微波法處理生活污水的實驗研究

【摘要】： 微波技術是近年來大力發(fā)展的新型技術。目前,微波理論和工程應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)境方面的應用。微波法在化學萃取、提純、催化等方面有廣泛的應用;微波在混凝沉淀、消毒等方面也有廣泛的應用。本文綜合論述了微波法、化學法、生物法在污水處理中的應用,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,加快反應進程; (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)降低建設投資成本和運行費用。 本文研究了微波法處理生活污水,Al_2(SO_4)_3加入量、pH值、微波場強、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),應用SAS軟件對正交實驗進行統(tǒng)計分析,找出了最有影響的因素:Al_2(SO_4)_3的加入量(P=0.02＜0.05)對整個去除率有至關重要的影響;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用,對生活污水(pH值在7-8之間)調節(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Al_2(SO_4)_3)改善其絮凝效果,可以彌補處理效果的下降,因此在本實驗的驗證性實驗中,對pH值只是監(jiān)視,而不是有意去調節(jié);再次,通過上述實驗,可以得出結論的是:微波法處理生活污水的效率是:在高的場強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”的實驗基礎上,以及有關的微波理論的基礎上,對微波法處理生活污水的機理進行研究,研究結果如下:水分子是一種強極性物質。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,故其偶極矩在微波場內能很輕松地從原來的熱運動狀態(tài)轉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,微波能量轉化為水分子的熱能。因此水對微波具有良好的吸收效應,其它的極性強弱不同的分子對微波也具有相應的吸收效應,這就是微波對污水可以進行處理的基礎;污水中除水外,還含有大量的極性的、非極性的分子所組成的污染物,如硝酸鹽、某些有機物、懸浮物、細菌及處理過程中加入的添加劑等等,這些物質的分子有無極性或極性的強弱,決定于物質的吸收微波與否,和吸收微波的強弱,水分子在微波場內得到能量,而成為激發(fā)態(tài),當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,則可加強這種極性分子在微波場中的轉動運動,使其達到或接近24.50億次/秒(如使用2450MHz微波)的速度作高速極性轉動而得到能量,使其分子處于極不穩(wěn)定的高能級狀態(tài),從而可能產生鍵的振動、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),則也可在高速轉動的水分子間被動地高速運動,使該種物質的分子與其它分子之間也產生激烈的相互摩擦、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)生化學反應的幾率,或誘發(fā)化學反應,或使化學反應更加順暢;二可以使處理過程中添加的催化劑的功能發(fā)揮得更好,使其使用壽命更長;甚至可使原本不具備催化功能的物質具備催化功能,從而更加大大加快化學反應的速度;三可以對水中的固態(tài)物質則可產生所謂的“表面效應”,即可使固態(tài)物質的表面活化,更加容易與周圍物質結合,這樣就可大大促進水中的固態(tài)微粒的聚合、沉降而與水分離。 【關鍵詞】：微波能 生活污水 絮凝沉淀
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 目錄9-11
• Contens11-13
• 第一章 緒論13-27
• 1.1 目前我國的生活污水污染狀況13-14
• 1.2 生活污水處理現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 物化法14
• 1.2.2 生物法14-16
• 1.3 微波法處理廢水的發(fā)展和應用16
• 1.4 微波法處理污水的原理16-19
• 1.4.1 微波的化學效應17-18
• 1.4.2 微波的生物效應18-19
• 1.5 微波在水處理中的應用19-27
• 1.5.1 處理一些難降解的污水20-21
• 1.5.2 去除污水中的重金屬離子及有毒有害的有機物21-22
• 1.5.3 消毒滅菌22-23
• 1.5.4 污泥處理23-24
• 1.5.5 處理生活污水24-26
• 1.5.6 微波法處理生活污水與其他工藝的對比26-27
• 第二章 試驗研究方法27-30
• 2.1 試驗儀器27
• 2.2 實驗藥品27-28
• 2.3 試驗檢測的項目28
• 2.4 項目分析方法28-30
• 2.4.1 CODcr的測定28
• 2.4.2 總磷的測定28-29
• 2.4.3 總氮的測定方法29-30
• 第三章 微波法處理生活污水試驗30-34
• 3.1 試驗設計30-31
• 3.2 試驗方法31
• 3.2.1 原污水31
• 3.2.2 采樣方法31
• 3.3 試驗方案31-34
• 3.3.1 先行試驗32
• 3.3.2 單因素試驗32-33
• 3.3.3 驗證性試驗33-34
• 第四章 實驗結果及分析34-48
• 4.1 直觀分析35-38
• 4.2 方差分析38-43
• 4.3 僅考慮硫酸鋁的混凝效果43
• 4.4 單因素實驗43-45
• 4.5 驗證性實驗45-48
• 4.5.1 直觀分析45-46
• 4.5.2 方差分析46-48
• 第五章 機理分析48-52
• 5.1 水分子在微波場中的作用48-49
• 5.2 有利于去除污水中污染物的作用49-50
• 5.2.1 短時高效性49
• 5.2.2 酸性條件有利于微波能去除污水中的污染物49-50
• 5.2.3 增強了無機絮凝劑的絮凝效果50
• 5.3 不利于去除污水中污染物的作用50-51
• 5.4 微波殺菌的機理51-52
• 結論與展望52-54
• 參考文獻54-57
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文57-59
• 致謝59

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