固體廢物污染治理中微波技術(shù)的應(yīng)用

楊勤 洪燕

（1.臺州市綠科檢測技術(shù)有限公司，浙江臺州 318000；2.臺州市生態(tài)環(huán)境局椒江分局，浙江臺州 318000）

每年焚燒處理的垃圾會產(chǎn)生包括重金屬在內(nèi)的毒性飛灰，會對空氣質(zhì)量以及人類的呼吸道和身體健康造成嚴重的影響。因此，對生活中的固體垃圾污染物進行安全和科學(xué)的治理是至關(guān)重要的。微波加熱技術(shù)作為一項已經(jīng)初步成熟的垃圾污染物處理技術(shù)，在固體垃圾的處理方面也得到了突出的應(yīng)用，微波技術(shù)具有加熱速度快、能源利用率高等優(yōu)點，可以將處理固體污染物產(chǎn)生的有毒氣體進行高溫分解，從而大大降低了固體垃圾廢物處理所帶來的空氣污染。

1.微波技術(shù)概述

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，越來越多的人口開始向城鎮(zhèn)遷移，城市人口的增長還帶動了城市基礎(chǔ)配套設(shè)施建設(shè)的需求，配套設(shè)施的工業(yè)建設(shè)與生產(chǎn)產(chǎn)生了更多的垃圾廢物污染，進一步加劇了環(huán)境的惡化。微波技術(shù)是一項比較成熟的熱處理技術(shù)，在被應(yīng)用于垃圾污染物處理領(lǐng)域之前就已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于食品加工和材料加工等領(lǐng)域的加工流程之中，并取得了非常不錯的應(yīng)用效果，微波技術(shù)通過了理論和實踐的雙重論證，證明其具有優(yōu)良的熱處理優(yōu)勢。微波加熱技術(shù)具有加熱速度快、受熱均勻的主要特征，能夠?qū)μ幚砟繕?biāo)進行全方位的加熱處理，且熱量利用效率極高，從而能夠進一步地減少熱處理的工作時間，為企業(yè)的污染物處理創(chuàng)造更高的效率。近年來，微波技術(shù)逐步開始廣泛地在固體垃圾污染物處理中進行應(yīng)用，并取得了十分顯著的效果。通過高效率的加熱處理，微波技術(shù)能夠?qū)⒃竟腆w污染物焚燒而產(chǎn)生的有害氣體的量降到較低的水平，從而達到環(huán)保節(jié)能的效果。目前還進一步的對微波技術(shù)進行了一定的改良，將活性炭與微波技術(shù)結(jié)合進行固體污染物的焚燒處理，可以進一步的加強對有害氣體的吸附能力，從而減少固體垃圾處理對空氣的危害。

2.微波技術(shù)的特點

2.1 穿透性

微波技術(shù)是一種具有輻射性質(zhì)的技術(shù)，它在工作時所產(chǎn)生的波長比紅外線和電磁波等要更長，可以輕易的穿透所要處理的介質(zhì)，因而可以在工業(yè)中得以應(yīng)用，這就是微波技術(shù)的穿透性特點。微波在穿過介質(zhì)的時候，會與介質(zhì)相互作用，對介質(zhì)產(chǎn)生具有強大穿透力的震動力，震動的頻率可以達到二十四億五千萬次每秒。在震動的過程中，介質(zhì)中的分子會發(fā)生劇烈的摩擦，進而引起介質(zhì)內(nèi)部的溫度迅速升高，帶動污染物整體溫度升高，形成熱源狀態(tài)。這樣不僅實現(xiàn)了溫度的迅速提升，還保障了微波技術(shù)的處理效率[1]。

2.2 選擇性加熱

微波技術(shù)在應(yīng)用過程中的加熱效率高度與介質(zhì)的特性有關(guān)，根據(jù)不同特性的加熱介質(zhì)，在加熱的過程中需要用有選擇性地進行處理。介質(zhì)的微波吸附能力從根本上說與物質(zhì)的介質(zhì)損耗因素有密切的關(guān)系。一般來說，介質(zhì)的損耗因數(shù)越大，對微波的吸附能力就越強，反之亦然。因此，對于損耗因數(shù)較大的介質(zhì)，在進行微波加熱的過程中可以考慮縮短加熱時間或者降低反應(yīng)強度的方式來達到加熱控制的目的。通常情況下蛋白質(zhì)等大分子化合物的微波吸附能力相對較強，在加熱時需要根據(jù)微波的強度采取選擇性加熱。

2.3 熱慣性小

微波的加熱速度非常快，能夠迅速地將介質(zhì)的溫度提升到處理所需要的狀態(tài)，即：瞬間升溫，但是微波技術(shù)所應(yīng)用到的介質(zhì)卻不具有保溫性，熱慣性非常小。熱慣性低的這一特性導(dǎo)致了微波技術(shù)處理過后的介質(zhì)不存在“余熱”這一現(xiàn)象。這與微波技術(shù)的輸出功率可隨時控制是對應(yīng)的，介質(zhì)的升溫和降溫都可以得到迅速地控制，這樣有利于反應(yīng)的安全性。同時，還可以利用微波技術(shù)熱慣性較小的這一特性來提升反應(yīng)的準(zhǔn)確性，達到比較好的處理效果。

2.4 非電離性

微波技術(shù)的應(yīng)用對介質(zhì)內(nèi)部分子之間的化學(xué)鍵是不會產(chǎn)生影響的，也就不會對物質(zhì)的根本屬性產(chǎn)生作用，因而微波與被處理的介質(zhì)之間的作用關(guān)系是非電離的，也就是微波技術(shù)的非電離性。這種特性的主要產(chǎn)生原因是由于微波的量子能量不夠大，因而對介質(zhì)內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)的改變量不足以發(fā)生化學(xué)鍵的斷裂與重組，也就不會改變分子結(jié)構(gòu)。非電離性也保障了微波技術(shù)在應(yīng)用中的安全性與可控性。

3.微波技術(shù)在固體廢物污染處理中的應(yīng)用

3.1 穩(wěn)定污泥中的重金屬處理

在進行固體污染物處理過程中會涉及到許多重金屬有毒化合物的處理，像銅、鉻等金屬元素都具有很強的毒性，會結(jié)合成有毒的化合物，進而對環(huán)境和人體造成危害。在微波技術(shù)應(yīng)用到固體污染物處理之前，這類重金屬元素往往難以在反應(yīng)的過程中得以處理。但是在使用微波技術(shù)處理之后的相關(guān)重金屬離子會與氫氧結(jié)合產(chǎn)生強力鍵結(jié)，從而使得重金屬離子的含量明顯下降[2]。微波技術(shù)處理固體污染物中的重金屬化合物的效果與傳統(tǒng)的電爐加熱相比，能夠更加有效的阻擋重金屬元素的浸出，將重金屬化合物保持在較為穩(wěn)定的狀態(tài)。除此之外，通過穩(wěn)定重金屬的化合物還可以減少污泥的體積，從而降低后續(xù)處理的難度。有研究表明，活性炭具有強力的吸附效果，不僅在日常生活中經(jīng)常使用，在工業(yè)污染物的處理中也經(jīng)常應(yīng)用，并且活性炭的吸附能力具有隨著溫度的升高而有所增強的特點。因此，在使用微波技術(shù)進行污泥重金屬處理時，還可以搭配活性炭等介質(zhì)進行輔助處理，進一步的增強吸附作用，縮短反應(yīng)處理的時間，提升污泥處理的效率。

3.2 修復(fù)污染土壤

污染土壤的處理是微波技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域，微波技術(shù)具有迅速升溫和受熱均勻的特性，因此可以對土壤中所包含的揮發(fā)性和半揮發(fā)性的具有較好的清理作用。通過微波技術(shù)的高溫照射，會減少土壤中的固體污染物發(fā)生反應(yīng)過程中的中間產(chǎn)物，尤其是極性分子化合物。迅速高溫還會加快污染物的反應(yīng)速率，從而提高污染物處理的效率。在應(yīng)用微波技術(shù)的同時，還要進行一定的輔助措施來提升污染物處理的效果，包括使用金屬氧化物來提高污染物分解的速率、二氧化錳等強吸附材料來對受污染的土壤進行修復(fù)與有毒物質(zhì)過濾，主要針對的有毒物質(zhì)是氯霉素[3]。

3.3 燒結(jié)垃圾焚燒飛灰

垃圾焚燒是處理固體垃圾的重要的方式，也是最為常見的處理手段，但是垃圾焚燒所產(chǎn)生的飛灰中會帶有許多重金屬污染物在內(nèi)的有機污染物，會對環(huán)境造成比較嚴重的威脅。燒結(jié)垃圾焚燒飛灰處理方式能夠?qū)Ψ贌a(chǎn)生的有害物質(zhì)進行有效地改善，是相對科學(xué)環(huán)保的焚燒處理方式，但是燒結(jié)技術(shù)多需要的使用條件比較嚴格，且設(shè)備一般造價比較高，一般的企業(yè)投資起來比較有困難，并且燒結(jié)處理的飛灰匯總還有可能會導(dǎo)致鋅等重金屬元素的揮發(fā)，造成二次污染的產(chǎn)生。垃圾焚燒而產(chǎn)生的飛灰中主要的污染物化學(xué)成分是四氧化三鐵、二氧化錳這類的氧化物，可以被微波迅速吸收，效果顯著。因此，通過微波技術(shù)處理之后的焚燒飛灰可以被填充耦合，進而形成具有強大吸附能力的多空陶粒，起到過濾重金屬的效果。

4.結(jié)語

在固體污染物的治理中，微波技術(shù)是十分有效的技術(shù)手段，通過微波技術(shù)的應(yīng)用，固體污染物中的有害金屬分子化合物和毒氣含量都有明顯的下降，微波技術(shù)對于固體污染物的處理具有良好的促進作用。采用微波技術(shù)來對固體污染物進行處理，不僅節(jié)省了處理污染物的時間成本和人工成本，還提升了處理的效果與速率。微波技術(shù)的這些優(yōu)勢都為企業(yè)帶來了更好的經(jīng)濟效益，還為環(huán)境治理起到的積極的推動作用，具有良好的發(fā)展前景。