技术成果:电子行业典型新污染物强化控制技术开发与应用

发布人:陈英敏

(一)    技术名称:
       电子行业典型新污染物强化控制技术开发与应用
(二)    技术提供方:
       英国威廉集团  彭星星  pengxx6@mail.sysu.edu.cn
(三)    适用范围:
       本技术主要适用于电子制造、半导体高端制造行业的企业废水处理站及电子工业园区综合污水处理厂,适配不同处理规模的废水处理新建及工艺升级改造工程,已在粤港澳大湾区包括深圳和惠州等地验证应用,还可进一步拓展至印染、焦化等同类污染特征的工业领域及其他区域。
(四)    技术内容:
       1、技术原理
       本技术以电子行业新污染物高效管控为核心,依托全链条技术范式,融合多领域手段,构建适配电子废水复杂特征的一体化强化控制体系,破解传统工艺诸多难题。其核心为化学还原+微生物降解的双路径协同作用,构建“蒙脱土负载纳米零价铁耦合功能菌”的复合工艺体系,破解传统单一技术污染物去除率低、新/常规污染物难以协同控制的难题,核心机制包括:
       1)改性零价铁的化学还原作用:以蒙脱土为载体负载纳米零价铁(ZVI),并通过Fe-Ni双金属、硫化改性等方式优化零价铁性能,解决传统零价铁易钝化的问题;改性零价铁通过电子传递实现对溴代阻燃剂等难降解新污染物的还原脱卤、断键,将大分子有毒污染物分解为小分子易降解中间体,同时对重金属离子进行还原沉淀、吸附固定,实现重金属的高效去除;
       2)功能菌的生物降解作用:通过定向筛选获得具有溴代阻燃剂、酚类等污染物高效降解能力的功能菌株(如柠檬酸杆菌Y3),构建专属功能菌种库;功能菌对化学还原产生的小分子中间体进行进一步的生物代谢降解,最终将其矿化为CO2、H2O等无害物质,实现特征污染物高效去除;
       3)材料—微生物的协同增效机制:蒙脱土载体为微生物提供稳定的生长附着界面,零价铁还原反应产生的 Fe²/Fe³可作为微生物生长的微量元素,提升微生物活性与降解效率;微生物的代谢作用可缓解零价铁表面的钝化层形成,维持其化学还原性能,二者形成相互促进的耦合效应,实现新污染物去除率>90%,同时保障常规污染物达到一级A排放标准。
       2、技术创新性
       1)以蒙脱土为载体并通过多方式改性零价铁,解决了传统零价铁易团聚、易钝化的问题,提升了材料稳定性与反应活性。
       2)构建“材料—微生物—污染物”多界面调控体系,揭示了改性零价铁化学还原与功能菌生物降解的相互促进机制,实现了难降解污染物的高效矿化。
       3)定向筛选获得针对典型新污染物的高效降解菌株并构建专属菌种库,突破了传统微生物对难降解污染物代谢能力弱的瓶颈。
       4)在高效降解新污染物的同时,同步实现稳定的脱氮除磷,实现了新污染物/常规污染物协同去除。
       5)耦合工艺可灵活集成于现有污水处理流程,占地小、投资低、见效快,适配多元场景废水处理需求。
       3、技术优势
       1)控污效果显著:保障出水稳定达标,新污染物/传统污染物去除率均>90%
       2)工艺适配性强:耦合工艺可灵活集成于现有污水处理流程,占地小、投资低、见效快;
       3)适应多场景:适配电子制造、半导体等多元废水场景,运行稳定且抗冲击负荷能力强;
       4)技术应用环境风险低,出水水质稳定可控,可有效避免二次污染与生态风险。
       4、工艺流程

图1 蒙脱土负载纳米零价铁—功能菌耦合体系典型污染物降解机理图
图2 工艺改造与现场图

       5、主要经济指标
       在单位污染物处理成本方面,针对常规污染物与重金属、新型特征污染物等均具备较高的处理性价比,处理成本可控、效益突出。技术整体核心经济效益显著,随着工程应用规模扩大,可实现大幅节约年度处理费用,经济效益与环境效益协同突出,累计经济效益与新增利润可观,具备良好的产业化推广价值。工程示范应用表明,本技术可有效提升再生水回用率,实现显著的节水效益与水费节约效益。
       6、技术鉴定(评估)情况
       《电子行业典型新污染物强化控制技术开发与应用》科技成果于2025年4月组织开展评价(鉴定),鉴定委员会经审核评议认为,项目提交的评价(鉴定)材料规范、齐全,符合成果评价(鉴定)要求;项目针对电子行业排水特征污染物处理的相关技术瓶颈开展研究,取得了阐明溴代阻燃剂跨介质迁移规律及多界面富集特征、研发改性零价铁与微生物耦合处理技术体系;项目已发表论文数十篇,获授权专利十余件,参与制定国家标准多项,成果在深圳、惠州等地企业及园区污水处理厂实现规模化应用,经济、社会和环境效益显著,具有广阔的推广应用前景,该成果总体达到国际先进水平。
       7、技术获奖情况
       2025年广东省环境保护科学技术一等奖(广东省环境科学学会)
       8、技术推广情况
       该技术在粤港澳大湾区开展应用示范,承担项目多项,授权发明专利7项、发表论文多篇,具备规模化推广应用基础。