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

2021-03-05 18:18:56  来源:国际环保在线
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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。

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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。

·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。

·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。

·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。

·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。

(新媒体编辑:hz)
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