微波化學技術對脫磷去氮特效研究與分析

　　水體富營養化是世界性問題，富營養化的水體導致藻類爆發、使水體缺氧，嚴重危害水中的生物鏈，短時間內就可致水生植物和水生動物消亡腐敗，惡化后的水資源將喪失使用價值。大量的事實和研究已經證明，污水中的氮和磷是導致受納水體富營養化的主要原因之一。因此，如何經濟有效地將磷和氨氮從污水中去除，讓凈化后的污水回歸自然，是維系人與環境和諧相處的一個沉重和嚴肅的事情。

　　常規的污水處理技術主要去除有機物和懸浮固體，對氮和磷的去處效率較低。許多發達國家對排放污水中的氮和磷含量都做了限定，并要求污水處理廠達到除氮除磷的要求。傳統的污水脫氮除磷的技術可分為物理法、化學法和生物法等。由于不同菌的最佳生長環境不同，脫氮與除磷之間存在著矛盾。實際應用中經常出現脫氮效果好時除磷效果較差，而除磷效果好時脫氮效果不佳。因此，常規生物脫氮除磷工藝流程存在著影響該工藝有效運行的相互影響和制約的因素，主要表現為：

　　①厭氧與缺氧段污泥量的分配比影響磷釋放或硝態氮反硝化的效果，厭氧段污泥量比例大則磷釋放效果好，但反硝化效果差；反之，則反硝化效果好，而磷釋放效果差；

　　②原污水經厭氧段進入缺氧段，磷釋放與硝態氮反硝化爭奪碳源，當原水中碳源不足時，磷釋放或反硝化不完全；

　　③硝化菌世代繁殖時間長，要求較長的污泥齡，但磷從系統中被去除主要是通過剩余污泥的排放，因此要提高除磷效率則要求短污泥齡。

　　對于某些含高濃度氨氮的工業廢水，由于碳源不足，總氮的去除率較低，所以根據常規脫氮除磷方法，在工藝技術上存在諸多問題。相對而言，微波化學污水脫磷除氮技術投資少、運行操作簡單、無二次污染而被廣泛應用。

　　微波化學污水處理工藝去除氨氮的技術原理微波對流體中物質進行選擇性加熱，它通過微波場對吸波物質的選擇性加熱、低溫催化、快速穿透等功能，達到去污除濁殺菌的效果。

　　微波化學污水處理技術的基礎是“極性分子理論”。根據此“極性分子理論”，微波不僅可以加快化學反應，在一定條件下也能抑制反應的進行。除此之外，微波還可以改變反應的途徑。微波對化學反應的作用除了對反應加熱引起反應速率改變以外，還具有電磁場對反應分子間行為的直接作用而引起的所謂“非熱效應”。微波對反應的作用程度除了與反應類型有關外，還與微波的強度、頻率、調制方式及環境條件有關。此外，由于化學反應是一個非平衡系統，舊的物質在不斷消耗，新的物質在不斷生成，各相界面可能發生隨機的變化；與此同時系統的宏觀電磁特性也在發生變化，而且在微波輻射下這種變化還與所用的微波緊密相關。

　　然而，許多有機化合物都不直接明顯地吸收微波，但可以利用某種強烈吸收微波的“敏化劑”把微波能傳給這些物質而誘發化學反應。利用這些“敏化劑”就可以在微波輻射下實現某些催化反應，這就是所謂微波誘導催化反應。高強度連續波微波輻射聚焦到某種“敏化劑”的表面，由于“敏化劑”表面點位與微波能的強烈相互作用，微波能將被轉變成熱能，從而使某些表面點位選擇性的被很快加熱至很高溫度（例如很容易超1400℃）。盡管反應其中的水沒有明顯升溫，但已產生高溫高壓的作用，當水中的有機污染物與受激發的表面點位接觸時卻可發生反應。“敏化劑”的作用不僅僅在于把熱能聚焦，而且還可以借它與反應物和產物相互作用的選擇性而影響反應的進程。

　　微波化學污水處理技術就是利用微波對化學反應的這些作用，對水中的污染物通過物理及化學作用進行降解、轉化，使水中的膠原體絮凝沉淀， 微波在處理水中污染物的時候，特別是對水中的細菌、藻類等微生物有極強的殺滅作用。其作用原理是由于微波輻射的熱效應，即微波輻射場照射生物體，引起生物體組織器官的加熱作用而產生的生理影響和抑制、傷害作用。組成細胞的極性分子在外加微波場的作用下升溫發熱，從而導致生物體細胞組織溫度升高。當微波功率密度較大，生物體產熱過多，超過了體溫調節能力，生物體的溫度平衡功能失調，體溫上升，于是生物體發生生理功能紊亂并發生病理變化，進而死亡。水中的磷和氨氮在微波的強化下與敏化劑相結合，發生劇烈的催化、物理化學反應，轉化成不可溶物質或氣體從水中分離，水中的大分子、難降解的有機污染物在微波及添加劑的共同作用下，被分解為小分子，與添加劑結合生成速沉絮體物去除；金屬離子可直接與添加劑結合生成速沉絮體物沉淀；氨氮轉化為氨氣逸出，或固體氮沉入泥池中；水中磷轉化為不可溶解磷酸鹽沉淀去除。由此達到真正的脫氮除磷。