零价铁和水反应(零价铁去除水体中的硝酸盐)

【技术猿】零价铁（Fe、Cu/Fe）与水解酸化耦合技术

水解酸化技术是难得的适用性较广的工业废水生物预处理技术。但它名称展示的却是生活或食品工业等易生化废水呈现的特征，即废水经兼性微生物的处理后，产生大量的小分子挥发性脂肪酸VFA，pH值下降。但在预处理一般工业废水时，如纺织印染废水，该工艺单元中pH并不下降，自然称之为“酸化”有些欠缺。由此，在污水处理一线的不少同仁处于直观感觉，怀疑水解酸化工艺的作用。水解酸化，据信是我国纺织界环保科研人员在上世纪七十年代的科研成果。不少研究成果表明，它有扎实的理论依据和可靠的效果，因此不能轻易否定该工艺。

水解酸化，从生物化学过程来看，它是“发酵”过程；即在微生物代谢过程中，得失电子的物质都是有机物。之所以处理工业废水时不产生有机酸，是水质原因，即进水中缺乏产生有机酸的前提物，如易降解的碳水化合物、蛋白质等。从这一角度，就容易理解它对工业污水的预处理作用：

1、水解作用

对于一些高聚物，在水解酸化段比在好氧生物段，“水解”作用进行得更充分，即“大分子变为小分子”，由此可生化性提高。如我们的研究，水解酸化处理实际印染废水中的PVA（聚乙烯醇），对降低聚合度有显著的作用，如图1；而好氧生物处理工艺对PVA的降解，明显弱于水解酸化过程，如图2；经过水解酸化预处理后，好氧生物处理去除有机物的效果明显提高。

这里要强调：有机物分子量的大小，并不是判断有机物可生化性的充分依据，影响可生化性的主要因素是有机物的性质。举例：硝基苯，分子量并不大，但它的好氧可生化性很差；溶解性淀粉，分子量并不小，但它的好氧可生化性很好。但对没有特征官能团的高聚物来说，分子量越小、可生化性越好，是一般规律。

2、生物还原作用

我们在“预处理”理论基础中，一再强调“还原”对转化毒害有机物的意义；我们同样认为：水解酸化作为工业废水的预处理工艺，其主要机理是对毒害有机物的还原作用。前面讲过，这是“发酵”过程，在这一过程中，有的有机物是电子供体，如易生物降解的碳水化合物等；有的有机物是电子受体，如具有吸电子基团（-NO2）的硝酸苯等，更容易接收电子，由此还原转换为好氧生物毒性小的有机物，如氨基苯酚、苯胺等物质，从而废水的可生化性得到提高。这方面已有大量的科研成果报道，其规律毋容置疑。

很多工业废水主要污染物并非有机高聚物，毒害有机物的存在，是影响生物处理的关键。因此，对于染料、医药、农药化工等精细化工业废水，水解酸化的“生物还原”作用，是其主要机理。同时，再次强调一句：对于上述精细化工废水，不宜采用不完全氧化法作为好氧生物预处理。

弄清了水解酸化机理后，零价铁与水解酸化耦合的优势，就很容易分析论证了，将在下次阐述。

本文数据，引自宋梦琪学位论文。

与水解酸化耦合——零价铁与生物耦合技术之一(2)

上次我们强调了水解酸化工艺对毒害有机物的“生物还原”作用，而零价铁（Fe、Cu/Fe）体系对毒害有机物可起到化学还原作用。因此，两种方法就有了工艺耦合的基础。

水解酸化，本质仍是生物法，毒害有机物对它仍然起到抑制作用；甚至高浓度的S2-离子，都会对水解酸化工艺产生严重破坏。而零价铁体系，却不存在上述问题；反而是在中性或偏碱性范围，零价铁腐蚀形成的氢氧化物或羟基氧化物滞留在铁表面（钝化和垢层），影响零价铁的还原作用。因此，水解酸化产酸，有利于零价铁的腐蚀（即化学还原）；而零价铁被腐蚀（氧化）过程中产生的Fe2+，可以形成溶解积很小的FeS沉淀，大幅度减少S2-浓度，保护水解酸化菌。这就是零价铁与水解酸化耦合形成的两大优点。还有其它的一些好处，如：pH中性时，微生物细胞表面带负电荷，Fe2+可对其表面改性，大大有利于微生物在载体表面的挂膜，对生物膜法很有利；充实的Fe2+，对微生物酶活性有好处。

可能会有同行从微生物学角度提出质疑：水解酸化并非严格的厌氧阶段；而硫酸还原菌是严格的厌氧菌，怎么可能在水解酸化池形成S2-呢？实际上，微生物并非如此听话，当长期供应含有大量硫酸根的废水、而水温又适宜时，硫酸还原菌就会大量生长，最终导致水解酸化段的破坏，见图5.

在土建结构上，水解酸化池、厌氧释磷池、反硝化池都是一样的，但它们的生化作用却有本质的区别，原因在于进池的水质、微生物来源的不同。

实例：某印染厂污水，B/C＜0.1，COD为1325mg/L，SO42-=460mg/L，PVA=375mg/L，pH为8.4（图中所谓催化铁为Cu/Fe系统，本文称之为零价铁系统）。零价铁与水解酸化耦合后的效果四张图中明确可见。

由图7说明：催化铁组微生物活性最高，说明催化铁对微生物生长有促进作用；催化铁- SO42-组和空白组中微生物活性基本持平，说明催化铁的加入大大削弱了硫化物的毒害抑制作用（本文数据，引自宋梦琪学位论文）。

零价铁与水解酸化耦合技术，到目前都没有得到大规模的应用。工程实施究竟有什么难点和问题呢？将在下次讨论。

来源：水气固环保技术合集

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