微波法處理生活污水的實驗研究.pdf

1、微波技術(shù)是近年來大力發(fā)展的新型技術(shù)。目前，微波理論和工程應(yīng)用處于研究的較低的階段。本文首先是對微波基本的物理特性和頻率特性，做出了深入淺出的論述，并綜合論述近年來微波法在環(huán)境方面的應(yīng)用。微波法在化學(xué)萃取、提純、催化等方面有廣泛的應(yīng)用；微波在混凝沉淀、消毒等方面也有廣泛的應(yīng)用。本文綜合論述了微波法、化學(xué)法、生物法在污水處理中的應(yīng)用，比較這些方法的各自特色，得出了微波法處理生活污水有以下優(yōu)勢： (1)縮短工藝流程，加快反應(yīng)進(jìn)程；

2、 (2)處理后的水能直接回用，污泥直接資源化； (3)減少對寶貴的土地資源的占用； (4)降低建設(shè)投資成本和運行費用。 本文研究了微波法處理生活污水，Al2(SO4)3加入量、pH值、微波場強(qiáng)、在微波場中的停留時間對污水處理效果的影響。通過“先行實驗”、“單因素實驗”、“驗證性實驗”得出實驗數(shù)據(jù)，應(yīng)用SAS軟件對正交實驗進(jìn)行統(tǒng)計分析，找出了最有影響的因素：Al2(SO4)3的加入量(P=0.02<0

3、.05)對整個去除率有至關(guān)重要的影響；最佳的微波處理條件是(pH=6)；在單因素實驗中，可以得出結(jié)論，pH值越小有利于微波處理生活污水，但是考慮到實際的工程應(yīng)用，對生活污水(pH值在7-8之間)調(diào)節(jié)pH值，會增加微波處理生活污水的工序，費時費力，不利于高效處理生活污水的宗旨；其次，在pH值在7-8時，微波處理效率只下降了20％左右，通過別的途徑(多加入Al2(SO4)3)改善其絮凝效果，可以彌補(bǔ)處理效果的下降，因此在本實驗的驗證性實驗中

4、，對pH值只是監(jiān)視，而不是有意去調(diào)節(jié)；再次，通過上述實驗，可以得出結(jié)論的是：微波法處理生活污水的效率是：在高的場強(qiáng)和短時間加熱的條件下，有利于微波處理生活污水，最后，通過驗證性實驗，本文再次驗證先行實驗的是正確的，并提出了新的研究方向。通過直觀分析，統(tǒng)計分析，準(zhǔn)確的證實了，微波法處理生活污水在理論上是可行了，在工程上是可操作了。 最后，本文在“先行性實驗”、“單因素實驗”、“驗證性實驗”的實驗基礎(chǔ)上，以及有關(guān)的微波理論的基礎(chǔ)上

5、，對微波法處理生活污水的機(jī)理進(jìn)行研究，研究結(jié)果如下：水分子是一種強(qiáng)極性物質(zhì)。由于水分子的極化馳豫時間正好與微波周期相近，且其分子間距與直徑相當(dāng)，故其偶極矩在微波場內(nèi)能很輕松地從原來的熱運動狀態(tài)轉(zhuǎn)為跟隨微波電磁場的高速交變而排列取向一致，在這一過程中，微波能量轉(zhuǎn)化為水分子的熱能。因此水對微波具有良好的吸收效應(yīng)，其它的極性強(qiáng)弱不同的分子對微波也具有相應(yīng)的吸收效應(yīng)，這就是微波對污水可以進(jìn)行處理的基礎(chǔ)：污水中除水外，還含有大量的極性的、非極性的

6、分子所組成的污染物，如硝酸鹽、某些有機(jī)物、懸浮物、細(xì)菌及處理過程中加入的添加劑等等，這些物質(zhì)的分子有無極性或極性的強(qiáng)弱，決定于物質(zhì)的吸收微波與否，和吸收微波的強(qiáng)弱，水分子在微波場內(nèi)得到能量，而成為激發(fā)態(tài)，當(dāng)它作用于水中的其它分子上時： (1)如該種分子具有一定的極性，則可加強(qiáng)這種極性分子在微波場中的轉(zhuǎn)動運動，使其達(dá)到或接近24.50億次/秒(如使用2450MHz微波)的速度作高速極性轉(zhuǎn)動而得到能量，使其分子處于極不穩(wěn)定的高能級狀態(tài)，從而

7、可能產(chǎn)生鍵的振動、撕裂以至最終被降解而從水中分離出來；(2)如果該種分子本身不具極性(如：許多有機(jī)化合物都不是極性分子，不直接明顯地吸收微波)，則也可在高速轉(zhuǎn)動的水分子間被動地高速運動，使該種物質(zhì)的分子與其它分子之問也產(chǎn)生激烈的相互摩擦、碰撞，同樣也可得到能量而使這一部分分子的活性部分得以充分裸露，這樣一來可以大大地增加分子之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的幾率，或誘發(fā)化學(xué)反應(yīng)，或使化學(xué)反應(yīng)更加順暢；二可以使處理過程中添加的催化劑的功能發(fā)揮得更好，使其