1、污水处理中微波技术的应用

　　1.1 生活污水处理

　　在应用微波技术的污水处理中，生活污水处理属于微波技术的典型应用形式，具体处理流程可概括为：“生活污水二沉池出水→调节池→污水提升泵→混凝反应池→1#配水井→微波发生器→2#配水井→沉淀过滤一体机→清水池→回用泵→进场回用”，其中沉淀过滤一体机还会分离出生活污水中的污泥，经离心机泵水后，污泥最终送往渣场填埋。结合上述流程不难发现，除常见的污水处理环节外，微波发生器属于微波技术污水处理的关键，且微波发生器数量直接影响生活污水的处理效果，因此，微波技术的应用需结合污水量，实时调节微波发生器开启数量，有关部门按照80t/h处理量对微波发生器开启数量、来水量范围做出规定，如来水量为80~160t/h时仅可开启1台微波发生器。严格控制微波发生器开启数量，可保证其拥有较高的平稳运行率，大幅降低微波发生器跳停次数。

　　1.2 污水处理消毒

　　微波技术中的微波紫外线消毒技术同样可较好地服务于污水处理，通过激活等管内惰性气体实现污水的消毒处理，污水中的蠕虫卵、肠道病毒、病原性细菌等病原体均可被杀灭。相较于应用液氯、二氧化氯、紫外线消毒等传统污水处理消毒技术，微波紫外线消毒技术不仅拥有消毒效率高、不产生二次污染、杀菌广谱性、无噪声、无臭味等紫外线消毒技术的全部优点，同时也具备控制系统稳定、使用寿命较长、运行成本低、节能性优秀、安全可靠、维护方便、可提供剩余消毒能力等优势。但值得注意的是，由于微波紫外线消毒技术属于新一代技术，其更换紫外灯管成本较高，存在光复活与暗复活现象等问题，使得该技术距离广泛应用于我国污水处理领域仍需要经历一段时间的发展。

　　1.3 辅助污水处理

　　在我国污水处理中，Fenton试剂应用极为广泛，但该技术在降解部分化合物时存在去除率低的问题。因此，出现微波强化Fenton氧化法。在微波技术支持下，Fenton试剂的污水处理能力大幅提升，这使得其在药品生产废水、焦化废水、草浆造纸废水、垃圾渗滤液、TNT废水领域均拥有较为不俗的表现。以药品生产废水为例，作为典型的高浓度有机废水，药品生产废水存在可生化性差、毒性大、成分复杂等特点，但微波强化Fenton氧化法的应用却能大幅提升其可生化性，并且，其最佳应用条件：pH值4.42、辐照时间6min、微波功率300W，H2O2、Fe+的最佳投加量分别为1300mg/L、4900mg/L。

　　2、实验分析与讨论

　　2.1 实验目的

　　为深入了解微波技术在污水处理领域的应用，开展了单独微波处理对生活污水氨氮、CODCr去除效果的实验，实验过程中向污水中添加催化剂，同时引入了吸附法、混凝法，希望能够最终得出一种实用价值更高的微波技术应用方式。

　　2.2 实验方法

　　采用研磨后过200目筛子的二氧化锰进行实验，将其加入100mL的生活污水中，调节pH值后称重，在空气搅拌、一定微波功率条件下进行一段时间的微波辐射，取出后在微波处理前补水称量，静置，取上清液分析实验前后氨氮、CODCr变化。生活污水原水CODCr含量为169.32mg/L、实验温度为15.5℃。

　　2.3 结果与讨论

　　2.3.1 二氧化锰用量影响

　　分别取1、2、3、4、5g二氧化锰开展实验，实验过程微波功率、微波辐射时间分别设置为500W、2min，pH值为6.83，可得出二氧化锰用量对CODCr去除率的影响，实验用1、2、3、4、5g二氧化锰取得的CODCr去除率分别为43.12%、48.76%、52.21%、58.43%、63.57%，考虑到二氧化锰使用量过多会提升污水处理成本，最终选择了2g作为二氧化锰实验用量。

　　2.3.2 微波辐射功率影响

　　称取2g二氧化锰，微波功率分别设置为100、200、300、400、500、600、700W，微波辐射时间仍设置为2min，pH值为6.83，可得出微波功率对CODCr去除率的影响，当实验微波功率分别为100、200、300、400、500、600、700W时，其CODCr去除率分别为12.23%、19.34%、25.86%、34.54%、46.76%、62.12%、69.33%，考虑到微波会导致水温快速提升，最终选择了500W作为实验微波功率。

　　2.3.3 微波辐射时间影响

　　取2g二氧化锰，微波功率设为500W、pH值为6.83，微波辐射时间分别为30、60、90、120、150、180s，由此可得出微波辐射时间对CODCr去除率的影响，当实验微波辐射时间分别为30、60、90、120、150、180s时，其CODCr去除率分别为5.56%、23.98%、37.21%、45.76%、49.13%、51.04%，由于微波辐射时间为180s时水样温度达到50℃，因此最终选择了120s作为实验微波辐射时间。

　　2.3.4 pH值影响

　　取2g二氧化锰，微波功率、微波辐射时间分别设置为500W、2min，调节pH值分别为5、6、7、8、9，确定pH值对CODCr去除率的影响，由此可确定pH值分别为5、6、7、8、9时，CODCr去除率分别为43.45%、46.78%、44.23%、45.51%、46.78%，可见pH值对污水处理的影响不大，因此，仅需将pH值控制在6~9之间即可满足污水处理需要。

　　2.3.5 具体应用

　　结合表1所示的微波技术污水处理最佳参数，选择微波前CODCr含量为191.66mg/L、NH3-N含量为47.98mg/L的生活污水开展污水处理实验，可得到CODCr含量为60.98mg/L、NH3-N含量为12.47mg/L的处理后生活污水，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-微波工艺组合

　　生活污水处理涉及微波技术与混凝工艺的组合应用，为了实现更高水平的污水处理，提出了一种混凝-吸附-微波工艺组合的污水处理技术，通过三者的协同作用，即可实现更高水平的生活污水处理。为了验证这一组合工艺的应用效果，开展了如下实验：

　　（1）在3L烧杯中置入1L生活污水，分别加入30mg/L膨润土原土、2mg/L聚丙烯酰胺、30mg/L的聚合硫酸铁。

　　（2）使用搅拌机以300r/min速度搅拌水样1min、50r/min速度搅拌水样10min。

　　（3）取100ml浑浊液水样，按表1所示参数进行微波处理。

　　（4）取静置沉降后的上清液测定水质指标，最终结果如表2所示。

　　结合表2分析可知，应用混凝-吸附-微波工艺的生活污水处理后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%，这种情况的出现是由于大部分TP与CODCr在混凝过程中去除，吸附剂与催化剂的应用也使得微波非均匀加热特点得以实现，热能聚焦，选择性的作用使得吸附反应进程加快，污染物去除目的也由此更好实现，混凝-吸附-微波工艺在污水处理领域的应用价值得以验证。

　　3、结语

　　综上所述，微波技术可较好服务于污水处理，该污水处理微波技术可行性较高，为了更好推广该技术，微波能转化利用率的提升、微波技术应用范围的拓展应得到业内人士的关注。