一、與水解酸化耦合——零價鐵與生物耦合技術之一(1)
生物法是末端處理的核心工藝，對於濃度低、汙染物種類繁雜的實際工業汙水來說，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。但隨著生物法的發展，以脫氮、除磷、或以提高汙水好氧可生化性為目的各種單元技術誕生之後，工況要求精細化，物化與生化方法的耦合往往能展示出更大的優勢。
先討論零價鐵（Fe、Cu/Fe）與水解酸化耦合技術。
水解酸化技術是難得的適用性較廣的工業廢水生物預處理技術。但它名稱展示的卻是生活或食品工業等易生化廢水呈現的特徵，即廢水經兼性微生物的處理後，產生大量的小分子揮發性脂肪酸VFA，pH值下降。但在預處理一般工業廢水時，如紡織印染廢水，該工藝單元中pH並不下降，自然稱之為“酸化”有些欠缺。由此，在汙水處理一線的不少同仁處於直觀感覺，懷疑水解酸化工藝的作用。水解酸化，據信是我國紡織界環保科研人員在上世紀七十年代的科研成果。不少研究成果表明，它有紮實的理論依據和可靠的效果，因此不能輕易否定該工藝。
水解酸化，從生物化學過程來看，它是“發酵”過程；即在微生物代謝過程中，得失電子的物質都是有機物。之所以處理工業廢水時不產生有機酸，是水質原因，即進水中缺乏產生有機酸的前提物，如易降解的碳水化合物、蛋白質等。從這一角度，就容易理解它對工業汙水的預處理作用：
1、水解作用
對於一些高聚物，在水解酸化段比在好氧生物段，“水解”作用進行得更充分，即“大分子變為小分子”，由此可生化性提高。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，明顯弱於水解酸化過程，如圖2；經過水解酸化預處理後，好氧生物處理去除有機物的效果明顯提高。
這裡要強調：有機物分子量的大小，並不是判斷有機物可生化性的充分依據，影響可生化性的主要因素是有機物的性質。舉例：硝基苯，分子量並不大，但它的好氧可生化性很差；溶解性澱粉，分子量並不小，但它的好氧可生化性很好。但對沒有特徵官能團的高聚物來說，分子量越小、可生化性越好，是一般規律。
2、生物還原作用
我們在“預處理”理論基礎中，一再強調“還原”對轉化毒害有機物的意義；我們同樣認為：水解酸化作為工業廢水的預處理工藝，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，由此還原轉換為好氧生物毒性小的有機物，如氨基苯酚、苯胺等物質，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，其規律毋容置疑。
很多工業廢水主要汙染物並非有機高聚物，毒害有機物的存在，是影響生物處理的關鍵。因此，對於染料、醫藥、農藥化工等精細化工業廢水，水解酸化的“生物還原”作用，是其主要機理。同時，再次強調一句：對於上述精細化工廢水，不宜採用不完全氧化法作為好氧生物預處理。
弄清了水解酸化機理後，零價鐵與水解酸化耦合的優勢，就很容易分析論證了，將在下次闡述。
本文數據，引自宋夢琪學位論文。
二、與水解酸化耦合——零價鐵與生物耦合技術之一(2)
上次我們強調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還原作用。因此，兩種方法就有了工藝耦合的基礎。
水解酸化，本質仍是生物法，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生嚴重破壞。而零價鐵體系，卻不存在上述問題；反而是在中性或偏鹼性範圍，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，水解酸化產酸，有利於零價鐵的腐蝕（即化學還原）；而零價鐵被腐蝕（氧化）過程中產生的Fe2+，可以形成溶解積很小的FeS沉澱，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點。還有其它的一些好處，如：pH中性時，微生物細胞表面帶負電荷，Fe
2+可對其表面改性，大大有利於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角度提出質疑：水解酸化並非嚴格的厭氧階段；而硫酸還原菌是嚴格的厭氧菌，怎麼可能在水解酸化池形成S2-呢？實際上，微生物並非如此聽話，當長期供應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，最終導致水解酸化段的破壞，見圖5.
在土建結構上，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的區別，原因在於進池的水質、微生物來源的不同。
實例：某印染廠汙水，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，本文稱之為零價鐵系統）。零價鐵與水解酸化耦合後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- SO
42-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（本文數據，引自宋夢琪學位論文）。零價鐵與水解酸化耦合技術，到目前都沒有得到大規模的應用。工程實施究竟有什麼難點和問題呢？將在下次討論。
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