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论微波技术如何应用于固体废弃物处理

作者:未知来源:转自互联网(若有侵权,请联系删除) 日期:2017年8月24日 15:21
       微波技术应用于工业污泥的处理
 
  工业污泥是油和含固体碎屑的水的乳化物,全球每年产生的含油污泥多达几十亿吨,常规的处理工艺是:加热破乳—离心分离—填埋。由于加热破乳时常常使用破乳添加剂,因此产生的残留物很难处理,脱油后需要填埋处理的残渣量大,填埋费用高。美国开发了钢厂含油淤泥的微波脱油技术,该技术是将含油和金属的污泥与添加剂混合,然后在一个流动系统中接受微波辐照10min,最后通过离心分离,分离出固体物质(主要是Fe、FeOx)、油和水。分离出的固体可重新用作炼钢原料,油可作燃料出售。
 
    研究表明,该微波破乳脱油系统的处理速度比常规的脱油系统快30倍,处理系统的体积可节省90%,大幅度降低了需要填埋处理的固体废渣,降低了填埋费用,采用微波脱油处理该钢厂污泥,处理费用比常规处理方法降低10倍。
 
  此外,以污水处理厂产生的污泥为原料,采用微波辐照可制备污泥活性炭。也有将污水处理厂初沉池和二沉池的混合污泥烘干,用磷酸溶液活化后,再采用400W的微波辐照260s,成功制得污泥活性炭,该活性炭的碘值为517.4mg/g。用制得的污泥活性炭处理TNT废水,处理效率略高于粉状商品活性炭。
 
      微波技术应用于医疗垃圾的灭菌消毒
 
  微波灭菌的机理是微波能在微生物体内转化为热能,使生物体本身温度升高,从而使体内蛋白质发生变性凝固致死。其特点是作用温度低,时间短,无二次污染。一般情况下,霉菌、酵母等常见微生物采用微波辐射1min,加热到70~80℃就能被杀死,达到杀菌目的;在65~66℃左右,采用微波辐照2min便可杀死青霉素的孢子。微波灭菌消毒是一个以蒸汽为基础,通过微波产生湿热和蒸汽进行消毒的过程。在利用微波对固体废物灭菌消毒时,首先将废物粉碎,然后送入微波加热炉并通入蒸汽旋转加热,在灭菌消毒的同时废物体积也会被压缩。
   
    有关研究表明,将医疗废物浸湿粉碎后,再采用微波对废物进行消毒,毒素会被迅速消灭,废物体积也可减少80%。全球许多国家每年产生大量的医疗垃圾,造成严重的环境污染,仅在意大利,每年就有25万t医疗垃圾产生。如果采用微波技术灭菌消毒后,60%以上的医疗垃圾可作填埋处理。采用这种方法处理医疗垃圾与传统的焚烧法相比,不会生成毒性强的二恶英等二次污染物,而且处理时间短,效果好,能耗低。
 
      微波技术应用于废旧轮胎的回收
 
  轮胎是含有橡胶、炭黑、钢以及硫磺等多种物质的混合材料。废旧轮胎的处理通常采用热分解法,相对于焚烧而言,在缺氧条件下进行的热分解可以减少NOx和SOx的排放,并避免煤烟的产生。然而,常规的热分解常常因为加热温度不够而无法完全分解,若采用微波加热,温度会稳定上升,很快达到2000℃。而且采用微波加热处理废旧轮胎还能实现橡胶材料的再利用并回收能源。
 
    英国的一些工厂利用微波加热技术,将废旧轮胎橡胶进行软化处理,使橡胶分子结构中的CC键和CS键断裂,从而回收了36%的C(包括高质量的活性炭和石油烃等其他碳化产品),残余的甲烷、氢气等还可用于系统的加热。该加热处理过程,必须在严格封闭的条件下进行,避免产生二恶英、油烟和飞灰。
 
      微波技术应用于电子垃圾的处理
 
  近年来,从计算机、汽车、电话、电视和其他产品上丢弃的电子部件和印刷线路板每年有数百万件。对这些电子垃圾常规的处理是填埋,结果渗析出有害金属,污染地下水。
 
  为此Florida大学D.E.Clark教授研究开发了微波销毁印刷线路板回收贵金属的技术。该技术是将压碎的废电路板放入一个熔融石英坩埚中,在一个内壁衬有耐火材料的微波炉中加热30~60min,其中的有机物,如苯和苯乙烯等挥发出来,被载气(压缩空气)带出第1个微波炉,进入第2个微波炉被分解。剩下的物质在1000℃以下焦化,然后将微波炉功率升高,剩余物(绝大多数为玻璃和金属)在1400℃的高温下熔化,形成一种玻璃化物质。将这种物质冷却后,金、银和其他金属就以珠状分离出来,可回收用作金属冶炼的原料。余下的玻璃化产物则可回收作建筑材料。
 
  微波技术处理电子垃圾,可将废弃物体积减少50%,处理过程中无需使用任何添加剂,不会造成二次污染,最终的玻璃化产物,可将有害成分牢牢地包固在其中,不会造成渗漏,可回收利用其中的贵金属,因而处理成本低。
 
      微波技术应用于建筑垃圾的回收
 
  建筑垃圾是在施工建设过程中或旧建筑物维修、拆除过程中产生的,主要含有砂浆、混凝土、砖石、土桩头、金属以及装饰装修产生的废料和包装材料等废弃物。据估计,我国每年仅施工建设所产生的建筑废渣就有4000万t。因此,综合利用建筑垃圾是节约资源、保护生态的有效途径。
 
  据报道,微波技术是回收再利用建筑垃圾的有效方法。
 
  美国CYCLEAN公司采用微波技术可100%地回收利用建筑垃圾,使旧沥青路面料再生,再生后的沥青路面料的质量与新拌沥青路面料相同,而成本降低了1/3,同时节约了垃圾清运和处理等费用。利用微波技术回收建筑垃圾,不仅解决了常规处理方法如堆肥、焚烧、填埋等易造成的二次污染、投资大、占地面积大等问题,而且可使废物资源化。
 
      总之,利用微波技术处理固体废弃物具有快速高效、操作简单、能耗少、成本低、资源回收利用率高等特点,因而具有广泛的应用前景。然而国内对微波技术在固体废弃物处理方方面的应用研究起步较晚,而且目前的工作大多限于实验室研究水平,工业化应用较少。随着人们环保意识的提高和微波技术的进一步完善,以及用于污染控制领域的微波设备的研制开发等,微波技术将会在固体废弃物的处理乃至整个污染控制领域得到广泛的应用。
 

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