微電解催化濾料

工業生產廢水污染物組成復雜，重金屬離子、苯系物、含硫有機化合物、雜環類有機物等多種污染物對微生物具有抑制甚至毒性作用，導致生物法處理效率低下甚至難以培養馴化。因此必須對工業廢水進行有效的預處理，去除或降解微生物毒性雜質，提高廢水的可生化性，滿足后段微生物的進水要求，才能充分保證整體工藝的高效運行，確保出水達到設計標準。

工業廢水的物化預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等。

混凝沉淀法主要針對懸浮物的去除，同時去除少量COD等，投資及處理費用較低，但去除效果及適用范圍有限，對溶解性有機物去除率很低；

目前國內大量應用的芬頓試劑法是一種化學催化氧化工藝，對工業廢水中難生化有機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，運行費用高，污泥產量大，另外其適用范圍較小，對于污染物組成復雜、同時含有重金屬離子、絡合劑、雜環共軛有機雜質的廢水，難以達到有效處理；

臭氧氧化法不會產生大量污泥，對污水脫色效果較好，但設備投資及運行費用都很高。臭氧氧化對濃度較高的工業廢水處理效果不佳，COD去除率很低，B/C改善效果不明顯，同時臭氧在使用過程中利用率很低，運行成本高，同時對化工園區等低濃度、難生化有機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（陽極溶解式電解）對SS、色度有一定去除作用，對廢水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。三維電解法實際是電解氧化法，采用不溶性陽極，利用電解作用對廢水中有機雜質或重金屬離子進行電解氧化-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象導致系統電耗提高，運行成本加大；

光催化氧化法在某些特定的有機廢水中處理效果明顯，效率高，但適用范圍有限，對于大多數污水尤其是高濁度、高色度廢水，影響光透過性本身較差時，處理效率低，對于工業園區等污染物種類多、成分復雜的綜合廢水，催化效果往往難以保證，無法達到有效凈化的目的。另外催化劑的品種和性能沒有形成系統，各種不同廢水要求的催化劑不同，難以達到理想的處理效果。

高溫濕式氧化工藝因為反應在高溫、高壓等臨界條件下進行，大多數有機污染物在高能態下活性增強，在曝氣供氧條件下與氧作用可以發生氧化反應生成CO2和H2O，凈化效率高，但能耗很大，反應條件嚴酷，對設備要求高。由于設備投資和運行費用都很高，因此在實際工程中難以實施，尤其在提倡低碳、環保生活的現代社會，難以大規模應用。

微電解污水凈化技術利用電池原理，不需外接電源，利用新型專利材料本身的電化學特性，對污水中各種雜質進行氧化-還原反應，將重金屬離子還原為單質、將有機長鏈有機物斷鏈、對環狀有機物進行開環降解、對雜原子有機物如：巰基化合物、有機磷、有機氮及有機金屬化合物等有毒污染物進行斷鏈、氧化還原等作用，使雜原子從有機鏈上斷開，有機硫上的硫原子最終被還原為硫根并與微電解的產物—鐵離子結合生成硫化鐵沉淀從廢水中分離去除，有機磷中的磷最終轉化為磷酸根與鐵離子結合生成磷酸鐵沉淀從水中分離，有機氮轉化為氨氮、有機金屬化合物中的金屬元素轉化為氫氧化物（如鉛）或惰性重金屬單質。

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合劑廢水（2）皮革/顏料等含Cr、Cd等重金屬及高濃度有機物的混合廢水（3）化工/制藥等含微生物毒性雜質的高濃度有機廢水（4）石化/焦化/煤化工等難生化降解的高濃度有機廢水（5）醬油、醋、腌菜等高鹽高濃度有機廢水（6）含硫等雜環有機廢水（7）印染印花生產廢水（8）電泳涂裝及噴涂廢水等多種工業廢水的預處理（9）化工及各類工業園區的難生化降解的綜合廢水的預處理等。該技術適用范圍廣、去除單位COD（kg）運行成本低、處理效果穩定、管理方便。

工藝對比	去除主要污染物	運行費用	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物	高	低	較低
臭氧氧化	溶解性有機物、有機物色度	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物	高	較高	低
光催化氧化法	COD、部分有毒難降解有機物	較高	較高	較高
高溫濕式氧化法	COD、有毒難降解有機物	最高	很高	高
zkFCM-III催化微電解法	重金屬離子、COD、油、有毒難降解有機物、有機物色度	低	較高	高

 

 

ZKFCM-III創新催化微電解材料浸沒在廢水中進行微電解時，由于鐵和碳之間的電極電位差，廢水中會形成無數個微型原電池。這些細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，在廢水水溶液中發生電化學氧化-還原反應。反應的結果是有毒、長鏈及環狀雜原子有機物得到電子，發生開環、斷鏈等降解反應，毒性有機物官能團被破壞，微生物毒性消失、長鏈難生化降解有機物斷鏈轉化為易于生化降解的小分子有機物，環狀及雜環有機物開環轉化為易于生化處理的小分子化合物，同時鐵受到腐蝕變成二價或三價的鐵離子進入溶液。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電荷的微粒異電相吸,形成穩定的絮凝物發生共沉而去除。

微電解技術是目前處理高濃度、難降解、難生化有機廢水的一種理想工藝，其工作原理基于電化學氧化—還原反應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、操作維護方便，不需消耗電力資源等優點。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創新催化微電解材料具有如下被證實了的功能：

（a）開環、斷鏈、提高可生化性及脫色：有機物參與陰極的還原反應，使官能團斷鏈降解，COD降低，廢水的可生化性(B/C值)提高，同時有機物雙鍵或其他共軛鍵斷開后，發色基團減少，降低了廢水色度；

（b）除雜原子（如硫、磷、鹵等）：含雜原子（如S）有機物經開環、斷鏈及進一步反應后，雜原子轉化為無機物（如硫化氫、硫化鈉等），最終與鐵反應生成生成硫化鐵沉淀得以去除，如：Fe²⁺+S^2-→FeS↓;

（c）除重金屬離子：例如銅離子等，與鐵碳材料反應后，銅被置換截留于填料上，從廢水中分離，得以凈化。六價鉻在酸性條件下，經鐵碳處理，還原為三價鉻，出水調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，產生電泳現象，向相反電荷的電極移動，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：陽極反應后生成的新生態Fe³⁺/Fe²⁺經堿（石灰）中和生成新鮮的Fe(OH)₃絮體，具有極強的吸附能力，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，具有很強的加成還原作用，可與長鏈、環狀大分子有機物反應，將有機物斷鏈分解，提高廢水的可生化性。

以上作用可以對化工廢水等水質復雜、含多種有毒有害物質化學物質的工業廢水最終無害化處理具有廣譜凈化作用，具有巨大的經濟和社會效益。

（3）ZKFCM-Ⅲ鐵碳微電解填料不鈍化不板結的原理

普通微電解材料出現鈍化的根本原因：微電解屬于多相反應，反應主要集中在填料表面發生，在微電解過程中，會不斷產生Fe²⁺和Fe³⁺，PH上升，當鐵碳表面PH達到4以上時，Fe²⁺和Fe³⁺便在微電解材料表面形成氫氧化物絮狀物或氧化物。當鐵的氧化物附著在鐵的表面越來越密集時，氧化膜會阻礙微電解反應的繼續發生，鈍化現象開始產生，反應效率開始下降直到最后變得極低。

ZKFCM-III鐵碳微電解填料永不鈍化不板結的原理：

（a）獨特制作工藝確保產品永不鈍化。與市場上的填料相比， ZKFCM-III鐵碳微電解填料將原料預處理制作成納米級極細的活性粉末，鐵、碳以及微量元素M以恰當的比例充分混合均勻，通過專用高溫技術加工而成，且不添加任何粘土等惰性成分，確保產品活性高效。這樣制成的產品，鐵-碳-M均勻分布構造，微電解反應產生的鐵離子附著在極細顆粒的鐵粒表面，由于鐵顆粒面積小故附著力也很小，很容易通過ZKFCM-III專用曝氣系統和反沖洗系統脫落下來，隨廢水帶出微電解裝置，所以不會產生氧化鐵膜的粘附，徹底避免鈍化和板結。

（b）規整球形，便于布水布氣和反沖洗。ZKFCM-III系列鐵碳微電解填料是規整圓球狀，并且可根據客戶需求制作成相應粒徑的尺寸（范圍可在1-30mm），均勻的外形尺寸，填料在反應床中堆積重量和孔隙均勻分布，有利于布水和布氣的均勻，提高系統運行的傳質效率，同時避免在運行過程中形成溝流，防止由于不均勻布水布氣造成局部填料曝氣攪拌和反沖洗不足而鈍化。另外規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及反應產物易于脫落，防止顆粒物和沉淀產物在材料表面積累造成填料鈍化、板結。

（c）保證措施：定期氣體反沖。對于少量殘留在填料表面的反應產物，可定期進行氣體反沖，確保材料表面清潔無沉積，永不鈍化不板結。反沖間隔通常設置為24-48h/次，每次反沖洗時間約為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創新環保專用催化微電解材料性能參數

市場上普通微電解材料大部分借用煉鋼球團而來，其外形不規則（扁球形），堆積時孔隙凌亂，水流穿過濾層時傳質效果差，容易發生“短路”現象；其次產品在使用過程中容易鈍化，需要用酸浸泡去除氧化膜，對材料進行活化；第三產品使用時對酸度要求較高，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境和中毒問題；第五是無配套設計及維持系統長期穩定的反沖洗系統。

ZKFCM-III創新環保專用催化微電解材料主要技術參數及特點：

（a）材料外形：規則球形，流體傳質效率高，反沖時能實現床層膨脹，清洗效果好，可隨時清除材料表面粘附的有機污染物及氧化鐵等，確保系統長期穩定運行；

（b）外觀尺寸為Φ12—18mm（可根據水質特點需要調整顆粒大?。?，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物附著力過大難以清洗；

（c）零價鐵含量78—88%，碳含量8—12%，鐵碳摩爾比接近1:1，M系特效催化劑含量2—5%，提高微電解材料活性，COD去除率能達到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）物理強度大于4000g/cm²。

 

    ZKFCM-III創新環保專用微電解材料是最新一代鐵-碳-M一體化催化鐵碳微電解環保材料，為規整球形，顆粒尺寸為φ14-18mm，與廢水反應活性強，處理效果好，顯著區別于市場上采用煉鋼球團的改型產品（扁圓形20x30mm）。

ZKFCM-III創新環保專用微電解材料對密度可以達到1.1-1.3g/cm3,微孔發達，比表面積大，反應活性強，采用高溫磁化構架、微孔活化技術，表面Zeta電位高，能大幅度降低污染物開環、斷鏈及降解反應的活化能，提高反應速率和凈化效率。

ZKFCM-III創新環保專用微電解材料采用規整球形結構，填充空隙更均勻，廢水與顆粒表面接觸更充分，傳質效率更高，反應更徹底。

所有濾床結構填料，在過濾過程中都需要定期反洗。ZKFCM-III創新環保專用微電解材料采用規整球形結構，低密度，反洗更容易，使用管理更方便。

ZKFCM-III創新環保專用微電解材料生產加工采用納米級原料混合成球，鐵-碳-M元素混合均勻，正負電極對數量更巨大，放電反應過程電子傳遞阻力更小，反應更高效，除污、解毒、降解能力更強，凈化效率更高。

市場上煉鋼球團（扁圓形）鐵碳中的碳片數量少，分布不均勻，反應效率自然較低。扁圓形結構堆集填充后空間不均勻，廢水與填料接觸傳質效率低，影響總體處理效果。

ZKFCM-III創新環保專用微電解材料將微電解正負極材料及催化元素有機地結合到一體，即在單個顆粒內同時形成無數個正負電極對，使放電反應永遠暢通無阻，電極之間間距短，放電阻力小，由于正負電極對一體化可以反沖洗，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象的發生。真正實現不鈍化，長期維持穩定活性。

另外規整的球形結構，可輕松進行定期反沖洗，從根本上解決使用過程中材料間雜質堵塞、填料板結等問題。

ZKFCM-III創新環保專用微電解材料催化活性強、放電反應效率高，去除單位COD微電解材料消耗量少，產生污泥量小，處理成本低。

    加藥及高級氧化等預處理工藝在來水水質波動時反應條件控制往往滯后，不能充分保障出水水質，容易對后續生化處理造成破壞性影響（這也是以往高濃度有毒工業廢水生化系統難以穩定高效運行的根本原因）。而ZKFCM-III創新環保專用微電解材料采用濾床方式，來水水質波動對出水水質影響小，能充分確保出水水質可生化性滿足后續生化處理要求，維持生化處理單元平穩高效運行，最終確保出水水質達標。

ZKFCM-III系列創新環保專用微電解材料根據不同廢水類型研發專用型號產品，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品，其針對性更強、技術更專業、處理效率更高。