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微波水处理技术
 发布时间:2017-5-18 15:16:05

微波水处理技术简介

 

项目技术国家相关最高权威部门认定:全球领先、国际首创、自主知识产权、开创水处理行业新纪元。

本技术在生活污水以及高浓度工业废水治理上都有绝对的优势。

一、微波的基本概念

    (一)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为表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~100mm

300~3000

厘米波

100mm~10mm

3000~30000

毫米波

10mm~1mm

30000~300000

亚毫米波

1mm~0.1mm

300000~30000000

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)

890~940

L

0.330

2400~2500

S

0.122

5725~5875

C

0.052

22000~22250

K

0.008

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。

(二)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了;

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;

6、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。

二、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。

三、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。在历时八年的开发于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(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(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/日。

四、污水微波处理技术用于城镇污水处理及工业废水处理所获典型技术经济指标例举

(1)城镇污水原水微波处理产出水水质云南省环境监测中心站监测典型指标(表1)。

表1  城镇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

PH

CODcr

BOD5

悬浮物

总氮

总磷

石油类

粪大肠菌群

1#进水样(mg/L)

7.82

494

121

884

35.03

7.25

1.47

>24000个/ml

1#出水样(mg/L)

8.59

9

<2.0

<4.0

8.94

0.032

<0.050

<20个/ml

2#进水样(mg/L)

7.89

199

94.61

315

21.82

3.76

1.14

>24000个/ml

2#出水样(mg/L)

8.68

8

<2.0

<4.0

9.67

0.052

0.124

<20个/ml

(2)城镇污水处理厂产出二次水微波深度处理产出水水质云南省环境监测中心站监测典型指标(表2)。

表2  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

PH

CODcr

BOD5

悬浮物

氨氮

总磷

石油类

粪大肠菌群

二次水1#进水样(mg/L)

8.07

27

11

14.0

1.83

0.904

1.128

>24000个/ml

1#出水样(mg/L)

7.73

<3

<2.0

<4.0

1.4

<0.01

0.034

<20个/ml

二次水2#进水样(mg/L)

8.11

109

19.7

<4.0

1.21

0.295

0.164

>24000个/ml

2#出水样(mg/L)

7.75

<3

<2.0

<4.0

0.84

<0.01

0.044

<20个/ml

(3)城镇污水处理厂污泥微波处理农业部农产品质量监督检验测试中心(昆明)等检测结果(表3)。

表3  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

7.8

24830

289

420

98

易溶

污泥水微波处理后(产出清水)

7.2

7

27

5

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

N

P

K

污泥水微波处理前

34

未检测

未检测

污泥水微波处理后

38

14.70

19.70

313

CaO、SiO2、Fe2O3、MgO、Al2O3

无臭味

(4)本污水处理法所产淤泥无毒无臭,且在显微镜下观察,经微波场后产出的淤泥全是圆颗细粒状,流动性好极易脱水。城镇污水微波处理产出淤泥对其毒性云南省环境监测中心站检测结果 (表4)。

表4  城镇污水微波处理产出淤泥浸出毒性监测结果(mg/L)

GB5085.3—1996《危险废物鉴别标准》浸出毒性鉴别标准值

项目

 

 

化物

标准

1.5

3

0.05

0.3

50

10

10

100

0.1

50

1.0

50

1.5

微波处理淤泥监测结果

 

 

<0.09

<0.05

<0.01

<0.003

<0.029

<0.01

<0.01

<0.0003

<0.0003

<0.01

<0.004

<0.638

<0.004

淤泥无臭,说明其中绝大部分微生物已杀灭。城镇污水入水口的大肠杆菌种群数检测结果为≥24000个/ml,微波处理产出清水大肠杆菌种群数检测结果为<20个/ ml,也说明了此。

(5)焦化污水生化处理产出二次水微波深度处理出水水质云南省环境中心站检测结果(表5)。

表5  焦化污水生化处理产出二次水微波深度处理出水水质检测结果

样  品  名  称

监  测  结  果(mg/L)

PH值

(无量纲)

色  度

(稀释倍数)

悬浮物

CODcr

BOD5

氨氮

焦化生化出水

7.94

120

50

296.7

22

12.6

焦化生化出水微波深度处理出水

7.74

4

7

17

4

11.8

样  品  名  称

总氮

总氰化物

六价铬

石油类

挥发酚

焦化生化出水

40.39

0.557

0.520

0.022

4.94

0.027

焦化生化出水微波深度处理出水

23.92

0.009

0.017

0.014

0.26

0.012

(6)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成份云南省环境监测中心站监测结果(表6)。

表6  F-WB-2型废水微波处理系统处理市政污水微波场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

H2S

14

0.01

0.01

1.40×10-7

NOx

14

4

4

5.60×10-5

CO

14

38

38

5.32×10-4

总烃

15

2.44

2.44

3.66×10-5

甲烷

15

1.61

1.61

2.42×10-5

表6监测结果表明,污水中污染物在微波催化作用下,产生剧烈的降解反应。监测数值表明,排出尾气污染物浓度不构成对大气环境的污染。

(7)、不同种类部分工业污水加药剂入微波场前、后的水体水质检测典型指标比较。

1 印染废水加药微波处理前后云南省环境监测中心站检测指标比较(表7)。

表7  印染废水微波处理前后水质检测指标

序号

样品名称

污染物检测结果  mg/L

PH值

CODcr

BOD5

1

印染废水

8.75

2800

2694

2

加药入微波场前清水

6.79

428

231

3

加药入微波场后清水

7.13

13

4.7

2木糖醇生产废水混入城镇污水加药入微波场处理前后云南省环境监测中心站检测指标比较(表8)。

表8  木糖醇生产废水混入城镇污水加药入微波场处理前后水质检测指标

序号

样品名称

污染物检测结果  mg/L

PH值

CODcr

BOD5

1

1#加药微波处理前

7.8

17380

7222

2

1#加药微波处理后

6.8

40

14.2

3

2#加药微波处理前

7.6

14430

6222

4

2#加药微波处理后

6.9

23

8.4

5

3#加药微波处理前

8.1

8050

5794

6

3#加药微波处理后

7.1

20

8.9

3  氰化电镀废水混入城镇污水入微波场前后清水检测指标比较(表9*)。

表9  城镇污水及氰化电镀废水混入城镇污水加药入微波场前后水质检测指标

序号

样品名称

污染物检测结果  mg/L

PH值

CODcr

CN-

Cu+2

1

城镇污水原水

6.89

167.8

 

 

2

城镇污水加药剂入微波场前清水

6.75

102.40

 

 

3

城镇污水加药剂入微波场后出水

7.26

6.40

 

 

4

城镇污水氰化镀铜废液混合液

7.66

201.96

2.26

3.22

5

城镇污水混入氰化镀铜废液加药剂入微波场前

6.73

96.73

1.05

1.40

6

城镇污水与氰化镀铜废水混合加药剂入微波场后

7.36

47.39

0.23

未检出

*表9检测结果为用户采样带回所在地区检测传回数据。在示范基地试验中,我方仅负责开车加药,城镇污水中混入电镀废液及采样均由用户来人当担及自主。

 

(8)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》主要要求项目检测结果(表10)。

表10 某矿山生活用水和某江雨季江水微波处理前后水质云南省环境监测中心站检测结果

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

1

1#

8.21

25

无气味

1.60

1.44

0.222

0.028

<0.005

2

2#

8.25

425

无气味

大量

1.45

165

1.88

0.185

0.424

3

3#

7.28

5

无气味

1.88

<0.03

<0.01

0.008

<0.005

4

4#

6.74

5

无气味

1.43

<0.03

<0.01

0.011

<0.005

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

1

1#

<0.002

<0.05

4.895

22.35

29.7

<0.004

<0.09

0.557

<0.005

2

2#

<0.002

<0.05

0.74

4.56

18.3

<0.004

1.84

1.132

<0.005

3

3#

<0.002

<0.05

<0.02

11.5

34.4

<0.004

<0.09

0.705

<0.005

4

4#

<0.002

<0.05

<0.02

4.00

21.3

<0.004

<0.09

0.808

<0.005<, /P>

项  目

六价铬

硝氮

苯并(a)芘

六六六

DDT

1

1#

<0.004

<0.01

<0.03

1.04

1.09*e-6

<0.05

<0.05

——

2

2#

<0.004

<0.01

<0.03

1.02

<1*10-6

<0.05

<0.05

0.012

3

3#

0.005

<0.01

<0.03

1.00

<1*10-6

<0.05

<0.05

——

4

4#

0.005

<0.01

<0.03

1.00

<1*10-6

<0.05

<0.05

——

项  目

氨氮

高锰酸盐指数

百菌清

1

1#

<0.025

——

——

2

2#

0.248

6.26

<0.1

3

3#

<0.002

——

——

4

4#

<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。

 

 

(9)“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”处理宝象河污水云南省环境监测中心站监测结果列于表11。

表11* 宝象河水微波处理云南省环境监测中心站监测结果

样品名称

污染物监测结果(mg/L)

阴离子表面活性剂

PH

悬浮物

CODcr

氨氮

总磷

BOD5

色度(倍)

宝象河水

1.11

7.39

187

201

23.1

4.86

62

20

微波处理出水

0.058

7.24

<4

12

5.14

0.02

2.0

5

污染物

石油类

动植物油

六价铬

 

宝象河水

0.56

1.85

0.62

0.065

0.74

2.20

<0.004

 

微波处理出水

0.07

0.26

0.12

0.026

0.05

0.021

<0.004

 

     *表11为微波水处理过程还缺一环节的情况下的出水水质。若加此环节则产出水水质中,可作到CODcr≤4mg/L,BOD5≤1mg/L,TP检不出,NH3-N≤1mg/L。

五、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。

六、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:50~10000 m3/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。

七、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

八、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。具有自主知识产权,已获多项中国专利权。

技术先后获一次省级发明创造一等奖、一次全国发明铜奖、一次全国发明银奖、一次全国发明金奖、一次中国金奖精品奖、一次国际金奖。

九、微波水处理技术工程实施部分案例

序号

水处理类别

工程实施区域

1

城镇污水处理

昆明

2

城镇污水处理

广东

3

城镇污水处理

吉林省

4

城镇污水(混入机械加工工业废水)处理

西安

5

玻璃纤维生产废水处理

山东

6

玻璃纤维生产废水生化出水深度处理

重庆

7

棉浆粕生产废水(造纸废水型)生化出水深度处理

山东

8

卷烟工业生产综合性废水处理

贵州

9

矿山尾矿废水处理

昆明

10

焦化废水生化出水深度处理

昆明

11

发酵型生物制药厂废水生化出水深度处理(工程即将启动)

山西

12

煤气化工业废水生化出水深度处理(工程即将启动)

云南

13

集中式饮用水源地保护湖底泥疏浚余水处理(工程即将启动)

贵州

 

                                     

                      电话:010-6 7 6 8-1 4 3 2  联系人:白先生 135-2274-1716

 
 

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