促进剩余污泥水解新原理：Fe(Ⅱ)氧化与Fe(Ⅲ)还原

孟雨桐，赵智强，高金索，张耀斌

(大连理工大学 环境学院，辽宁 大连，116024)

城市污水处理规模扩增带来剩余污泥的急剧增加[1]。剩余污泥中富集了大量有机物、病原体、重金属等，若不妥善处理会危害环境安全。厌氧消化是实现污泥稳定化和安全化处理的有效手段之一，能在实现剩余污泥减量化的同时回收甲烷。然而，由于污泥细胞壁的存在，细胞内有机物难以被释放到液相，这限制了污泥厌氧消化的水解效率[2]。

异化铁还原是一种强化污泥厌氧消化的有效手段。异化铁还原菌以Fe(Ⅲ)矿物为电子受体能够协助芳香族、部分糖类和长链脂肪酸等复杂有机物的降解[3]。投加铁氧化物可以富集铁还原菌，同时依靠Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)的氧化与还原使微生物种间电子传递效率得到有效提升。近年来，大量学者通过投加铁氧化物到污泥厌氧消化反应器中取得了较好的运行效果，显著提升了甲烷产量[4-6]。但值得注意的是，在实际工程中，连续投加Fe(Ⅲ)不经济，且较高含量的铁可能在污泥处置中带来潜在风险[7]，在污水处理工艺末端，含铁絮凝剂的投加会使剩余污泥包含大量的铁，若能将这部分铁有效利用或循环利用将是一种经济有效的方案。

5H+ΔG°′=-147.6 kJ/mol e-

(1)

3H+ΔG°′=-128.5 kJ/mol e-

(2)

10H+ΔG°′=-88.0 kJ/mol e-

(3)

笔者提出一种投加亚硝酸盐改善污泥消化的新原理，即引发Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)的氧化和还原，从而促进复杂有机物的降解。弱碱性条件(pH=7.5)下，向剩余污泥厌氧消化反应器中投加亚硝酸盐，以实现Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)的氧化还原及提升污泥降解率，并对其机理和微生物群落变化情况进行分析。……