技術背景

20世紀70年代，蘇聯(lián)科研人員首先把鐵屑和焦碳混合成微電解填料應用于印染廢水的處理。該技術在上世紀80年代引入我國，近30年來，由于該技術具有工藝簡單、處理成本低、脫色效果好等特點，被應用于印染、化工、電鍍、制藥、油田等領域的廢水處理中，尤其對于高鹽度、高COD、高色度廢水的處理較其他工藝具有明顯的優(yōu)勢。
對于傳統(tǒng)的鐵碳微電解技術，鐵碳填料在運行中表面會形成鈍化膜，影響反應的進行，一般在1-3個月后，處理效率急劇下降，填料的壽命很短，限制了技術的應用和推廣。而且傳統(tǒng)的鐵碳填料易結塊、出現(xiàn)溝流等現(xiàn)象，減少了填料與廢水的有效接觸面積，也是傳統(tǒng)技術處理效率低（COD去除率為15-30%）的一個重要原因。傳統(tǒng)的鐵碳填料還會產(chǎn)生大量廢棄鐵泥，影響周邊環(huán)境，也影響了技術的推廣。更重要的是傳統(tǒng)的鐵碳微電解受應用環(huán)境影響較大，一般要求進行調酸處理，且對相當多的毒害有機物處理效果不明顯。
基于傳統(tǒng)鐵碳微電解技術存在的諸多問題，以及對廢水處理中對還原的大量需要（如印染廢水、制藥廢水、化工廢水、農(nóng)藥廢水中的污染物往往抗氧化能力強，而抗還原能力弱，這些廢水中污染物通過還原技術處理發(fā)生初步分解后，廢水的可生化性可以大幅度提高，有利于提升廢水生化處理的效率），90年代以來美國的科研人員開展了納米級多金屬廢水還原處理技術的研究工作，在電鍍廢水除鉻、地下水除有機氯化物、化工廢水預處理、制藥廢水和化工廢水深度處理、印染廢水深度處理等方面取得了大量科研成果。山東晟博環(huán)境科技有限公司依托美國陽光生物科技有限公司在此基礎上成功研發(fā)出填料和配套裝備，填補了國內(nèi)技術空白。

技術基本原理

該廢水處理所用高活性納米多金屬填料是由多種金屬和非金屬經(jīng)納米化處理，并添加了生物還原酶組成的一種還原劑。其活性比國內(nèi)出售的鐵碳微電解填料高6-10倍。同時，該填料可以采用美國陽光公司生產(chǎn)的活性恢復裝置進行活性再生，大大地降低了運行成本，而且填料不會出現(xiàn)結塊、溝流等不良現(xiàn)象。
在廢水處理設備方面，可采用曝氣流化床和慢行攪拌，使填料在運行過程中減緩鈍化膜的形成，也可根據(jù)實際情況采用不同布水方式的固定床模式。

各種規(guī)格的高活性多金屬還原劑填料

高活性多金屬還原劑填料的微觀圖像

高活性納米多金屬還原劑基本原理

目前，在難降解工業(yè)廢水處理中，其中的毒害物質有機物有一定的共性，如大都含有硝基芳香烴類、偶氮類、高氯烴和芳香烴類化合物，它們含有的雙鍵、碳雙鍵、強拉電子基團、偶氮鍵、苯環(huán)類物質不容易被化學氧化，但通過研究表明，它們較容易化學還原，且還原轉化后的產(chǎn)物對微生物的毒性和控制性大大減弱，可生物降解性提高。
我們通過仔細研究電化學還原，并且經(jīng)過大量的測試，成功找到了一種對毒害有機物進行還原處理的辦法，即通過多金屬組合，結合成給電子能力很強的物質，造成一個還原環(huán)境，使其還原毒害有機物，將其轉化為無毒無害的有機物。同時通過使用納米級金屬來改善陽極，大大地增加了電位差。我們通過測試表明，碳+鐵的電位是120mv，碳+納米多金屬的電位是-500mv到-800mv，這樣其還原能力大為增強。在此基礎上，我們又增加了一個陰極，建立了雙金屬體制，測試表明，新增加的陰極不僅可以進一步增強陽極的還原能力，同時，在新增陰極表面還可同時進行還原反應，在這樣的還原環(huán)境下，還原能力有了質的飛躍。

與鐵碳微電解比較

高活性納米多金屬還原劑的主要特點

1)反應速率快，一般工業(yè)廢水60分鐘；處理水量大，料水比為1：3；
2)對低分子有機物廢水COD去除率高，一般在50%；對含大分子有機物廢水種的有機物可斷鏈，提高生化性，有益于后續(xù)生化。并且對色度的去除更佳；
3)運行成本低，一般在0.50元/噸左右；
4)作用有機污染物質范圍廣，如含有偶氮、碳雙鍵、硝基、鹵代基結構的難降解有機物質；
5)適用pH范圍廣；不需調酸調堿和絮凝。
6)運行管理方便，不鈍化、不溝流；
7)該方法既可以作為單獨的處理方法，又可作為生物法的預處理工藝，除廢水的 生化性得到提高外，如做為預處理，可直接與后續(xù)好氧生物法耦合，富余的鐵離子有利于磷的去除和提高活性污泥的沉降性能或生物膜法的掛膜能力；
8)該方法可以達到化學沉淀除磷的效果，還可以通過還原除重金屬。
9)基本不產(chǎn)生污泥。

高活性納米多金屬還原劑的適用范圍

染料、印染廢水；焦化廢水；石油化工；淀粉工業(yè)和一般化工廢水；屠宰廢水、養(yǎng)殖廢水
——上述廢水在脫色的同時，處理水中的BOD/COD值顯著提高；
石油廢水；皮革廢水；淀粉工業(yè)廢水；造紙廢水；醫(yī)藥廢水；木材加工廢水；屠宰廢水、養(yǎng)殖廢水、
——上述廢水處理后的BOD/COD值大幅度提高；
電鍍廢水；印刷廢水；采礦廢水；其他含有重金屬的廢水
——可以從上述廢水中去除重金屬；
有機磷農(nóng)藥廢水；有機氯農(nóng)業(yè)廢水
——大大提高上述廢水的可生化性，且可除磷，除硫化物。