工業(yè)廢水預(yù)處理工藝技術(shù)簡介
工業(yè)生產(chǎn)廢水污染物組成復(fù)雜，重金屬離子、苯系物、含硫有機(jī)化合物、雜環(huán)類有機(jī)物等多種污染物對(duì)微生物具有抑制甚至毒性作用，導(dǎo)致生物法處理效率低下甚至難以培養(yǎng)馴化。因此必須對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行有效的預(yù)處理，去除或降解微生物毒性雜質(zhì)，提高廢水的可生化性，滿足后段微生物的進(jìn)水要求，才能充分保證整體工藝的高效運(yùn)行，確保出水達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
工業(yè)廢水的物化預(yù)處理工藝主要包括混凝沉淀法、芬頓試劑法、臭氧氧化、微電解、電解法、光催化氧化以及高溫濕式氧化技術(shù)等。
混凝沉淀法主要針對(duì)懸浮物的去除，同時(shí)去除少量COD等，投資及處理費(fèi)用較低，但去除效果及適用范圍有限，對(duì)溶解性有機(jī)物去除率很低；
目前國內(nèi)大量應(yīng)用的芬頓試劑法是一種化學(xué)催化氧化工藝，對(duì)工業(yè)廢水中難生化有機(jī)廢水有一定的去除和提高可生化性的作用，但單位COD去除藥劑耗量大，運(yùn)行費(fèi)用高，污泥產(chǎn)量大，另外其適用范圍較小，對(duì)于污染物組成復(fù)雜、同時(shí)含有重金屬離子、絡(luò)合劑、雜環(huán)共軛有機(jī)雜質(zhì)的廢水，難以達(dá)到有效處理；
臭氧氧化法不會(huì)產(chǎn)生大量污泥，對(duì)污水脫色效果較好，但設(shè)備投資及運(yùn)行費(fèi)用都很高。臭氧氧化對(duì)濃度較高的工業(yè)廢水處理效果不佳，COD去除率很低，B/C改善效果不明顯，同時(shí)臭氧在使用過程中利用率很低，運(yùn)行成本高，同時(shí)對(duì)化工園區(qū)等低濃度、難生化有機(jī)廢水廢水同樣難以取得有效的COD去除率和明顯的可生化性提高；
電解法分電聚氣浮和三維電解兩種工藝，其中電聚氣浮技術(shù)（陽極溶解式電解）對(duì)SS、色度有一定去除作用，對(duì)廢水COD去除率較低，與加藥氣浮工藝相似，該法藥劑用量少，但電耗高。三維電解法實(shí)際是電解氧化法，采用不溶性陽極，利用電解作用對(duì)廢水中有機(jī)雜質(zhì)或重金屬離子進(jìn)行電解氧化-還原，去除部分COD、重金屬離子，但去除率較低，電解超電位及濃差極化現(xiàn)象導(dǎo)致系統(tǒng)電耗提高，運(yùn)行成本加大；
光催化氧化法在某些特定的有機(jī)廢水中處理效果明顯，效率高，但適用范圍有限，對(duì)于大多數(shù)污水尤其是高濁度、高色度廢水，影響光透過性本身較差時(shí)，處理效率低，對(duì)于工業(yè)園區(qū)等污染物種類多、成分復(fù)雜的綜合廢水，催化效果往往難以保證，無法達(dá)到有效凈化的目的。另外催化劑的品種和性能沒有形成系統(tǒng)，各種不同廢水要求的催化劑不同，難以達(dá)到理想的處理效果。
高溫濕式氧化工藝因?yàn)榉磻?yīng)在高溫、高壓等臨界條件下進(jìn)行，大多數(shù)有機(jī)污染物在高能態(tài)下活性增強(qiáng)，在曝氣供氧條件下與氧作用可以發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO2和H2O，凈化效率高，但能耗很大，反應(yīng)條件嚴(yán)酷，對(duì)設(shè)備要求高。由于設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用都很高，因此在實(shí)際工程中難以實(shí)施，尤其在提倡低碳、環(huán)保生活的現(xiàn)代社會(huì)，難以大規(guī)模應(yīng)用。
微電解污水凈化技術(shù)利用電池原理，不需外接電源，利用新型材料本身的電化學(xué)特性，對(duì)污水中各種雜質(zhì)進(jìn)行氧化-還原反應(yīng)，將重金屬離子還原為單質(zhì)、將有機(jī)長鏈有機(jī)物斷鏈、對(duì)環(huán)狀有機(jī)物進(jìn)行開環(huán)降解、對(duì)雜原子有機(jī)物如：巰基化合物、有機(jī)磷、有機(jī)氮及有機(jī)金屬化合物等有毒污染物進(jìn)行斷鏈、氧化還原等作用，使雜原子從有機(jī)鏈上斷開，有機(jī)硫上的硫原子最終被還原為硫根并與微電解的產(chǎn)物—鐵離子結(jié)合生成硫化鐵沉淀從廢水中分離去除，有機(jī)磷中的磷最終轉(zhuǎn)化為磷酸根與鐵離子結(jié)合生成磷酸鐵沉淀從水中分離，有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮、有機(jī)金屬化合物中的金屬元素轉(zhuǎn)化為氫氧化物（如鉛）或惰性重金屬單質(zhì)。
ZKFCM-III系列催化微電解材料具有廣泛的適用范圍，可以處理（1）電鍍/線路板/選礦山冶煉等含重金屬和絡(luò)合劑廢水（2）皮革/顏料等含Cr、Cd等重金屬及高濃度有機(jī)物的混合廢水（3）化工/制藥等含微生物毒性雜質(zhì)的高濃度有機(jī)廢水（4）石化/焦化/煤化工等難生化降解的高濃度有機(jī)廢水（5）醬油、醋、腌菜等高鹽高濃度有機(jī)廢水（6）含硫等雜環(huán)有機(jī)廢水（7）印染印花生產(chǎn)廢水（8）電泳涂裝及噴涂廢水等多種工業(yè)廢水的預(yù)處理（9）化工及各類工業(yè)園區(qū)的難生化降解的綜合廢水的預(yù)處理等。該技術(shù)適用范圍廣、去除單位COD（kg）運(yùn)行成本低、處理效果穩(wěn)定、管理方便。
各物化預(yù)處理工藝優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表
| 工藝對(duì)比 | 去除主要污染物 | 運(yùn)行費(fèi)用 | 投資 | COD去除率 |
| 加藥絮凝沉淀法 | SS、重金屬離子、COD、油 | 較高 | 低 | 低 |
| 芬頓催化氧化法 | COD、部分有毒難降解有機(jī)物 | 高 | 低 | 較低 |
| 臭氧氧化 | 溶解性有機(jī)物、有機(jī)物色度 | 很高 | 高 | 很低，不適合高濃度廢水 |
| 電解（陽極溶解電聚氣?。┓?/div> | SS、重金屬離子、COD、油 | 高 | 較高 | 低 |
| 電解（惰性陽極氧化還原）法 | COD、部分有毒難降解有機(jī)物 | 高 | 較高 | 低 |
| 光催化氧化法 | COD、部分有毒難降解有機(jī)物 | 較高 | 較高 | 較高 |
| 高溫濕式氧化法 | COD、有毒難降解有機(jī)物 | | 很高 | 高 |
| zkFCM-III催化微電解法 | 重金屬離子、COD、油、有毒難降解有機(jī)物、有機(jī)物色度 | 低 | 較高 | 高 |
2.2 ZKFCM-III創(chuàng)新催化微電解技術(shù)
（1）FCM-III創(chuàng)新催化微電解技術(shù)簡介
ZKFCM-III創(chuàng)新催化微電解材料浸沒在廢水中進(jìn)行微電解時(shí)，由于鐵和碳之間的電極電位差，廢水中會(huì)形成無數(shù)個(gè)微型原電池。這些細(xì)微電池是以電位低的鐵作為陽極,電位高的碳做陰極,在催化劑M存在的條件下，在廢水水溶液中發(fā)生電化學(xué)氧化-還原反應(yīng)。反應(yīng)的結(jié)果是有毒、長鏈及環(huán)狀雜原子有機(jī)物得到電子，發(fā)生開環(huán)、斷鏈等降解反應(yīng)，毒性有機(jī)物官能團(tuán)被破壞，微生物毒性消失、長鏈難生化降解有機(jī)物斷鏈轉(zhuǎn)化為易于生化降解的小分子有機(jī)物，環(huán)狀及雜環(huán)有機(jī)物開環(huán)轉(zhuǎn)化為易于生化處理的小分子化合物，同時(shí)鐵受到腐蝕變成二價(jià)或三價(jià)的鐵離子進(jìn)入溶液。由于鐵離子在微堿性條件下有混凝作用,它與污染物中帶微弱負(fù)電荷的微粒異電相吸,形成穩(wěn)定的絮凝物發(fā)生共沉而去除。
微電解技術(shù)是目前處理高濃度、難降解、難生化有機(jī)廢水的一種理想工藝，其工作原理基于電化學(xué)氧化—還原反應(yīng)以及絮凝沉淀的共同作用，該法具有適用范圍廣、處理效果好、成本低廉、操作維護(hù)方便，不需消耗電力資源等優(yōu)點(diǎn)。該工藝用于難降解高難度廢水的處理，不僅能大幅度地降低COD，而且可大大提高廢水的可生化性。
（2）ZKFCM-III創(chuàng)新催化微電解材料具有如下被證實(shí)了的功能：
（a）開環(huán)、斷鏈、提高可生化性及脫色：有機(jī)物參與陰極的還原反應(yīng)，使官能團(tuán)斷鏈降解，COD降低，廢水的可生化性(B/C值)提高，同時(shí)有機(jī)物雙鍵或其他共軛鍵斷開后，發(fā)色基團(tuán)減少，降低了廢水色度；
（b）除雜原子（如硫、磷、鹵等）：含雜原子（如S）有機(jī)物經(jīng)開環(huán)、斷鏈及進(jìn)一步反應(yīng)后，雜原子轉(zhuǎn)化為無機(jī)物（如硫化氫、硫化鈉等），最終與鐵反應(yīng)生成生成硫化鐵沉淀得以去除，如：Fe2++S2-→FeS↓;
（c）除重金屬離子：例如銅離子等，與鐵碳材料反應(yīng)后，銅被置換截留于填料上，從廢水中分離，得以凈化。六價(jià)鉻在酸性條件下，經(jīng)鐵碳處理，還原為三價(jià)鉻，出水調(diào)PH至7-8，生成沉淀分離去除。
如：Cu2+ + Fe→Cu↓+Fe2+
Cu2+ + Fe2+→Cu↓+Fe3+
Fe3+ + 3OH- →Fe(OH)3↓
（d）破乳：廢水的膠體粒子和微小分散的污染物受電場作用，產(chǎn)生電泳現(xiàn)象，向相反電荷的電極移動(dòng)，并聚集在電極上形成聚集體（如微小油粒聚集成油滴上?。┡c水分離；
（e）混凝：陽極反應(yīng)后生成的新生態(tài)Fe3+/Fe2+經(jīng)堿（石灰）中和生成新鮮的Fe(OH)3絮體，具有*的吸附能力，將廢水中污染物吸附、凝聚分離，使水得以澄清；
（f）加成斷鏈提高可生化性：陰極生成的氫，具有很強(qiáng)的加成還原作用，可與長鏈、環(huán)狀大分子有機(jī)物反應(yīng)，將有機(jī)物斷鏈分解，提高廢水的可生化性。
以上作用可以對(duì)化工廢水等水質(zhì)復(fù)雜、含多種有毒有害物質(zhì)化學(xué)物質(zhì)的工業(yè)廢水最終無害化處理具有廣譜凈化作用，具有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
（3）ZKFCM-Ⅲ鐵碳微電解填料不鈍化不板結(jié)的原理
普通微電解材料出現(xiàn)鈍化的根本原因：微電解屬于多相反應(yīng)，反應(yīng)主要集中在填料表面發(fā)生，在微電解過程中，會(huì)不斷產(chǎn)生Fe2+和Fe3+，PH上升，當(dāng)鐵碳表面PH達(dá)到4以上時(shí)，F(xiàn)e2+和Fe3+便在微電解材料表面形成氫氧化物絮狀物或氧化物。當(dāng)鐵的氧化物附著在鐵的表面越來越密集時(shí)，氧化膜會(huì)阻礙微電解反應(yīng)的繼續(xù)發(fā)生，鈍化現(xiàn)象開始產(chǎn)生，反應(yīng)效率開始下降直到最后變得極低。
ZKFCM-III鐵碳微電解填料鈍化不板結(jié)的原理：
（a）*制作工藝確保產(chǎn)品鈍化。與市場上的填料相比， ZKFCM-III鐵碳微電解填料將原料預(yù)處理制作成納米級(jí)極細(xì)的活性粉末，鐵、碳以及微量元素M以恰當(dāng)?shù)谋壤浞只旌暇鶆颍ㄟ^專用高溫技術(shù)加工而成，且不添加任何粘土等惰性成分，確保產(chǎn)品活性高效。這樣制成的產(chǎn)品，鐵-碳-M均勻分布構(gòu)造，微電解反應(yīng)產(chǎn)生的鐵離子附著在極細(xì)顆粒的鐵粒表面，由于鐵顆粒面積小故附著力也很小，很容易通過ZKFCM-III專用曝氣系統(tǒng)和反沖洗系統(tǒng)脫落下來，隨廢水帶出微電解裝置，所以不會(huì)產(chǎn)生氧化鐵膜的粘附，*避免鈍化和板結(jié)。
（b）規(guī)整球形，便于布水布?xì)夂头礇_洗。ZKFCM-III系列鐵碳微電解填料是規(guī)整圓球狀，并且可根據(jù)客戶需求制作成相應(yīng)粒徑的尺寸（范圍可在1-30mm），均勻的外形尺寸，填料在反應(yīng)床中堆積重量和孔隙均勻分布，有利于布水和布?xì)獾木鶆?，提高系統(tǒng)運(yùn)行的傳質(zhì)效率，同時(shí)避免在運(yùn)行過程中形成溝流，防止由于不均勻布水布?xì)庠斐删植刻盍掀貧鈹嚢韬头礇_洗不足而鈍化。另外規(guī)整球形顆粒在氣體反沖過程中易于松床、膨脹，形成均勻反沖洗效果，顆粒表面截留的SS及反應(yīng)產(chǎn)物易于脫落，防止顆粒物和沉淀產(chǎn)物在材料表面積累造成填料鈍化、板結(jié)。
（c）保證措施：定期氣體反沖。對(duì)于少量殘留在填料表面的反應(yīng)產(chǎn)物，可定期進(jìn)行氣體反沖，確保材料表面清潔無沉積，鈍化不板結(jié)。反沖間隔通常設(shè)置為24-48h/次，每次反沖洗時(shí)間約為10-20min。相比于用酸洗活化來說，操作簡單，成本更低，效果更好。
（4）ZKFCM-III創(chuàng)新環(huán)保專用催化微電解材料性能參數(shù)
市場上普通微電解材料大部分借用煉鋼球團(tuán)而來，其外形不規(guī)則（扁球形），堆積時(shí)孔隙凌亂，水流穿過濾層時(shí)傳質(zhì)效果差，容易發(fā)生“短路”現(xiàn)象；其次產(chǎn)品在使用過程中容易鈍化，需要用酸浸泡去除氧化膜，對(duì)材料進(jìn)行活化；第三產(chǎn)品使用時(shí)對(duì)酸度要求較高，通常要求廢水PH為3或以下，酸耗量大；第四催化效果差，沒有考慮材料中催化劑的使用環(huán)境和中毒問題；第五是無配套設(shè)計(jì)及維持系統(tǒng)長期穩(wěn)定的反沖洗系統(tǒng)。
ZKFCM-III創(chuàng)新環(huán)保專用催化微電解材料主要技術(shù)參數(shù)及特點(diǎn)：
（a）材料外形：規(guī)則球形，流體傳質(zhì)效率高，反沖時(shí)能實(shí)現(xiàn)床層膨脹，清洗效果好，可隨時(shí)清除材料表面粘附的有機(jī)污染物及氧化鐵等，確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行；
（b）外觀尺寸為Φ12—18mm（可根據(jù)水質(zhì)特點(diǎn)需要調(diào)整顆粒大?。?，組成球形顆粒的鐵、碳微粒粒徑小于5μm，防止氫氧化鐵等絮狀產(chǎn)物附著力過大難以清洗；
（c）零價(jià)鐵含量78—88%，碳含量8—12%，鐵碳摩爾比接近1:1，M系催化劑含量2—5%，提高微電解材料活性，COD去除率能達(dá)到40—60%；
（d）堆密度1.2g/cm3左右；
（e）孔隙率60—65%；
（f）比表面積大于1.2m2/g；
（g）物理強(qiáng)度大于4000g/cm2。
（5）ZKFCM-III創(chuàng)新環(huán)保專用催化微電解材料主要特點(diǎn)及技術(shù)優(yōu)勢(shì)
（一） 專為環(huán)保廢水治理研制生產(chǎn)
ZKFCM-III創(chuàng)新環(huán)保專用微電解材料是一代鐵-碳-M一體化催化鐵碳微電解環(huán)保材料，為規(guī)整球形，顆粒尺寸為φ14-18mm，與廢水反應(yīng)活性強(qiáng)，處理效果好，顯著區(qū)別于市場上采用煉鋼球團(tuán)的改型產(chǎn)品（扁圓形20x30mm）。
（二） 微孔發(fā)達(dá)堆密度低
ZKFCM-III創(chuàng)新環(huán)保專用微電解材料對(duì)密度可以達(dá)到1.1-1.3g/cm3,微孔發(fā)達(dá)，比表面積大，反應(yīng)活性強(qiáng)，采用高溫磁化構(gòu)架、微孔活化技術(shù)，表面Zeta電位高，能大幅度降低污染物開環(huán)、斷鏈及降解反應(yīng)的活化能，提高反應(yīng)速率和凈化效率。
（三） 規(guī)整球形結(jié)構(gòu)傳質(zhì)效率高，反應(yīng)更*，易于反洗
ZKFCM-III創(chuàng)新環(huán)保專用微電解材料采用規(guī)整球形結(jié)構(gòu)，填充空隙更均勻，廢水與顆粒表面接觸更充分，傳質(zhì)效率更高，反應(yīng)更*。
所有濾床結(jié)構(gòu)填料，在過濾過程中都需要定期反洗。ZKFCM-III創(chuàng)新環(huán)保專用微電解材料采用規(guī)整球形結(jié)構(gòu)，低密度，反洗更容易，使用管理更方便。
（四）鐵-碳-M均勻分布，電化學(xué)反應(yīng)效率更高
ZKFCM-III創(chuàng)新環(huán)保專用微電解材料生產(chǎn)加工采用納米級(jí)原料混合成球，鐵-碳-M元素混合均勻，正負(fù)電極對(duì)數(shù)量更巨大，放電反應(yīng)過程電子傳遞阻力更小，反應(yīng)更高效，除污、解毒、降解能力更強(qiáng)，凈化效率更高。
市場上煉鋼球團(tuán)（扁圓形）鐵碳中的碳片數(shù)量少，分布不均勻，反應(yīng)效率自然較低。扁圓形結(jié)構(gòu)堆集填充后空間不均勻，廢水與填料接觸傳質(zhì)效率低，影響總體處理效果。
（五） 不鈍化，不板結(jié)、不堵塞
ZKFCM-III創(chuàng)新環(huán)保專用微電解材料將微電解正負(fù)極材料及催化元素有機(jī)地結(jié)合到一體，即在單個(gè)顆粒內(nèi)同時(shí)形成無數(shù)個(gè)正負(fù)電極對(duì)，使放電反應(yīng)永遠(yuǎn)暢通無阻，電極之間間距短，放電阻力小，由于正負(fù)電極對(duì)一體化可以反沖洗，因此從根本上避免微電解材料表面致密氧化物形成和鈍化現(xiàn)象的發(fā)生。真正實(shí)現(xiàn)不鈍化，長期維持穩(wěn)定活性。
另外規(guī)整的球形結(jié)構(gòu)，可輕松進(jìn)行定期反沖洗，從根本上解決使用過程中材料間雜質(zhì)堵塞、填料板結(jié)等問題。
（六） 消耗量小，運(yùn)行成本低
ZKFCM-III創(chuàng)新環(huán)保專用微電解材料催化活性強(qiáng)、放電反應(yīng)效率高，去除單位COD微電解材料消耗量少，產(chǎn)生污泥量小，處理成本低。
（七） 預(yù)處理（解毒）作用穩(wěn)定確保后續(xù)生化高效運(yùn)行
加藥及高級(jí)氧化等預(yù)處理工藝在來水水質(zhì)波動(dòng)時(shí)反應(yīng)條件控制往往滯后，不能充分保障出水水質(zhì)，容易對(duì)后續(xù)生化處理造成破壞性影響（這也是以往高濃度有毒工業(yè)廢水生化系統(tǒng)難以穩(wěn)定高效運(yùn)行的根本原因）。而ZKFCM-III創(chuàng)新環(huán)保專用微電解材料采用濾床方式，來水水質(zhì)波動(dòng)對(duì)出水水質(zhì)影響小，能充分確保出水水質(zhì)可生化性滿足后續(xù)生化處理要求，維持生化處理單元平穩(wěn)高效運(yùn)行，最終確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。
（八）系列產(chǎn)品針對(duì)性更強(qiáng)，更高效
ZKFCM-III系列創(chuàng)新環(huán)保專用微電解材料根據(jù)不同廢水類型研發(fā)專用型號(hào)產(chǎn)品，初步形成含重金屬廢水、石油廢水、高色度廢水、化工制藥廢水等專用微電解系列產(chǎn)品，其針對(duì)性更強(qiáng)、技術(shù)更專業(yè)、處理效率更高。
