固体废物污染治理中微波技术的应用

杨勤 洪燕

（1.台州市绿科检测技术有限公司，浙江台州 318000；2.台州市生态环境局椒江分局，浙江台州 318000）

每年焚烧处理的垃圾会产生包括重金属在内的毒性飞灰，会对空气质量以及人类的呼吸道和身体健康造成严重的影响。因此，对生活中的固体垃圾污染物进行安全和科学的治理是至关重要的。微波加热技术作为一项已经初步成熟的垃圾污染物处理技术，在固体垃圾的处理方面也得到了突出的应用，微波技术具有加热速度快、能源利用率高等优点，可以将处理固体污染物产生的有毒气体进行高温分解，从而大大降低了固体垃圾废物处理所带来的空气污染。

1.微波技术概述

随着经济的发展，越来越多的人口开始向城镇迁移，城市人口的增长还带动了城市基础配套设施建设的需求，配套设施的工业建设与生产产生了更多的垃圾废物污染，进一步加剧了环境的恶化。微波技术是一项比较成熟的热处理技术，在被应用于垃圾污染物处理领域之前就已经被广泛地应用于食品加工和材料加工等领域的加工流程之中，并取得了非常不错的应用效果，微波技术通过了理论和实践的双重论证，证明其具有优良的热处理优势。微波加热技术具有加热速度快、受热均匀的主要特征，能够对处理目标进行全方位的加热处理，且热量利用效率极高，从而能够进一步地减少热处理的工作时间，为企业的污染物处理创造更高的效率。近年来，微波技术逐步开始广泛地在固体垃圾污染物处理中进行应用，并取得了十分显著的效果。通过高效率的加热处理，微波技术能够将原本固体污染物焚烧而产生的有害气体的量降到较低的水平，从而达到环保节能的效果。目前还进一步的对微波技术进行了一定的改良，将活性炭与微波技术结合进行固体污染物的焚烧处理，可以进一步的加强对有害气体的吸附能力，从而减少固体垃圾处理对空气的危害。

2.微波技术的特点

2.1 穿透性

微波技术是一种具有辐射性质的技术，它在工作时所产生的波长比红外线和电磁波等要更长，可以轻易的穿透所要处理的介质，因而可以在工业中得以应用，这就是微波技术的穿透性特点。微波在穿过介质的时候，会与介质相互作用，对介质产生具有强大穿透力的震动力，震动的频率可以达到二十四亿五千万次每秒。在震动的过程中，介质中的分子会发生剧烈的摩擦，进而引起介质内部的温度迅速升高，带动污染物整体温度升高，形成热源状态。这样不仅实现了温度的迅速提升，还保障了微波技术的处理效率[1]。

2.2 选择性加热

微波技术在应用过程中的加热效率高度与介质的特性有关，根据不同特性的加热介质，在加热的过程中需要用有选择性地进行处理。介质的微波吸附能力从根本上说与物质的介质损耗因素有密切的关系。一般来说，介质的损耗因数越大，对微波的吸附能力就越强，反之亦然。因此，对于损耗因数较大的介质，在进行微波加热的过程中可以考虑缩短加热时间或者降低反应强度的方式来达到加热控制的目的。通常情况下蛋白质等大分子化合物的微波吸附能力相对较强，在加热时需要根据微波的强度采取选择性加热。

2.3 热惯性小

微波的加热速度非常快，能够迅速地将介质的温度提升到处理所需要的状态，即：瞬间升温，但是微波技术所应用到的介质却不具有保温性，热惯性非常小。热惯性低的这一特性导致了微波技术处理过后的介质不存在“余热”这一现象。这与微波技术的输出功率可随时控制是对应的，介质的升温和降温都可以得到迅速地控制，这样有利于反应的安全性。同时，还可以利用微波技术热惯性较小的这一特性来提升反应的准确性，达到比较好的处理效果。

2.4 非电离性

微波技术的应用对介质内部分子之间的化学键是不会产生影响的，也就不会对物质的根本属性产生作用，因而微波与被处理的介质之间的作用关系是非电离的，也就是微波技术的非电离性。这种特性的主要产生原因是由于微波的量子能量不够大，因而对介质内部的分子结构的改变量不足以发生化学键的断裂与重组，也就不会改变分子结构。非电离性也保障了微波技术在应用中的安全性与可控性。

3.微波技术在固体废物污染处理中的应用

3.1 稳定污泥中的重金属处理

在进行固体污染物处理过程中会涉及到许多重金属有毒化合物的处理，像铜、铬等金属元素都具有很强的毒性，会结合成有毒的化合物，进而对环境和人体造成危害。在微波技术应用到固体污染物处理之前，这类重金属元素往往难以在反应的过程中得以处理。但是在使用微波技术处理之后的相关重金属离子会与氢氧结合产生强力键结，从而使得重金属离子的含量明显下降[2]。微波技术处理固体污染物中的重金属化合物的效果与传统的电炉加热相比，能够更加有效的阻挡重金属元素的浸出，将重金属化合物保持在较为稳定的状态。除此之外，通过稳定重金属的化合物还可以减少污泥的体积，从而降低后续处理的难度。有研究表明，活性炭具有强力的吸附效果，不仅在日常生活中经常使用，在工业污染物的处理中也经常应用，并且活性炭的吸附能力具有随着温度的升高而有所增强的特点。因此，在使用微波技术进行污泥重金属处理时，还可以搭配活性炭等介质进行辅助处理，进一步的增强吸附作用，缩短反应处理的时间，提升污泥处理的效率。

3.2 修复污染土壤

污染土壤的处理是微波技术的重要应用领域，微波技术具有迅速升温和受热均匀的特性，因此可以对土壤中所包含的挥发性和半挥发性的具有较好的清理作用。通过微波技术的高温照射，会减少土壤中的固体污染物发生反应过程中的中间产物，尤其是极性分子化合物。迅速高温还会加快污染物的反应速率，从而提高污染物处理的效率。在应用微波技术的同时，还要进行一定的辅助措施来提升污染物处理的效果，包括使用金属氧化物来提高污染物分解的速率、二氧化锰等强吸附材料来对受污染的土壤进行修复与有毒物质过滤，主要针对的有毒物质是氯霉素[3]。

3.3 烧结垃圾焚烧飞灰

垃圾焚烧是处理固体垃圾的重要的方式，也是最为常见的处理手段，但是垃圾焚烧所产生的飞灰中会带有许多重金属污染物在内的有机污染物，会对环境造成比较严重的威胁。烧结垃圾焚烧飞灰处理方式能够对焚烧所产生的有害物质进行有效地改善，是相对科学环保的焚烧处理方式，但是烧结技术多需要的使用条件比较严格，且设备一般造价比较高，一般的企业投资起来比较有困难，并且烧结处理的飞灰汇总还有可能会导致锌等重金属元素的挥发，造成二次污染的产生。垃圾焚烧而产生的飞灰中主要的污染物化学成分是四氧化三铁、二氧化锰这类的氧化物，可以被微波迅速吸收，效果显著。因此，通过微波技术处理之后的焚烧飞灰可以被填充耦合，进而形成具有强大吸附能力的多空陶粒，起到过滤重金属的效果。

4.结语

在固体污染物的治理中，微波技术是十分有效的技术手段，通过微波技术的应用，固体污染物中的有害金属分子化合物和毒气含量都有明显的下降，微波技术对于固体污染物的处理具有良好的促进作用。采用微波技术来对固体污染物进行处理，不仅节省了处理污染物的时间成本和人工成本，还提升了处理的效果与速率。微波技术的这些优势都为企业带来了更好的经济效益，还为环境治理起到的积极的推动作用，具有良好的发展前景。