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　　生物法是末端處理的核心工藝，對于濃度低、污染物種類繁雜的實際工業(yè)污水來說，充分利用生物處理方法是一般原則。生物處理法最初只是好氧生物法，以去除BOD、COD為目的。但隨著生物法的發(fā)展，以脫氮、除磷、或以提高污水好氧可生化性為目的各種單元技術(shù)誕生之后，工況要求精細(xì)化，物化與生化方法的耦合往往能展示出更大的優(yōu)勢。

　　先討論零價鐵(Fe、Cu/Fe)與水解酸化耦合技術(shù)。

　　水解酸化技術(shù)是難得的適用性較廣的工業(yè)廢水生物預(yù)處理技術(shù)。但它名稱展示的卻是生活或食品工業(yè)等易生化廢水呈現(xiàn)的特征，即廢水經(jīng)兼性微生物的處理后，產(chǎn)生大量的小分子揮發(fā)性脂肪酸VFA，pH值下降。但在預(yù)處理一般工業(yè)廢水時，如紡織印染廢水，該工藝單元中pH并不下降，自然稱之為“酸化”有些欠缺。由此，在污水處理一線的不少同仁處于直觀感覺，懷疑水解酸化工藝的作用。水解酸化，據(jù)信是我國紡織界環(huán)?？蒲腥藛T在上世紀(jì)七十年代的科研成果。不少研究成果表明，它有扎實的理論依據(jù)和可靠的效果，因此不能輕易否定該工藝。

　　水解酸化，從生物化學(xué)過程來看，它是“發(fā)酵”過程;即在微生物代謝過程中，得失電子的物質(zhì)都是有機物。之所以處理工業(yè)廢水時不產(chǎn)生有機酸，是水質(zhì)原因，即進水中缺乏產(chǎn)生有機酸的前提物，如易降解的碳水化合物、蛋白質(zhì)等。從這一角度，就容易理解它對工業(yè)污水的預(yù)處理作用：

　　1、水解作用

　　對于一些高聚物，在水解酸化段比在好氧生物段，“水解”作用進行得更充分，即“大分子變?yōu)樾》肿印保纱丝缮蕴岣?。如我們的研究，水解酸化處理實際印染廢水中的PVA(聚乙烯醇)，對降低聚合度有顯著的作用，如圖1;而好氧生物處理工藝對PVA的降解，明顯弱于水解酸化過程，如圖2;經(jīng)過水解酸化預(yù)處理后，好氧生物處理去除有機物的效果明顯提高。

　　這里要強調(diào)：有機物分子量的大小，并不是判斷有機物可生化性的充分依據(jù)，影響可生化性的主要因素是有機物的性質(zhì)。舉例：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。但對沒有特征官能團的高聚物來說，分子量越小、可生化性越好，是一般規(guī)律。

　　2、生物還原作用

　　我們在“預(yù)處理”理論基礎(chǔ)中，一再強調(diào)“還原”對轉(zhuǎn)化毒害有機物的意義;我們同樣認(rèn)為：水解酸化作為工業(yè)廢水的預(yù)處理工藝，其主要機理是對毒害有機物的還原作用。前面講過，這是“發(fā)酵”過程，在這一過程中，有的有機物是電子供體，如易生物降解的碳水化合物等;有的有機物是電子受體，如具有吸電子基團(-NO2)的硝酸苯等，更容易接收電子，由此還原轉(zhuǎn)換為好氧生物毒性小的有機物，如氨基苯酚、苯胺等物質(zhì)，從而廢水的可生化性得到提高。這方面已有大量的科研成果報道，其規(guī)律毋容置疑。

　　很多工業(yè)廢水主要污染物并非有機高聚物，毒害有機物的存在，是影響生物處理的關(guān)鍵。因此，對于染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥化工等精細(xì)化工業(yè)廢水，水解酸化的“生物還原”作用，是其主要機理。同時，再次強調(diào)一句：對于上述精細(xì)化工廢水，不宜采用不完全氧化法作為好氧生物預(yù)處理。

　　弄清了水解酸化機理后，零價鐵與水解酸化耦合的優(yōu)勢，就很容易分析論證了，將在下次闡述。

　　本文數(shù)據(jù)，引自宋夢琪學(xué)位論文。

　　我們強調(diào)了水解酸化工藝對毒害有機物的“生物還原”作用，而零價鐵(Fe、Cu/Fe)體系對毒害有機物可起到化學(xué)還原作用。因此，兩種方法就有了工藝耦合的基礎(chǔ)。

　　水解酸化，本質(zhì)仍是生物法，毒害有機物對它仍然起到抑制作用;甚至高濃度的S2-離子，都會對水解酸化工藝產(chǎn)生嚴(yán)重破壞。而零價鐵體系，卻不存在上述問題;反而是在中性或偏堿性范圍，零價鐵腐蝕形成的氫氧化物或羥基氧化物滯留在鐵表面(鈍化和垢層)，影響零價鐵的還原作用。因此，水解酸化產(chǎn)酸，有利于零價鐵的腐蝕(即化學(xué)還原);而零價鐵被腐蝕(氧化)過程中產(chǎn)生的Fe2+，可以形成溶解積很小的FeS沉淀，大幅度減少S2-濃度，保護水解酸化菌。這就是零價鐵與水解酸化耦合形成的兩大優(yōu)點。還有其它的一些好處，如：pH中性時，微生物細(xì)胞表面帶負(fù)電荷，F(xiàn)e2+可對其表面改性，大大有利于微生物在載體表面的掛膜，對生物膜法很有利;充實的Fe2+，對微生物酶活性有好處。

　　可能會有同行從微生物學(xué)角度提出質(zhì)疑：水解酸化并非嚴(yán)格的厭氧階段;而硫酸還原菌是嚴(yán)格的厭氧菌，怎么可能在水解酸化池形成S2-呢?實際上，微生物并非如此聽話，當(dāng)長期供應(yīng)含有大量硫酸根的廢水、而水溫又適宜時，硫酸還原菌就會大量生長，最終導(dǎo)致水解酸化段的破壞，見圖5.

　　在土建結(jié)構(gòu)上，水解酸化池、厭氧釋磷池、反硝化池都是一樣的，但它們的生化作用卻有本質(zhì)的區(qū)別，原因在于進池的水質(zhì)、微生物來源的不同。

　　實例：某印染廠污水，B/C<0.1，COD為1325mg/L，SO42-=460mg/L，PVA=375mg/L，pH為8.4(圖中所謂催化鐵為Cu/Fe系統(tǒng)，本文稱之為零價鐵系統(tǒng))。零價鐵與水解酸化耦合后的效果四張圖中明確可見。

　　由圖7說明：催化鐵組微生物活性最高，說明催化鐵對微生物生長有促進作用;催化鐵- SO42-組和空白組中微生物活性基本持平，說明催化鐵的加入大大削弱了硫化物的毒害抑制作用(本文數(shù)據(jù)，引自宋夢琪學(xué)位論文)。

　　零價鐵與水解酸化耦合技術(shù)，到目前都沒有得到大規(guī)模的應(yīng)用。工程實施究竟有什么難點和問題呢?將在下次討論。