微波污水处理技术

1微波污水处理技术“微波污水处理技术”是徐有生教授经过二十年潜心研究发明的专利技术（专利号:zl99115141.0）。2003年10月获全国发明展览会金奖。2004年通过国家级专家评审。2004年8月荣获“国际绿色产业发展促进会”颁发的《国际绿色环保成果（产品）推荐证书》，2005年8月通过了ISO9001国际质量管理体系认证。该技术具有单位污水处理工程投资少，占地面积小，反应速度快，处理时间短，运行费用低，出水指标高，不受环境温度影响，即开即停小型分散化等优点.目前属国内首创，国际领先。真正实现了水的可持续利用和污水资源化。是水处理领域中一场新的革命，是一代具有突破性、创新性、广谱性的水处理技术。经微波处理后的污水可全部再利用。真正实现了高效、节能、环保的目的。一.微波污水处理原理微波对流体中物质进行选择性加热，对吸波物质有低温催化作用；能够加速流体中固、液分离；具有低温杀菌、均匀加热、迅速升温、快速穿透等功能。达到去污除浊杀菌的效果，不产生二次污染。将污水送入915兆赫或2450兆赫的微波场中，根据“极性分子理论”，极性分子在微波场作用下，发生高频振荡，消耗能量而发热。在单位体积内的物质，被吸收的（转化为热能损耗）微波功率Pa，与电场（磁场）强度E、物质的损耗角正切tgδ和频率f成正比。物质吸收的微波能全部转化为热能，Pa即为单位时间内，单位物质体积中产生的能量。tgδ即为物质的介电常数。微波除了能加速反应之外，还具有分子间直接作用而引起的“非热效应”。反应的程度除了与反应类型有关外，还与微波的强度、频率、调制方式及环境条件有关。对有些不能直接与微波反映的有机化合物，可通过添加剂把微波能传给这些物质而诱发化学反应。在添加剂的作用下温度迅速升高（例如很容易超1400℃）。水中的污染物是在添加剂与微波的共同作用下，发生剧烈的催化、物理化学反应，转化成不可溶物质或气体从水中分离，水中的大分子、难降解有机污染物在微波及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：)(PP微波2P:水分子、污染物分子M:添加剂SS: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。微波在处理水中污染物的同时，也能杀灭水中的细菌、藻类等微生物。其作用原理是由于微波辐射的热效应，即微波辐射场照射生物体，引起生物体组织器官的加热作用而产生的生理影响和抑制、伤害作用。组成细胞的极性分子在外加微波场的作用下迅速升温发热，从而导致生物体细胞组织温度升高。当微波功率密度较大，生物体产热过多，超过了体温调节能力，生物体的温度平衡功能失调，发生生理功能紊乱，进而死亡。二.工艺流程及适用范围OHPOHP微波22)(OHOHOHOH322微波*MM微波mn微波SSMSSmMn)(*)(*RHOROH微波mn微波RHOMRHOmMn)(*)(*31.微波工艺流程微波污水处理工艺与传统的污水处理工艺相比，其优点是工艺流程大大简化，且减少大量的管网工程，对进水的pH，浓度、温度等无特殊要求。工艺流程图见图2-1。工艺流程格栅：清除污水中较大颗粒.砂石、木块、塑料等大块杂物；调节池：调节水量和水质，降低对后续处理构筑物的冲击负荷；混合器：将污水与投加的1＃、2＃添加剂进行充分混合与振荡；微波反应器：污染物与添加剂进行物理化学反应以及微波低温催化的物化反应；沉降过滤设备：实现固液分离，达到排放或回用目的，污泥则脱水外运或用作其他用途。水中污染物是在添加剂与微波的共同作用下，发生剧烈的催化、物理化学反应，转化成不可溶物质或气体从水中分离，水中的大分子、难降解的有机污染物在微波及添加剂的共同作用下，被分清水管线进污泥脱水系统清水排放排泥管线处理水管线污水管线加药管线微波处理工艺流程高程图4解为小分子，与添加剂结合生成速沉絮体物去除；金属离子可直接与添加剂结合生成速沉絮体物沉淀；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。2微波技术特点工艺流程短，絮凝沉淀速度快，占地面积小。用微波污水处理技术日处理2500吨水的工程，总占地面积不到300m2，其中微波能水处理机组设备仅占地64m2，约为普通活性污泥法处理工艺的1/6—1/10（传统方法总占地面积大于2000m2）。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2500m³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。表2-1：生活污水处理设备价格与运行费用的比较名称来源设备价格（万元）日处理量（m3/d）运行费用（元/m3）活性污泥法美国104085001.5厌氧UASB和好氧SBR法西德70030002.0物化气浮法某污水处理公司1505003.0水解拼装法福建某环保集团80080001.3微波污水处理法辰龙润东环保科技25025000.5－1.2调试周期短。由于工艺流程短，没有多个单元的繁杂的调试和联机调试阶段，一般调试过程只需几天即可进入连续运行。杀菌灭藻能力强。微波对菌、藻类有高频穿透作用，杀伤能力极强，在短时间内杀灭微生物，有很强的杀菌灭藻功能，其中蓝藻在微波场中只需非常短的时间，就可汇聚成大颗粒变黄沉降与水分离。适应性强，处理效率高。微波污水处理技术可广泛应用于市政污水、工业废水、小区中水回用等行业的水处理。出水可达标排放或再利用。由于该工艺的特殊性，在操作过程中可以实现随时开机停机，并且不影响出水效果，调试5简单快捷。实现工程小型分散化、设备化。直接堵住污染源头，省掉城市建设中埋设庞大的地下长距离排污管网。表2-2.微波污水处理技术与几种常用工艺对比表工艺名称适用范围投资及运行费用优点缺点SBR中小规模有机废水吨水投资约1500元.吨水电耗1.6kw.h水质水量适应性强,运行灵活,效果好对COD、BOD比有要求A2/O大中型规模氨氮高含量有机废水一次性投资较高适应性强所需池体较多,占地面极大,投资高A2/O+生物过滤高负荷有机废水深度处理,大中型规模一次性投资较高出水效果较好所需池体较多,占地面极大,投资高AB法大中型规模,COD高浓度,工业废水比例高的有机废水一次性投资较高抗PH、COD、有毒物质的冲击能力强对环境温度、N、P、C比有要求，占地面极大气浮+过滤难沉降细小悬浮物含量高的工业废水吨水投资约1000元.运行费用较高针对性强,出水效果好适用范围有限超滤中小型规模，较适用于工业废水运行费用低，一次性投资较高管理方便，出水水质好受温度、PH及预处理效果影响较大臭氧氧化+活性炭吸附中小型规模，较适用于工业废水吨水投资约2200元.运行费用较高杀菌能力强出水水质较好运行管理复杂微波污水处理技术各种规模，市政污水及多种工业废水投资较低，吨水投资1000元左右.（市政污水日处理量大于3万吨）占地面积小,耐冲击力强,降解物化反应迅速,出水效果好，杀菌灭藻能力强63.适用范围（1）.生活污水：市政（生活小区）、大型酒店宾馆、休闲旅游度假村生活污水处理及中水回用；（2）.工业废水：如医院污水、印染污水、电镀污水、造纸废水、电厂循环水、石化污水、洗水厂污水、酒精制糖污水、淀粉厂污水、填埋场垃圾渗滤液、生禽养殖屠宰场废水、选矿提炼厂污水等；（3）.江河湖泊污水净化（4）.海水淡化根据客户的需求我们不但可以做到达标排放而且可以做到中水回用。三.微波处理污水分析1.生活污水生活污水主要源于日常生活，废水中含有大量的有机污染物，其中包括化粪池溢流出水，厨房洗涤水以及其它洗涤用水等，生活污水的特性主要是：（1）氮、磷、硫含量高，在生活污水中含有大量纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质和尿素等；（2）含有大量合成洗涤剂和磷，洗涤剂不容易被生物降解，磷可以引起水体富营养化；（3）含有多种微生物，如每毫升生活污水中就含有几百万个细菌，并含有多种病原体。生活污水的化学好氧量（COD）含量不高，一般在250～500mg/l之间，PH值在6～9之间。采用微波水处理工艺时，水中污染物是在添加剂与微波的共同作用下，发生剧烈的催化、物理化学反应，转化成不可溶物质或气体从水中分离，水中的大分子、难降解的有机污染物在微波及添加剂的共同作用下，被分解为小分子，与絮凝剂结合成大块絮团沉淀；氨氮转化为氨气逸出；水中磷转化为不可溶解磷酸盐沉淀。图3-1.微波污水处理技术流程框图污泥脱水处理系统泥饼外运回集水池微波反应器（WBSZ-2400）出水回用或排放反应体及沉淀过滤设备1#号混合器2#号混合器集水池1#添加剂2#添加剂进水微波后反应体7表3-1对于城市生活废水微波处理法和现行常规法的比较相关指标及优缺点微波处理方法现行常规处理方法占地面积（亩/万吨）＜1100单位废水耗能（KWH/吨废水）0.30.4～0.8单位废水运行费用（元/吨废水）0.30.7～1.2单位废水处理成本（元/吨废水）0.5～1.21.4～1.6单位废水处理投资（元/吨废水）1000（＞3万吨/日）1300～1400（＞10万吨/日）实现废水处理物化反映过程的条件常压下，并且不受环境温度的控制受环境温度的直接控制，冬季低温反应进程十分缓慢废水处理过程污染物与水得分离速度废水进微波场流经约20秒钟出微波场后3分钟即开始沉淀分离废水由流入反应池至流出反应进程约22小时废水处理过程中的杀灭微生物功能液相和固相或气相中的微生物都已杀灭无杀灭微生物功能产物再利用有价气体可回收再利用；固相无菌可作复合肥；清水无菌可100％返回，实现水的可持续利用有价气体无法回收；固相须作深坑填埋处理；二次水须作深度处理才能利用对现行常规法废水处理产生的二次水深度处理能力二次水经微波净化后可100％返回再利用，这正是发挥了微波净化水的优点对二次水的深度处理无能为力规模效益使废水处理工程小型分散化，堵住污水源头，省掉庞大的排污管网工程需要建设庞大的排污管网工程，给城市安全带来隐患82工业废水（1）.高浓度有机废水（酒精、酵母、淀粉）高浓度有机废水主要控制的污染物为COD、BOD、SS等，其污染物浓度高，COD值通常大于2000mg/L，有的甚至达到每升上万毫克。.传统工艺传统工艺在处理此类废水时，常采用UASB厌氧发酵＋氧化法来处理，工艺处理时间长，约72～96小时，而且在脱硫时对DO的控制非常严格，否则会有恶臭的H2S气体产生，同时反应温度高，需要维持在中温35℃，能耗高；在回收沼气能源时不稳定，排放水的COD值大于150mg/L。.微波工艺微波污水处理，对高浓度有机废水处理，不需要加热控温装置和脱硫预处理设施，微波工艺处理时间仅为30min，远远低于传统方法的72～96小时。.对比分析以日处理2000吨高浓度有机废水为例：格栅调节池提升泵脱硫处理（淀粉除外）两项厌氧发酵产沼气生物滤池（或者接触氧化）进水沉淀池过滤池排放污泥脱水处理系统泥饼外运回1＃混合器微波反应器（WBSZ-2400）出水回用或排放反应体及沉淀过滤化设备1#号混合器2#号混合器集水池1#添加剂2#添加剂进水微波后反应体9项目微波工艺传统工艺占地面积300m21200m2投资成本（含土建、工艺设备等）1800～2200元/m32500～3000元/m3运行成本1.2～2.6元/m33.0～4.0元/m3处理时间0.