标准；“流体处理专用工业微波炉”经北京市预防医学研究中心实地检测，在生产过程中产生的微波泄漏100%符合国家规定的卫生标准，对人体绝对安全；该技术经建设部科技信息研究所查新部检索，实现工业化国内外属首次；污水微波处理机组生产标准已经北京市技术监督局登记注册。“云南省九湖流域水污染防治城市污水处理厂深度脱氮除磷城市节水及城市污水资源化示范工程”对市政污水原水经微波一次性处理产出清水，其主要理化指标可达国家地面水环境质量标准Ⅰ—Ⅱ类（参见表3），对现行城镇污水处理厂传统法二级生化处理产出二次水经微波一次性处理产出清水，其主要理化指标优于国家（GB3838—2002）地面水环境质量Ⅰ类标准（参见表4）。污水微波处理技术大生产工具——流体处理专用工业微波炉运行安全、稳定、可靠，污水处理工艺流程畅通，该技术已完全成熟，可大面积推广使用。微波输出功率40KVA的“流体处理专用工业微波炉”单台日处理市政污水量可达5000～8000m3/d。4污水微波处理技术用于市政污水处理及工业废水处理所获典型技术经济指标例举4.1市政污水原水微波处理产出水水质典型指标（见表3）徐有生:废水微波处理技术的高效性能与工程应用案例分析56表3市政污水原水经微波一次性处理原水和产出清水第二类污染物监测结果污染物PHCODcrBOD5悬浮物总氮总磷石油类1#进水样(mg/L)7.8249412188435.037.251.471#出水样(mg/L)8.5992.04.08.940.0320.0502#进水样(mg/L)7.8919994.6131521.823.761.142#出水样(mg/L)8.6882.04.09.670.0520.1244.2城镇污水处理厂产出二次水微波深度处理产出水水质典型指标（见表4）表4城镇污水处理厂产出二次水经微波一次性深度处理第二类污染物监测结果污染物PHCODcrBOD5悬浮物氨氮总磷石油类二次水1#进水样(mg/L)8.07271114.01.830.9041.1281#出水样(mg/L)7.7332.04.01.40.010.034二次水2#进水样(mg/L)8.1110919.74.01.210.2950.1642#出水样(mg/L)7.7532.04.00.840.010.0444.3城镇污水处理厂污泥微波处理结果（见表5）表5城镇污水处理厂污泥微波处理检测结果样品名称水中主要污染物（mg/L）污泥过滤难易污泥滤饼含水%重金属水溶性PH(无量纲)悬浮物CODcr色度(稀释倍数)污泥水微波处理前7.824830289420难98易溶污泥水微波处理后(产出清水)7.27275易68～72难溶样品名称干泥灼烧失重%干泥含速效N、P、K(mg/kg)干泥基本成份干泥嗅味NPK污泥水微波处理前34未检测未检测臭污泥水微波处理后3814.7019.70313CaO、SiO2、Fe2O3、MgO、Al2O3等无臭味4.4焦化污水生化处理产出二次水微波深度处理出水水质监测结果（见表6）表6焦化污水生化处理产出二次水微波深度处理出水水质监测结果样品名称监测结果（mg/L）PH值(无量纲)色度(稀释倍数)悬浮物CODcrBOD5氨氮焦化生化出水7.9412050296.72212.6焦化生化出水微波深度处理出水7.744717411.8样品名称总氮总氰化物锌六价铬石油类挥发酚焦化生化出水40.390.5570.5200.0224.940.027焦化生化出水微波深度处理出水23.920.0090.0170.0140.260.0125.微波输出功率40KW的流体处理专用工业微波炉单位小时处理量为210m3，处理市政污水时微波场排出的尾气气体监测结果列于表7。徐有生:废水微波处理技术的高效性能与工程应用案例分析57表7F-WB-2型废水微波处理系统处理市政污水排出尾气污染物成份监测结果气体名称监测结果尾气中污染物标况平均流量(m3/h)实测平均浓度(mg/m3)排放平均浓度(mg/m3)平均排放量(kg/h)市政污水微波处理尾气H2S140.010.011.40×10-7NOx14445.60×10-5CO1438385.32×10-4总烃152.442.443.66×10-5甲烷151.611.612.42×10-5表7检测结果表明，污水中污染物在微波催化作用下，产生剧烈的降解反应。检测数值表明，排出尾气污染物浓度不构成对大气环境的污染。6污水微波处理技术用于把被污染了的江河水净化为生活绿色用水例举把已被污染了的江河水经微波净化后的出水水质按国标GB5749—1985《生活饮用水卫生标准》主要要求项目监测结果参见表8。表8某矿山生活用水和某江雨季江水微波处理前后水质监测结果样品编号样品名称监测结果（单位：PH为无量纲，砷和硒为μg/L，其他为mg/L）PH色度溴和味肉眼可见物总硬度铁锰铜锌11#8.2125无气味有1.601.440.2220.0280.00522#8.25425无气味大量1.451651.880.1850.42433#7.285无气味无1.880.030.010.0080.00544#6.745无气味无1.430.030.010.0110.005项目挥发酚阴离子表面活性剂氟化物氯化物硫酸盐氰化物砷硒镉11#0.0020.054.89522.3529.70.0040.090.5570.00522#0.0020.050.744.5618.30.0041.841.1320.00533#0.0020.050.0211.534.40.0040.090.7050.00544#0.0020.050.024.0021.30.0040.090.8080.005项目六价铬铅银硝氮苯并(a)芘六六六DDT铍11#0.0040.010.031.041.09*e-60.050.05——22#0.0040.010.031.021*10-60.050.050.01233#0.0050.010.031.001*10-60.050.05——44#0.0050.010.031.001*10-60.050.05——项目氨氮高锰酸盐指数百菌清11#0.025————22#0.2486.260.133#0.002————44#0.002————备注1#：某矿山生活用水；2#：某江江水；3#：某矿山生活用水微波处理出水；4#：某江江水微波处理出水。六六六、DDT浓度分别为四种同系物浓度之和。徐有生:废水微波处理技术的高效性能与工程应用案例分析587污水微波处理技术适用范围污水微波处理技术适用范围1)市政污水，普遍适用；2)工业污水已作过验证的有酒精废醪液、玉米酿酒废水、啤酒厂废水、造纸废水（含纸浆、草浆、木浆等废液）、电镀废水、焦化厂废水、火电厂废水、石化生产系统废水、化纤厂废水、莹光废水、中药制药厂废水、西药制药厂废水、日用化工厂废水、漂染厂废水、印染厂废水、缫丝厂废水、选矿厂废水、冶金厂废水、香料厂废水、垃圾填埋场渗透液、玻璃纤维生产废水等数10种，还未发现本技术对某种废水处理不适用，只是处理的难易程度和处理的工艺稍有差别，证明了污水微波处理技术对工业废水处理的广泛适用性；3)把已被污染了的江河池塘湖泊水净化为生活的、工业的、农业的安全绿色用水。8污水微波处理技术适应建设规模污水微波处理技术适应建设规模大型：10～100万m3/日；中型：1～10万m3/日；小型：50～10000m3/日。另适应于对现正运行的各种规模的传统法污水处理厂进行技术改造。9污水微波处理法单位污水处理的建设投资强度和运行费用及单位污水处理成本单位污水处理建设投资强度在建设规模2500m3/日的市政污水处理的情况下为1000～1200元/m3。单位污水处理的运行费用和处理成本，根据待处理的污水种类及各地的药剂和电的价格的不同，略有波动，以市政污水处理为例，在工业用电价格为0.5元/kwh的情况下，每立方米污水处理的运行费用约为0.35元/m3左右，处理成本约为0.7～0.9元/m3。10污水微波处理技术成熟程度和法律状态污水微波处理技术成熟。具