寿光人喝上 “放心水” 背后:张乐华教授团队技术让5万吨污水达标,滋养家门口的河

“传统臭氧催化工艺就像‘钝刀割肉’,催化剂损耗快、臭氧利用率不足 30%,处理高难度污水时常常力不从心。” 华东理工大学张乐华教授的实验室里,一排标注着 “2015-2024” 的反应器见证了技术突围的艰辛。作为环境工程领域深耕二十余年的专家,张乐华教授团队早在十余年前就瞄准了臭氧氧化技术的痛点 —— 如何让强氧化性的臭氧分子精准 “攻击” 污染物,而非白白损耗。

这场研发攻坚战始于电极材料的突破。“我们尝试了 37 种电极组合,最终锁定钛基二氧化锡涂层阳极与钛网阴极的搭配,这种结构能在电场中激发臭氧产生羟基自由基,氧化能力是普通臭氧的 10 倍以上。” 张乐华指着装置核心部件解释道。更关键的创新在于 “无催化剂” 设计:通过优化电极间距与电流密度,使反应器在无需添加任何固体催化剂的情况下,实现臭氧利用率提升至 85% 以上,解决了传统工艺中催化剂失活、二次污染的行业难题。

随后,苏州市世业环保科技有限公司与张乐华教授团队达成产学研合作,将实验室成果转化为工业化装置。“仅中试阶段就处理了超过 10 万吨实际污水,COD 去除率稳定在 72% 以上,完全满足准 Ⅲ 类水标准要求。” 企业技术总监回忆道,这套集成了智慧控制系统的装置,能实时调节电场参数适配水质波动,为大规模应用奠定了基础。

日处理 5 万吨污水,准Ⅲ类水滋养弥河生态

在寿光城西污水处理厂的中控室屏幕上,一组数据格外醒目:进水 COD 浓度 85mg/L,经过 “A2/O + 电化学臭氧 + 活性焦吸附” 工艺处理后,出水 COD 稳定在 18mg/L,远低于 20mg/L 的准 Ⅲ 类水限值。自今年初该装置正式投用以来,这座全国县级市首个 5 万吨级准 Ⅲ 类污水处理厂,实现了处理能力的质的飞跃。

“过去依赖臭氧催化剂时,每月更换成本就要 20 多万元,还得处理废弃催化剂的环保问题。” 江苏海峡环保科技发展有限公司总经理助理王晓梅算了一笔账,张乐华教授团队研发的装置不仅省去了催化剂采购与处置费用,更使单位污水处理电耗降低 12%,按日处理 5 万吨规模计算,年运营成本可节省近 300 万元。

更深远的价值体现在生态效益上。处理后的尾水通过 20 公里管网注入弥河上游,每天为这条寿光 “母亲河” 补充 5 万吨生态用水。在弥河沿岸湿地,曾经因缺水萎缩的芦苇荡重现生机,监测数据显示,河流水体透明度较去年提升 40%,鱼类种群数量增加 23 种。“以前夏天路过河边总有些异味,现在能看到水鸟栖息,傍晚散步的人也多了。” 家住王家大庄村的村民李大爷真切感受到了水质变化带来的生活改善。

产学研融合典范,为治污提供 “寿光样板”

“这套装置的成功应用,打破了高端污水处理设备依赖进口的局面。” 潍坊市生态环境局寿光分局生态科科长苗光健指出,该技术不仅适配市政污水,更在高盐工业废水处理中展现潜力 —— 在寿光当地化工企业的试点中,其对难降解有机物的去除率较传统工艺提高 35%。

对于张乐华团队教授而言,这项成果是产学研深度融合的缩影。“企业的中试基地解决了实验室到工业化的‘最后一公里’,而高校的基础研究为技术迭代提供支撑。” 张乐华教授透露,目前团队已针对海水淡化浓水处理开发出第二代装置,臭氧利用率有望突破 90%。

在寿光市污水处理率已达 98% 的基础上,该技术的推广正推动当地形成 “污水净化 — 生态补水 — 工业回用” 的闭环体系。据规划,明年寿光将在 3 座污水处理厂推广该技术,预计每年可减少化学药剂使用量 200 吨,节约水资源 1800 万吨。正如张乐华在装置投用仪式上所言:“好的环保技术既要能净化水质,更要能让生态效益、经济效益与民生福祉同步提升。”(文/陈楚秋)