□ 梁凤鸣
改革开放40余年来，我国经济高速发展。与此同时，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，要求近3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，我国环境治理滞后，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，废水成分越来越复杂，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于水，却很难被氧化；另一方面，环保技术鱼目混珠，造成处理工艺越搞越复杂，投资费用与运行费用越来越高，给国家和用户造成很大负担。
笔者认为，解决上述问题，必须从环保技术创新上下功夫。传统的物理法、化学法已适应不了环保要求，当前的生化法、膜技术、多效蒸发器，优势相当突出，缺点也不可回避。而近几年新兴的以高频直流电化学为核心的“超强氧化还原废水处理装置”（CYH法），着眼于改变有机分子的结构，使废水处理由繁向简转变，且占地面积小、投资省、使用寿命长，能够产生巨大的社会效益、经济效益和环境效益。
传统环保技术的得失
针对废水处理，我国衍生的传统环保技术大致分为生化法处理工艺、生化+膜技术处理工艺、膜技术及多效蒸发器处理工艺等。在过去几十年环境整治的过程中，这些技术凭借各自的优异特性，立下了诸多“汗马功劳”，但也不可避免地暴露了一些缺点。
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、运行成本低、便于管理维护，因而得以广泛采用。
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。但当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、氮源都要严格把控，否则硝化菌、反硝化菌、聚磷菌的质量保证不了，生化处理就不能正常进行，究其原因在于微生物的酶转化能力是有限的。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。因此生化法处理工艺是有条件的，不是无所不能的。
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个月~5个月内)，出水达到COD<30mg/L、磷<0.2mg/L、氨氮<3mg/L，且很容易实现。但超过5个月，排水水量减小，水质变坏，主要原因在于MBR是过滤技术，微孔只有0.02μm～0.04μm，只能使水分子、溶性颗粒、一价重金属离子通过。采取物理渗透作用后，污泥、微生物团、高分子有机物会逐渐累积在微孔入口处，使得渗透力消失，过滤作用很快失去，表面好氧、内部厌氧的局面难以维持，特别是国产膜寿命一般维持在2年~3年，投资费用很高，且一般一年要维修两次以上，又增加维修费用。也有人采用磁粉(即MBBR)冲刷膜表面来防堵，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。
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，在处理高浓度废水时，都会遇到同一问题，即40%的废水通过了，仍有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，但后遗症严重。如投资费用高，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；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；若废水含有轻金属，如钠、钙、镁同时存在，就会导致蒸发器管道内轻金属沉淀，从而引起晶体膨胀，使管道爆裂，被迫停机维修。这说明采用多效蒸发器是无奈之举，且多数用户是承担不起的。
新兴技术的诞生
由于生态环境恶化和环保技术的要求，由笔者所在的新乡市天盛环保有限公司独立研制开发的“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]，同时使得强大的离子流呈万级数增加，废水治理因而取得了很好效果。
例如，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)，处理结果为：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)，处理结果为：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）。
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。
处理工艺及原理
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，一次处理即可达到标准。
综上所述，在高频直流电场条件下，废水中的有机态变为无机态，不但使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，在未来环保治理中，将占据一席之地。