微波化學污水處理技術原理
微波對流體中物質(zhì)進行選擇性加熱,對吸波物質(zhì)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(chǎn)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(chuàng)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(tǒng)的污水處理方法,它通過微波場對吸波物質(zhì)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(jīng)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(xiàn)污水處理工程的實用、高效、節(jié)能、環(huán)保、低運行費用。
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(fā)生頻率極高的振蕩運動,消耗能量而發(fā)熱。在微波場中物質(zhì)的吸波與否和吸波強弱,與該物質(zhì)的電性質(zhì)有關。實驗證明,在單位體積的物質(zhì)內(nèi)被吸收的(轉(zhuǎn)化為熱能損耗)微波功率Pa,與電場(磁場)強度E、物質(zhì)的損耗角正切tgδ和頻率f成正比關系。物質(zhì)在微波場中吸收的微波能全部轉(zhuǎn)化為熱能,所以Pa即為單位時間內(nèi)在單位體積物質(zhì)中產(chǎn)生的能量。tgδ值與該物質(zhì)的介電常數(shù)、介電損耗相關的量,而物質(zhì)的介電常數(shù)、介電損耗又與該物質(zhì)當時的其它多種因素相關。
根據(jù)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(diào)制方式及環(huán)境條件有關。此外,由于化學反應是一個非平衡系統(tǒng),舊的物質(zhì)在不斷消耗,新的物質(zhì)在不斷生成,各界面可能發(fā)生隨機的變化;與此同時系統(tǒng)的宏觀電磁特性也在發(fā)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。
然而,許多有機化合物都不直接明顯地吸收微波,但可以利用某種強烈吸收微波的“敏化劑”把微波能傳給這些物質(zhì)而誘發(fā)化學反應。利用這些“敏化劑”就可以在微波輻射下實現(xiàn)某些催化反應,這就是所謂微波誘導催化反應。高強度連續(xù)微波輻射聚焦到某種“敏化劑”的表面,由于“敏化劑”表面點位與微波能的強烈相互作用,微波能將被轉(zhuǎn)變成熱能,從而使某些表面點位選擇性的被很快加熱至很高溫度(例如很容易超過1400℃)。盡管反應其中的水沒有明顯升溫,但已產(chǎn)生高溫高壓的作用,當水中的有機污染物與受激發(fā)的表面點位接觸時卻可發(fā)生反應。“敏化劑”的作用不僅僅在于把熱能聚焦,而且還可以借它與反應物和產(chǎn)物相互作用的選擇性而影響反應的進程。微波化學污水處理技術就是利用微波對化學反應的這些作用,對水中的污染物通過物理及化學作用進行降解、轉(zhuǎn)化,從而實現(xiàn)污水凈化的目的。此反應機理包括以下反應過程:
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(chǎn)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(fā)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(chǎn)熱過多,超過了體溫調(diào)節(jié)能力,生物體的溫度平衡功能失調(diào),體溫上升,于是生物體發(fā)生生理功能紊亂并發(fā)生病理變化,進而死亡。
微波在微波污水處理工藝中的主要作用:
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(tài)產(chǎn)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、能夠加熱和催化水及污染物分子,使絮凝劑與污染物之間形成的積聚物的沉淀反應更完全、更快速。
經(jīng)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(fā)酚和總磷等去除率在90%以上;出水中的氨氮和陰離子洗滌劑的去除率在75%和80%左右。沉降污泥中含有大量的磷(富集倍數(shù)為300倍左右),出泥量少,占出水量的3%左右。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(jīng)有關權威專業(yè)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(nèi)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(tài)環(huán)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(chǎn)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(zhì)的進一步惡化。為保護人類賴以生存的自然生態(tài)環(huán)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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