两会特别报道：超强氧化还原废水处理装置破解废水处理难题

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关键词“超强氧化还原废水处理装置”CYH 法、高频电絮凝、高频电芬顿、催化反应、生化法、膜技术

获奖荣誉：

2016 年 8 月通过国家级科技评价，结论“达到国际先进水平”.

　　2018 年 8 月获环保部·环科学会“优秀环保技术应用奖”，并列入2018 年度“环保科技创新应用目录”. 荣获三项国家专利证书。

适用范围：

用于处理各种有机废水和各种重金属废水，确保废水处理稳定达标并提标改造。

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　　改革开发四十年，我国经济呈现高速发展，同时生态环境也遭到严重破坏， 特别是地表水及地下水遭到严重威胁。2019 年三部委联合发文[2019]52 号，要求近三年城镇污水提质增效，以便遏制环境恶化的趋势。

　　相当一段时间，环境治理滞后，环保技术仍停留在传统工艺及方法上，造成废水治理遇到很多瓶颈和困难，一方面废水成份越来越复杂，污染因子突显高分子、复合型大分子有机物，这部分有机分子极易溶解水，却很难被氧化;另一方面环保技术鱼目混珠，不经济、不可靠、不成熟的技术还很有市场，造成处理工艺越搞越复杂，投资费用越来越高，运行费用越来越高，给国家和用户造成很大负担。

　　解决上述问题，必须从环保技术创新上下功夫，常用的物理法、化学法已适应不了环保要求，而当前的生化法、膜技术、多效蒸发器，优势相当突出， 而缺点也不可回避。

1、生化法处理工艺

　　生化法在处理废水中作出了历史性贡献，由于其处理量大、低运行成本、便于管理维护，被广泛采用，遇到问题后，在生化范围内又出现了 A2/O，或厌氧、缺氧、好氧交替或多次重复使用。

　　对于低分子、低色度、低味、低毒的有机物，如生活污水，采用 A/O 工艺一般可达到一级 A 排放标准。但对于 COD 高、氨氮高、磷高、盐高，或工业废水进入后，原生化系统很难维持，出现达标困难，这是因为生化处理是靠微生物的酶转化进行的，即微生物的合成功能和分解功能，微生物自身娇嫩，必须保证生存和繁殖条件，欲消化污染因子，对废水的成分、PH 值、温度、泥龄、碳源、氮源都要严格保证，否则硝化菌、反硝化菌、聚磷菌的质和量保证不了， 生化处理就不能正常进行，纠其原因是微生物的酶转化能力是有限的，遇到高COD、高氨氮、高磷、高盐，通俗一点讲，微生物的作用就像剥洋葱一样，对其表层或可溶性，分子量微小的有点作用，遇到大分子、长链分子、或色重、味重、有毒的有机物，微生物非但消化不了，反而造成死亡，因此生化处理是有条件的，不是无所不能的。

2、生化+膜技术处理工艺

　　当前国内不少水处理厂在好氧段加入MBR 生物膜，在进膜初期(3-5 月内)， 出水达到COD<30mg/L、磷<0.2mg/L、氨氮<3mg/L，很容易实现，但超过 5 个月， 排水水量减小，水质变坏，主要原因是MBR 是过滤技术，微孔只有0.02～0.04μm， 只能使水分子、溶性颗粒、一价重金属离子通过，采取物理渗透作用，当污泥、

　　微生物团、高分子有机物累积在微孔入口处，渗透力消失，过滤作用很快失去， 希望表面好氧、内部厌氧的局面难以维持，特别是国产膜寿命 2-3 年，投资费用很高，设计规模 3000T/d，MBR 费用须 300 万元左右，设计规模 5 万吨/天， MBR 费用需 8 千万元左右。

　　为使 MBR 正常运行，一般一年要维修两次以上，或酸洗、或更换膜片，又增加维修费用。也有人采用磁粉(即 MBBR)冲刷膜表面而防堵，结果造成膜片寿命缩短，同时还增加了污泥量。

　　事实证明，MBR 的应用动机好，效果并不好，在水处理中采用任何过滤技术都是行不通的。

3、膜技术及多效蒸发器处理工艺

　　凡采用膜技术，如超滤、反渗透、纳滤、MBR 等，对高浓度废水处理时，都遇到同一问题，即 40%的废水通过了，仍还有 60%的废水在膜前未通过，这部分水处理起来难度更大，只好采用多效蒸发器进行固液分离，虽可解决少量废水排放问题，但后遗症很大：⑴投资费用高，某家化工企业处理量 10T/h，四效蒸发器投资 4000 万元，运行费用 120 元/吨水。⑵分离后的水不允许高空排放， 只能冷凝下来，不少用户反映氨氮仍然超标。⑶若废水含有轻金属，如钠、钙、镁同时存在，蒸发器管道内轻金属沉淀，引起晶体膨胀使管道常爆裂，被迫停机维修。这就说明采用多效蒸发器是无奈之举，且多数用户是承受不起的。

4、超强氧化还原废水处理装置(CYH 法)

　　由于生态环境恶化和环保技术的要求，我公司独立研制开发了“超强氧化还原废水处理装置”(CYH 法)，涵盖了高频电絮凝和高频电芬顿两种工艺，核心是高频直流电化学，该技术对污染因子的分子结构，具有开环断链——氧化还原——脱色脱臭脱毒——深度气浮——深度絮凝五项功能，这有赖于极板反应、催化反应、高频反应，在这三项综合反应作用下，在直流电场中产生了原生态的氢离子、氧离子、氢氧根离子、羟基自由基[·OH]，同时产生了强大的离子流呈万级数增加。

　　实践证明，对各种有机物和重金属废水，特别是难降解的有机物，废水治理都取得了很好效果。

　　某垃圾渗滤液处理 COD8756mg/L，采用高频电絮凝+生化处理(A/O工艺)， 处理结果 COD<20mg/L、重金属未检出、总氮<0.03mg/L、粪大肠菌群<120个， 运行费用 5 元/吨水，污泥生成量 6 公斤/吨水(干泥)。

　　某电镀厂废水处理，含铬、镍、铜离子，采用高频电絮凝技术，一次性处理后，Cr+6 60.8mg/L 降为 0.032mg/L、Ni+2 21.5mg/L 降为 0.05mg/L、Cu+2 2mg/L 降为 0.014mg/L、COD150mg/L 降为 24mg/L，产生污泥量 3 公斤/吨水(干泥)，运行费用 2 元/吨水。

　　某焦化厂废水处理，采用高频电絮凝+高频电芬顿+生化(A/O 工艺)，处理结果：COD20000mg/L 降为 60mg/L、色度 500 降为 5(倍)、SS350mg/L 降为 10mg/L， 运行费用 13 元/吨水，污泥生成量 5 公斤/吨水(干泥)。

　　某养牛场废水处理，采用高频电絮凝+生化(A/O工艺)，处理结果：

　　COD6395mg/L 降为 40mg/L、总磷 5mg/L 降为 0.03mg/L、SS250mg/L 降为 3mg/L， 运行费用 2.3 元/吨水。

　　某矿渣废水处理，采用高频电芬顿处理，处理结果：总砷2.2mg/L降为0.3mg/L、总铅 2mg/L 降为 0.03mg/L、总镉 0.3mg/L 降为 0.001mg/L，运行费用2.5元/吨水。

　　某医药废水处理，含苯类、杂苯类、吗啉、采用四级高频电芬顿+生化(A/O 工艺)，处理结果：COD98666mg/L 降为 300mg/L，氨氮 2558mg/L 降至 16mg/L， 全盐 85000mg/L 降至 1900mg/L，达到进管网标准，运行费用 35.5 元/吨水。

　　某印染废水处理，采用二级高频电芬顿+生化(A/O 工艺)，处理结果： COD2100mg/L 降为 100mg/L、氨氮 750mg/L 降为 100mg/L、磷 155mg/L 降为1.5mg/L，达到进管网标准，运行费用 20 元/吨水。

　　上述实例证明：高频直流电化学技术，在废水治理中显示了强大的功能， 对于重金属废水采用高频电絮凝技术，一次即可达到表三标准。对于各种有机废水采用一级、多级，或电絮凝和电芬顿混合使用，皆可稳定达标排放。

处理工艺及机理：

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　　·当废水中 COD 较高时，在高频直流电场中，对有机分子直接开环断链， 使大分子变为小分子、使长链分子变为短链分子，同时被氧化絮凝下来。

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当废水中有氨氮时，在高频直流电场中，首先使氨氮分解，有机氮被氧化成无机氮，生成硝酸盐和亚硝酸盐沉淀。

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当废水中含磷时，在原生态氧和羟基自由基[·OH]作用下，有机磷变为 无机磷，偏磷氧化成正磷沉淀下来。

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当废水全盐较高时，采用多级高频电絮凝，在强大裹挟作用下，全盐去除率可达 95%以上。

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当废水中含有重金属时，由于强氧化作用在调整 PH 值后，混合重金属离子可一并去除，一次处理可达到表三标准。

　　综上所述，在高频直流电场条件下，使废水中的有机态变为无机态，不仅使 COD 大大降低，而且使废水的水解酸化能力大大提高，为生化创造了最佳条件。

　　高频直流电化学技术的问世，着眼于改变有机分子的结构，使废水处理由复杂变为简单，由不可能变为可能，由不可进生化变为顺利进生化，由一级A排放标准提标改造为地表水Ⅲ、Ⅳ类标准成为现实，且占地面积小、投资省、易管理维修、使用寿命长、处理费用低等优势，在环保治理中将会产生巨大的社会效益、经济效益和环境效益。

　　被采访人：高级工程师、发明人：梁凤鸣，新乡市天盛环保公司董事长，1963 年毕业于华中科技大学，工程物理系核物理专业