超強(qiáng)氧化還原（CYH法）技術(shù)，使污水處理再無(wú)后顧之憂

在深入實(shí)施“十四五”規(guī)劃關(guān)鍵之年。堅(jiān)持科技創(chuàng)新是我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)全局中的核心地位，把科技自立自強(qiáng)作為國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐。改革開放以來(lái)，國(guó)家涌現(xiàn)出一大批敢闖敢干、勇于創(chuàng)新的企業(yè)家，他們不忘初心，砥礪奮進(jìn)，發(fā)揚(yáng)愛國(guó)奮斗精神，展示了新時(shí)代企業(yè)家的獨(dú)特風(fēng)采。在2022年兩會(huì)期間特以《兩會(huì)關(guān)注：解碼科技創(chuàng)新》為題材，特報(bào)道在科技戰(zhàn)線上作出突出貢獻(xiàn)的科技工作者及科技前沿技術(shù)。

改革開放40多年來(lái)，國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，同時(shí)，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染，地表水及地下水也受到嚴(yán)重威脅。

2019年～2021年，住建部、環(huán)保部、國(guó)家發(fā)改委聯(lián)合下文，提出對(duì)城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動(dòng)方案，要求“加快補(bǔ)齊城鎮(zhèn)污水收集和處理設(shè)施短板，盡快實(shí)現(xiàn)污水管網(wǎng)全覆蓋、全收集、全處理”，以便保護(hù)生態(tài)環(huán)境，遏制生態(tài)環(huán)境惡化勢(shì)頭，為持續(xù)推進(jìn)污水處理提質(zhì)增效打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

首先是生活污水，由于城鎮(zhèn)化發(fā)展，城市人口導(dǎo)致生活污水排放量增加，生活污水處理場(chǎng)及其管網(wǎng)建設(shè)速度滯后。其次是工業(yè)廢水，由于各行各業(yè)新技術(shù)、新材料、新產(chǎn)品、新工藝不斷創(chuàng)新、改進(jìn)，廢水成分復(fù)雜，廢水呈現(xiàn)高COD、高氨氮、高磷、高鹽、高重金屬特征，且污染因子呈現(xiàn)分子量大、分子鏈長(zhǎng)，極易溶于水，很難被氧化，處理難度大大增加。再有就是黑臭水（常年遺留水），由于城鎮(zhèn)改造、企業(yè)搬遷、停產(chǎn)、改建、渠改等因素，常年遺留下來(lái)的黑臭水直接影響生態(tài)環(huán)境。

近期國(guó)家發(fā)改委和住建部出臺(tái)了《“十四五”城鎮(zhèn)污水處理及資源化利用發(fā)展規(guī)劃》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》），要求2025年前消除生活污水直排口和收集處理空白區(qū)。集中收集率城市要求70%以上，縣城達(dá)到95%以上，處理后達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。強(qiáng)調(diào)補(bǔ)短板、強(qiáng)弱項(xiàng)、破難題，其核心是提標(biāo)改造，促使污水處理出現(xiàn)新局面。

目前，全國(guó)已建成污水處理廠427座，但污水增加量遠(yuǎn)大于污水處理量，供求矛盾很大。在城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快、水資源緊缺、水污染加劇背景下，國(guó)家日益重視環(huán)境保護(hù)，政府除推出污水治理資源化利用外，將推出更多治理項(xiàng)目。

同時(shí)，中國(guó)污水處理業(yè)迅速成長(zhǎng)，目前規(guī)模以上企業(yè)有336家，其中國(guó)營(yíng)、民營(yíng)、外企的環(huán)保企業(yè)數(shù)量達(dá)到96%。公開資料顯示，2018年污水處理行業(yè)形成產(chǎn)值614億元，預(yù)計(jì)2024年將達(dá)到1400億元。農(nóng)村在2020年產(chǎn)值達(dá)到844億元，處理率為30%；2035年產(chǎn)值將達(dá)到1305億元，處理率為58%。

國(guó)情表明我國(guó)環(huán)保事業(yè)任重道遠(yuǎn)，落實(shí)《規(guī)劃》的要求，核心問題是提標(biāo)改造，不斷提高污水處理的核心技術(shù)，以滿足各種污水處理要求。

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，生態(tài)環(huán)境遭到極大威脅，一方面廢水成分越來(lái)越復(fù)雜，污染因子突顯高分子、復(fù)合型大分子有機(jī)物，這部分有機(jī)分子極易溶解水，卻很難被氧化；另一方面環(huán)保技術(shù)魚目混珠，不經(jīng)濟(jì)、不科學(xué)、不成熟的技術(shù)還很有市場(chǎng)，環(huán)保新技術(shù)、新工藝、新材料、新產(chǎn)品受到觀念和體制的制約，出現(xiàn)投資高不見效、提標(biāo)改造換湯不換藥、專家論證和招投標(biāo)走過(guò)場(chǎng)等現(xiàn)象，造成處理工藝越搞越復(fù)雜，投資費(fèi)用越來(lái)越高，運(yùn)行費(fèi)用越來(lái)越高，給國(guó)家和用戶造成很大負(fù)擔(dān)。

解決上述問題，必須從環(huán)保技術(shù)創(chuàng)新上下功夫，常用的物理法、化學(xué)法已適應(yīng)不了環(huán)保要求，而當(dāng)前的生化法、膜技術(shù)、多效蒸發(fā)器處理工藝，雖然優(yōu)勢(shì)突出，缺陷也不可回避。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)污水處理工藝繁多生化法在處理廢水中作出了歷史性貢獻(xiàn)，由于其處理量大、低運(yùn)行成本、便于管理維護(hù)，被廣泛采用，遇到問題后，在生化范圍內(nèi)又出現(xiàn)了A2/O，或厭氧、缺氧、好氧交替或多次重復(fù)使用。

對(duì)于低分子、低色度、低味、低毒的有機(jī)物，如生活污水，采用A/O工藝一般可達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。但對(duì)于COD高、氨氮高、磷高、鹽高，或工業(yè)廢水進(jìn)入后，原生化系統(tǒng)很難維持，出現(xiàn)達(dá)標(biāo)困難，這是因?yàn)樯幚硎强课⑸锏拿皋D(zhuǎn)化進(jìn)行的，必須保證生存和繁殖條件，欲消化污染因子，對(duì)廢水的成分、PH值、溫度、泥齡、碳源、氮源都要嚴(yán)格保證，否則硝化菌、反硝化菌、聚磷菌的質(zhì)和量保證不了，生化處理就不能正常進(jìn)行，究其原因是微生物的酶轉(zhuǎn)化能力是有限的，不是無(wú)所不能的。

技術(shù)處理工藝也是常用工藝之一，當(dāng)前國(guó)內(nèi)不少水處理廠在好氧段加入MBR生物膜，在進(jìn)膜初期（3月～5月內(nèi)），出水達(dá)到COD<30mg/L、磷<0.2mg/L、氨氮<3mg/L，很容易實(shí)現(xiàn)，但超過(guò)5個(gè)月，排水量減小，水質(zhì)變壞，主要原因是MBR是過(guò)濾技術(shù)，微孔只有0.02～0.05μm，只能使水分子、溶性顆粒、一價(jià)重金屬離子通過(guò)，采取的是物理滲透作用，當(dāng)污泥、微生物團(tuán)、高分子有機(jī)物累積在微孔入口處，滲透力消失，過(guò)濾作用很快失去，希望表面好氧、內(nèi)部厭氧的局面難以維持，特別是國(guó)產(chǎn)膜壽命2年～3年，投資費(fèi)用很高，設(shè)計(jì)規(guī)模3000T/d，MBR費(fèi)用需300萬(wàn)元左右，設(shè)計(jì)規(guī)模5萬(wàn)噸/天，MBR費(fèi)用需8000萬(wàn)元左右。

為使MBR正常運(yùn)行，一般一年要維修兩次以上，或酸洗，或更換膜片，維修費(fèi)用增加。

事實(shí)證明，MBR的應(yīng)用動(dòng)機(jī)好，效果并不好，在水處理中采用任何過(guò)濾技術(shù)都是行不通的。

膜技術(shù)及多效蒸發(fā)器處理工藝同樣是有利有弊，凡采用膜技術(shù)，如超濾、反滲透、納濾、MBR等，對(duì)高濃度污水處理時(shí)，都遇到同一問題，即40%的廢水通過(guò)了，仍還有60%的污水在膜前未通過(guò)，這部分水處理起來(lái)難度更大，只好采用多效蒸發(fā)器進(jìn)行固液分離。雖可解決少量污水排放問題，但后遺癥很大：投資費(fèi)用高。

由于生態(tài)環(huán)境惡化和環(huán)保技術(shù)的要求，新鄉(xiāng)市天盛環(huán)保公司擺脫舊的觀念和工藝，從分子結(jié)構(gòu)入手，獨(dú)立研制開發(fā)了“超強(qiáng)氧化還原廢水處理裝置”（簡(jiǎn)稱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(xué)，該技術(shù)對(duì)污染因子的分子結(jié)構(gòu)，具有開環(huán)斷鏈——氧化還原——脫色脫臭脫毒——深度氣浮——深度絮凝五項(xiàng)功能，這有賴于極板反應(yīng)、催化反應(yīng)、高頻反應(yīng)，在這三項(xiàng)綜合反應(yīng)作用下，在直流電場(chǎng)中產(chǎn)生了原生態(tài)的氫離子、氧離子、氫氧根離子、羥基自由基[·OH]，同時(shí)產(chǎn)生了強(qiáng)大的離子流呈萬(wàn)級(jí)數(shù)增加，在國(guó)內(nèi)廢水治理方面是一項(xiàng)重大技術(shù)變革。

通過(guò)實(shí)踐證明，對(duì)各種有機(jī)物和重金屬?gòu)U水，特別是難降解的有機(jī)物，廢水治理都取得了良好效果。

采用CYH法處理技術(shù)，在廢水治理中顯示了強(qiáng)大的功能，對(duì)于重金屬?gòu)U水采用高頻電絮凝技術(shù)，一次即可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于各種有機(jī)廢水采用一級(jí)、多級(jí)，或電絮凝和電芬頓混合使用，皆可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

CYH法處理工藝機(jī)理包括極板反應(yīng)，利用污水中的水分子產(chǎn)生原生態(tài)氧離子、氫離子、氫氧根離子，使有機(jī)分子被分離；通過(guò)高頻反應(yīng)，高帶電負(fù)荷的能量，在電解場(chǎng)游離中，使有機(jī)分子被切割、瓦解，大分子被分解為小分子，長(zhǎng)鏈被切割為短鏈；由催化反應(yīng)，利用極板析出的亞鐵離子，直接催化雙氧水產(chǎn)生高氧化電位的羥基自由基[·OH]，使有機(jī)成分被氧化。與化學(xué)芬頓相比，可連續(xù)運(yùn)行，運(yùn)行成本大大降低。

當(dāng)廢水中COD較高時(shí)，在高頻直流電場(chǎng)中，對(duì)有機(jī)分子直接開環(huán)斷鏈，使大分子變?yōu)樾》肿?、使長(zhǎng)鏈分子變?yōu)槎替湻肿?，同時(shí)被氧化絮凝下來(lái)。

當(dāng)廢水中有氨氮時(shí)，在高頻直流電場(chǎng)中，首先使氨氮分解，生成二氧化碳和水，其中有機(jī)氮被氧化成無(wú)機(jī)氮，生成硝酸鹽和亞硝酸鹽沉淀。

當(dāng)廢水中含磷時(shí)，在原生態(tài)氧和羥基自由基[OH]作用下，有機(jī)磷變?yōu)闊o(wú)機(jī)磷，偏磷氧化成正磷沉淀下來(lái)。

當(dāng)廢水全鹽較高時(shí)，采用多級(jí)高頻電絮凝，在強(qiáng)大裹挾作用下，全鹽去除率可達(dá)95%以上。

當(dāng)廢水中含有重金屬時(shí)，由于強(qiáng)氧化作用在調(diào)整ph值后，混合重金屬離子可一并去除，一次處理可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

綜上所述，在CYH法作用下，使廢水中的有機(jī)態(tài)變?yōu)闊o(wú)機(jī)態(tài)，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(chuàng)造了最佳條件。

1.該工藝原則上少加藥或不加藥。根據(jù)廢水狀況可采用CYH法，達(dá)到治理廢水的目的。

2.不僅大大降低COD，提高水解酸化能力，同時(shí)除磷效果好（可將有機(jī)磷氧化成無(wú)機(jī)磷，將偏磷氧化成正磷降解下來(lái)）；除氨氮效果好（可分解、氧化、氣浮，使氨氮分解，有機(jī)氮氧化成無(wú)機(jī)氮，將其降解下來(lái)）；脫鹽效果好（有極佳的分解、置換作用）。

3.該工藝占地面積小、投資省、易管理維修、運(yùn)行費(fèi)用低、污泥生成量少，關(guān)鍵零部件為進(jìn)口原裝件，主機(jī)使用壽命八年以上。

4.該工藝的問世，使各水處理場(chǎng)提標(biāo)改造成為現(xiàn)實(shí)，采用該技術(shù)原生化處理不變，或者省去厭氧段處理，可使排水達(dá)到地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。

該裝置適用于各種重金屬及有機(jī)廢水治理，涉及行業(yè)如電鍍、乳化液、采礦、煤化、冶煉、化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥、電池行業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品加工、垃圾滲透液、礦山開采、印染、黑臭水等難以處理的有機(jī)廢水的實(shí)例證明，CYH 法技術(shù)對(duì)各種有機(jī)物和重金屬?gòu)U水，特別是難降解的有機(jī)物，廢水治理都取得了很好效果。

運(yùn)用該技術(shù)使廢水處理由復(fù)雜變?yōu)楹?jiǎn)單，由不可能變?yōu)榭赡埽刹豢蛇M(jìn)生化變?yōu)榭身樌M(jìn)生化，由一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)提標(biāo)改造為地表水Ⅲ、Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)成為現(xiàn)實(shí)，且占地面積小、投資省、易管理維修、使用壽命長(zhǎng)、處理費(fèi)用低等優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)2016年8月已獲國(guó)家級(jí)科技評(píng)價(jià)，結(jié)論“達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平”；2018年8月列入環(huán)保部·環(huán)科學(xué)會(huì)“優(yōu)秀環(huán)?？萍紕?chuàng)新實(shí)用成果目錄”，在環(huán)境治理中引起巨大反響。

在采訪中公司董事長(zhǎng)、高級(jí)工程師梁鳳鳴先生講到：按現(xiàn)有建筑設(shè)計(jì)院水處理概算為依據(jù)，以生活污水處理廠為例，日處理量2.5萬(wàn)噸，投資2.5億元；處理量10萬(wàn)噸，投資10億元。提標(biāo)改造時(shí)，日處理量2.5萬(wàn)噸，投資約1億元；提標(biāo)改造時(shí)，處理量10萬(wàn)噸，投資約4億元。對(duì)于工業(yè)廢水處理廠，視廢水狀況、投資費(fèi)用一般為生活污水處理場(chǎng)的2倍～4倍。采用CYH法，對(duì)于生活污水處理場(chǎng)，投資可節(jié)省50%；提標(biāo)改造可節(jié)省30%。運(yùn)行費(fèi)用可節(jié)省60%，對(duì)于工業(yè)污水處理場(chǎng)，降低投資費(fèi)用30%～50%，使投資費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用、提標(biāo)改造費(fèi)用大大節(jié)省。

超強(qiáng)氧化還原廢水處理裝置，即CYH法的問世，解決了廢水處理難題，開辟了廢水處理的先河，電解+生化已成為各種廢水處理的新模式，在廢水處理中取得巨大的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，市場(chǎng)前景將不可估量。

責(zé)任編輯/熊雪琴