1、污水處理中微波技術(shù)的應(yīng)用
1.1 生活污水處理
在應(yīng)用微波技術(shù)的污水處理中，生活污水處理屬于微波技術(shù)的典型應(yīng)用形式，具體處理流程可概括為：“生活污水二沉池出水→調(diào)節(jié)池→污水提升泵→混凝反應(yīng)池→1#配水井→微波發(fā)生器→2#配水井→沉淀過濾一體機(jī)→清水池→回用泵→進(jìn)場(chǎng)回用”，其中沉淀過濾一體機(jī)還會(huì)分離出生活污水中的污泥，經(jīng)離心機(jī)泵水后，污泥最終送往渣場(chǎng)填埋。結(jié)合上述流程不難發(fā)現(xiàn)，除常見的污水處理環(huán)節(jié)外，微波發(fā)生器屬于微波技術(shù)污水處理的關(guān)鍵，且微波發(fā)生器數(shù)量直接影響生活污水的處理效果，因此，微波技術(shù)的應(yīng)用需結(jié)合污水量，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)微波發(fā)生器開啟數(shù)量，有關(guān)部門按照80t/h處理量對(duì)微波發(fā)生器開啟數(shù)量、來水量范圍做出規(guī)定，如來水量為80~160t/h時(shí)僅可開啟1臺(tái)微波發(fā)生器。嚴(yán)格控制微波發(fā)生器開啟數(shù)量，可保證其擁有較高的平穩(wěn)運(yùn)行率，大幅降低微波發(fā)生器跳停次數(shù)。
1.2 污水處理消毒
微波技術(shù)中的微波紫外線消毒技術(shù)同樣可較好地服務(wù)于污水處理，通過激活等管內(nèi)惰性氣體實(shí)現(xiàn)污水的消毒處理，污水中的蠕蟲卵、腸道病毒、病原性細(xì)菌等病原體均可被殺滅。相較于應(yīng)用液氯、二氧化氯、紫外線消毒等傳統(tǒng)污水處理消毒技術(shù)，微波紫外線消毒技術(shù)不僅擁有消毒效率高、不產(chǎn)生二次污染、殺菌廣譜性、無噪聲、無臭味等紫外線消毒技術(shù)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，同時(shí)也具備控制系統(tǒng)穩(wěn)定、使用壽命較長(zhǎng)、運(yùn)行成本低、節(jié)能性優(yōu)秀、安全可靠、維護(hù)方便、可提供剩余消毒能力等優(yōu)勢(shì)。但值得注意的是，由于微波紫外線消毒技術(shù)屬于新一代技術(shù)，其更換紫外燈管成本較高，存在光復(fù)活與暗復(fù)活現(xiàn)象等問題，使得該技術(shù)距離廣泛應(yīng)用于我國(guó)污水處理領(lǐng)域仍需要經(jīng)歷一段時(shí)間的發(fā)展。
1.3 輔助污水處理
在我國(guó)污水處理中，Fenton試劑應(yīng)用極為廣泛，但該技術(shù)在降解部分化合物時(shí)存在去除率低的問題。因此，出現(xiàn)微波強(qiáng)化Fenton氧化法。在微波技術(shù)支持下，Fenton試劑的污水處理能力大幅提升，這使得其在藥品生產(chǎn)廢水、焦化廢水、草漿造紙廢水、垃圾滲濾液、TNT廢水領(lǐng)域均擁有較為不俗的表現(xiàn)。以藥品生產(chǎn)廢水為例，作為典型的高濃度有機(jī)廢水，藥品生產(chǎn)廢水存在可生化性差、毒性大、成分復(fù)雜等特點(diǎn)，但微波強(qiáng)化Fenton氧化法的應(yīng)用卻能大幅提升其可生化性，并且，其最佳應(yīng)用條件：pH值4.42、輻照時(shí)間6min、微波功率300W，H2O2、Fe+的最佳投加量分別為1300mg/L、4900mg/L。
2、實(shí)驗(yàn)分析與討論
2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>
為深入了解微波技術(shù)在污水處理領(lǐng)域的應(yīng)用，開展了單獨(dú)微波處理對(duì)生活污水氨氮、CODCr去除效果的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中向污水中添加催化劑，同時(shí)引入了吸附法、混凝法，希望能夠最終得出一種實(shí)用價(jià)值更高的微波技術(shù)應(yīng)用方式。
2.2 實(shí)驗(yàn)方法
采用研磨后過200目篩子的二氧化錳進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將其加入100mL的生活污水中，調(diào)節(jié)pH值后稱重，在空氣攪拌、一定微波功率條件下進(jìn)行一段時(shí)間的微波輻射，取出后在微波處理前補(bǔ)水稱量，靜置，取上清液分析實(shí)驗(yàn)前后氨氮、CODCr變化。生活污水原水CODCr含量為169.32mg/L、實(shí)驗(yàn)溫度為15.5℃。
2.3 結(jié)果與討論
2.3.1 二氧化錳用量影響
分別取1、2、3、4、5g二氧化錳開展實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程微波功率、微波輻射時(shí)間分別設(shè)置為500W、2min，pH值為6.83，可得出二氧化錳用量對(duì)CODCr去除率的影響，實(shí)驗(yàn)用1、2、3、4、5g二氧化錳取得的CODCr去除率分別為43.12%、48.76%、52.21%、58.43%、63.57%，考慮到二氧化錳使用量過多會(huì)提升污水處理成本，最終選擇了2g作為二氧化錳實(shí)驗(yàn)用量。
2.3.2 微波輻射功率影響
稱取2g二氧化錳，微波功率分別設(shè)置為100、200、300、400、500、600、700W，微波輻射時(shí)間仍設(shè)置為2min，pH值為6.83，可得出微波功率對(duì)CODCr去除率的影響，當(dāng)實(shí)驗(yàn)微波功率分別為100、200、300、400、500、600、700W時(shí)，其CODCr去除率分別為12.23%、19.34%、25.86%、34.54%、46.76%、62.12%、69.33%，考慮到微波會(huì)導(dǎo)致水溫快速提升，最終選擇了500W作為實(shí)驗(yàn)微波功率。
2.3.3 微波輻射時(shí)間影響
取2g二氧化錳，微波功率設(shè)為500W、pH值為6.83，微波輻射時(shí)間分別為30、60、90、120、150、180s，由此可得出微波輻射時(shí)間對(duì)CODCr去除率的影響，當(dāng)實(shí)驗(yàn)微波輻射時(shí)間分別為30、60、90、120、150、180s時(shí)，其CODCr去除率分別為5.56%、23.98%、37.21%、45.76%、49.13%、51.04%，由于微波輻射時(shí)間為180s時(shí)水樣溫度達(dá)到50℃，因此最終選擇了120s作為實(shí)驗(yàn)微波輻射時(shí)間。
2.3.4 pH值影響
取2g二氧化錳，微波功率、微波輻射時(shí)間分別設(shè)置為500W、2min，調(diào)節(jié)pH值分別為5、6、7、8、9，確定pH值對(duì)CODCr去除率的影響，由此可確定pH值分別為5、6、7、8、9時(shí)，CODCr去除率分別為43.45%、46.78%、44.23%、45.51%、46.78%，可見pH值對(duì)污水處理的影響不大，因此，僅需將pH值控制在6~9之間即可滿足污水處理需要。
2.3.5 具體應(yīng)用
結(jié)合表1所示的微波技術(shù)污水處理最佳參數(shù)，選擇微波前CODCr含量為191.66mg/L、NH3-N含量為47.98mg/L的生活污水開展污水處理實(shí)驗(yàn)，可得到CODCr含量為60.98mg/L、NH3-N含量為12.47mg/L的處理后生活污水，由此取得了68.18%的CODCr去除率、74.01%的氨氮去除率。
2.4 混凝-吸附-微波工藝組合
生活污水處理涉及微波技術(shù)與混凝工藝的組合應(yīng)用，為了實(shí)現(xiàn)更高水平的污水處理，提出了一種混凝-吸附-微波工藝組合的污水處理技術(shù)，通過三者的協(xié)同作用，即可實(shí)現(xiàn)更高水平的生活污水處理。為了驗(yàn)證這一組合工藝的應(yīng)用效果，開展了如下實(shí)驗(yàn)：
（1）在3L燒杯中置入1L生活污水，分別加入30mg/L膨潤(rùn)土原土、2mg/L聚丙烯酰胺、30mg/L的聚合硫酸鐵。
（2）使用攪拌機(jī)以300r/min速度攪拌水樣1min、50r/min速度攪拌水樣10min。
（3）取100ml渾濁液水樣，按表1所示參數(shù)進(jìn)行微波處理。
（4）取靜置沉降后的上清液測(cè)定水質(zhì)指標(biāo)，最終結(jié)果如表2所示。
結(jié)合表2分析可知，應(yīng)用混凝-吸附-微波工藝的生活污水處理后CODCr去除率92.19%、TN去除率93.52%、氨氮去除率93.86%、TP去除率96.31%，這種情況的出現(xiàn)是由于大部分TP與CODCr在混凝過程中去除，吸附劑與催化劑的應(yīng)用也使得微波非均勻加熱特點(diǎn)得以實(shí)現(xiàn)，熱能聚焦，選擇性的作用使得吸附反應(yīng)進(jìn)程加快，污染物去除目的也由此更好實(shí)現(xiàn)，混凝-吸附-微波工藝在污水處理領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值得以驗(yàn)證。
3、結(jié)語(yǔ)
綜上所述，微波技術(shù)可較好服務(wù)于污水處理，該污水處理微波技術(shù)可行性較高，為了更好推廣該技術(shù)，微波能轉(zhuǎn)化利用率的提升、微波技術(shù)應(yīng)用范圍的拓展應(yīng)得到業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。（來源：北海市紅坎污水處理有限責(zé)任公司）
