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兩會特別報道:超強氧化還原廢水處理裝置破解廢水處理難題

日期:2021-03-09 22:44 作者:丝瓜草莓芭乐鸭脖绿巨人化工廢水處理







獲獎榮譽:2016 年 8 月通過國家級科技評價,結論“達到國際先進水平”.
 
2018 年 8 月獲環保部·環科學會“優秀環保技術應用獎”,並列入2018 年度“環保科技創新應用目錄”. 榮獲三項國家專利證書。
 
適用範圍:用於處理各種有機廢水和各種重金屬廢水,確保廢水處理穩定達標並提標改造。
 
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改革開發四十年,我國經濟呈現高速發展,同時生態環境也遭到嚴重破壞, 特別是地表水及地下水遭到嚴重威脅。2019 年三部委聯合發文[2019]52 號,要求近三年城鎮汙水提質增效,以便遏製環境惡化的趨勢。
 
相當一段時間,環境治理滯後,環保技術仍停留在傳統工藝及方法上,造成廢水治理遇到很多瓶頸和困難,一方麵廢水成份越來越複雜,汙染因子突顯高分子、複合型大分子有機物,這部分有機分子極易溶解水,卻很難被氧化;另一方麵環保技術魚目混珠,不經濟、不可靠、不成熟的技術還很有市場,造成處理工藝越搞越複雜,投資費用越來越高,運行費用越來越高,給國家和用戶造成很大負擔。
 
解決上述問題,必須從環保技術創新上下功夫,常用的物理法、化學法已適應不了環保要求,而當前的生化法、膜技術、多效蒸發器,優勢相當突出, 而缺點也不可回避。
 
1、生化法處理工藝
 
生化法在處理廢水中作出了曆史性貢獻,由於其處理量大、低運行成本、便於管理維護,被廣泛采用,遇到問題後,在生化範圍內又出現了 A2/O,或厭氧、缺氧、好氧交替或多次重複使用。
 
對於低分子、低色度、低味、低毒的有機物,如生活汙水,采用 A/O 工藝一般可達到一級 A 排放標準。但對於 COD 高、氨氮高、磷高、鹽高,或工業廢水進入後,原生化係統很難維持,出現達標困難,這是因為生化處理是靠微生物的酶轉化進行的,即微生物的合成功能和分解功能,微生物自身嬌嫩,必須保證生存和繁殖條件,欲消化汙染因子,對廢水的成分、PH 值、溫度、泥齡、碳源、氮源都要嚴格保證,否則硝化菌、反硝化菌、聚磷菌的質和量保證不了, 生化處理就不能正常進行,糾其原因是微生物的酶轉化能力是有限的,遇到高COD、高氨氮、高磷、高鹽,通俗一點講,微生物的作用就像剝洋蔥一樣,對其表層或可溶性,分子量微小的有點作用,遇到大分子、長鏈分子、或色重、味重、有毒的有機物,微生物非但消化不了,反而造成死亡,因此生化處理是有條件的,不是無所不能的。
 
2、生化+膜技術處理工藝
 
當前國內不少水處理廠在好氧段加入MBR 生物膜,在進膜初期(3-5 月內), 出水達到COD<30mg/L、磷<0.2mg/L、氨氮<3mg/L,很容易實現,但超過 5 個月, 排水水量減小,水質變壞,主要原因是MBR 是過濾技術,微孔隻有0.02~0.04μm, 隻能使水分子、溶性顆粒、一價重金屬離子通過,采取物理滲透作用,當汙泥、
 
微生物團、高分子有機物累積在微孔入口處,滲透力消失,過濾作用很快失去, 希望表麵好氧、內部厭氧的局麵難以維持,特別是國產膜壽命 2-3 年,投資費用很高,設計規模 3000T/d,MBR 費用須 300 萬元左右,設計規模 5 萬噸/天, MBR 費用需 8 千萬元左右。
 
為使 MBR 正常運行,一般一年要維修兩次以上,或酸洗、或更換膜片,又增加維修費用。也有人采用磁粉(即 MBBR)衝刷膜表麵而防堵,結果造成膜片壽命縮短,同時還增加了汙泥量。
 
事實證明,MBR 的應用動機好,效果並不好,在水處理中采用任何過濾技術都是行不通的。
 
3、膜技術及多效蒸發器處理工藝
 
凡采用膜技術,如超濾、反滲透、納濾、MBR 等,對高濃度廢水處理時,都遇到同一問題,即 40%的廢水通過了,仍還有 60%的廢水在膜前未通過,這部分水處理起來難度更大,隻好采用多效蒸發器進行固液分離,雖可解決少量廢水排放問題,但後遺症很大:⑴投資費用高,某家化工企業處理量 10T/h,四效蒸發器投資 4000 萬元,運行費用 120 元/噸水。⑵分離後的水不允許高空排放, 隻能冷凝下來,不少用戶反映氨氮仍然超標。⑶若廢水含有輕金屬,如鈉、鈣、鎂同時存在,蒸發器管道內輕金屬沉澱,引起晶體膨脹使管道常爆裂,被迫停機維修。這就說明采用多效蒸發器是無奈之舉,且多數用戶是承受不起的。
 
4、超強氧化還原廢水處理裝置(CYH 法)
 
由於生態環境惡化和環保技術的要求,我公司獨立研製開發了“超強氧化還原廢水處理裝置”(CYH 法),涵蓋了高頻電絮凝和高頻電芬頓兩種工藝,核心是高頻直流電化學,該技術對汙染因子的分子結構,具有開環斷鏈——氧化還原——脫色脫臭脫毒——深度氣浮——深度絮凝五項功能,這有賴於極板反應、催化反應、高頻反應,在這三項綜合反應作用下,在直流電場中產生了原生態的氫離子、氧離子、氫氧根離子、羥基自由基[·OH],同時產生了強大的離子流呈萬級數增加。
 
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實踐證明,對各種有機物和重金屬廢水,特別是難降解的有機物,廢水治理都取得了很好效果。
 
某垃圾滲濾液處理 COD8756mg/L,采用高頻電絮凝+生化處理(A/O工藝), 處理結果 COD<20mg/L、重金屬未檢出、總氮<0.03mg/L、糞大腸菌群<120個, 運行費用 5 元/噸水,汙泥生成量 6 公斤/噸水(幹泥)。
 
某電鍍廠廢水處理,含鉻、鎳、銅離子,采用高頻電絮凝技術,一次性處理後,Cr+6 60.8mg/L 降為 0.032mg/L、Ni+2 21.5mg/L 降為 0.05mg/L、Cu+2 2mg/L 降為 0.014mg/L、COD150mg/L 降為 24mg/L,產生汙泥量 3 公斤/噸水(幹泥),運行費用 2 元/噸水。
 
某焦化廠廢水處理,采用高頻電絮凝+高頻電芬頓+生化(A/O 工藝),處理結果:COD20000mg/L 降為 60mg/L、色度 500 降為 5(倍)、SS350mg/L 降為 10mg/L, 運行費用 13 元/噸水,汙泥生成量 5 公斤/噸水(幹泥)。
 
某養牛場廢水處理,采用高頻電絮凝+生化(A/O工藝),處理結果:
 
COD6395mg/L 降為 40mg/L、總磷 5mg/L 降為 0.03mg/L、SS250mg/L 降為 3mg/L, 運行費用 2.3 元/噸水。
 
某礦渣廢水處理,采用高頻電芬頓處理,處理結果:總砷2.2mg/L降為0.3mg/L、總鉛 2mg/L 降為 0.03mg/L、總鎘 0.3mg/L 降為 0.001mg/L,運行費用2.5元/噸水。
 
某醫藥廢水處理,含苯類、雜苯類、嗎啉、采用四級高頻電芬頓+生化(A/O 工藝),處理結果:COD98666mg/L 降為 300mg/L,氨氮 2558mg/L 降至 16mg/L, 全鹽 85000mg/L 降至 1900mg/L,達到進管網標準,運行費用 35.5 元/噸水。
 
某印染廢水處理,采用二級高頻電芬頓+生化(A/O 工藝),處理結果: COD2100mg/L 降為 100mg/L、氨氮 750mg/L 降為 100mg/L、磷 155mg/L 降為1.5mg/L,達到進管網標準,運行費用 20 元/噸水。
 
上述實例證明:高頻直流電化學技術,在廢水治理中顯示了強大的功能, 對於重金屬廢水采用高頻電絮凝技術,一次即可達到表三標準。對於各種有機廢水采用一級、多級,或電絮凝和電芬頓混合使用,皆可穩定達標排放。
 
處理工藝及機理:
 
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·當廢水中 COD 較高時,在高頻直流電場中,對有機分子直接開環斷鏈, 使大分子變為小分子、使長鏈分子變為短鏈分子,同時被氧化絮凝下來。
 
·當廢水中有氨氮時,在高頻直流電場中,首先使氨氮分解,有機氮被氧化成無機氮,生成硝酸鹽和亞硝酸鹽沉澱。
 
·當廢水中含磷時,在原生態氧和羥基自由基[·OH]作用下,有機磷變為 無機磷,偏磷氧化成正磷沉澱下來。
 
·當廢水全鹽較高時,采用多級高頻電絮凝,在強大裹挾作用下,全鹽去除率可達 95%以上。
 
·當廢水中含有重金屬時,由於強氧化作用在調整 PH 值後,混合重金屬離子可一並去除,一次處理可達到表三標準。
 
綜上所述,在高頻直流電場條件下,使廢水中的有機態變為無機態,不僅使 COD 大大降低,而且使廢水的水解酸化能力大大提高,為生化創造了最佳條件。
 
高頻直流電化學技術的問世,著眼於改變有機分子的結構,使廢水處理由複雜變為簡單,由不可能變為可能,由不可進生化變為順利進生化,由一級A排放標準提標改造為地表水Ⅲ、Ⅳ類標準成為現實,且占地麵積小、投資省、易管理維修、使用壽命長、處理費用低等優勢,在環保治理中將會產生巨大的社會效益、經濟效益和環境效益。
 
被采訪人:高級工程師、發明人:梁鳳鳴,新鄉市丝瓜草莓芭乐秋葵黄瓜向日葵環保公司董事長,1963 年畢業於華中科技大學,工程物理係核物理專業

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