促進(jìn)剩余污泥水解新原理：Fe(Ⅱ)氧化與Fe(Ⅲ)還原

孟雨桐，趙智強(qiáng)，高金索，張耀斌

(大連理工大學(xué) 環(huán)境學(xué)院，遼寧 大連，116024)

城市污水處理規(guī)模擴(kuò)增帶來(lái)剩余污泥的急劇增加[1]。剩余污泥中富集了大量有機(jī)物、病原體、重金屬等，若不妥善處理會(huì)危害環(huán)境安全。厭氧消化是實(shí)現(xiàn)污泥穩(wěn)定化和安全化處理的有效手段之一，能在實(shí)現(xiàn)剩余污泥減量化的同時(shí)回收甲烷。然而，由于污泥細(xì)胞壁的存在，細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物難以被釋放到液相，這限制了污泥厭氧消化的水解效率[2]。

異化鐵還原是一種強(qiáng)化污泥厭氧消化的有效手段。異化鐵還原菌以Fe(Ⅲ)礦物為電子受體能夠協(xié)助芳香族、部分糖類和長(zhǎng)鏈脂肪酸等復(fù)雜有機(jī)物的降解[3]。投加鐵氧化物可以富集鐵還原菌，同時(shí)依靠Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)的氧化與還原使微生物種間電子傳遞效率得到有效提升。近年來(lái)，大量學(xué)者通過(guò)投加鐵氧化物到污泥厭氧消化反應(yīng)器中取得了較好的運(yùn)行效果，顯著提升了甲烷產(chǎn)量[4-6]。但值得注意的是，在實(shí)際工程中，連續(xù)投加Fe(Ⅲ)不經(jīng)濟(jì)，且較高含量的鐵可能在污泥處置中帶來(lái)潛在風(fēng)險(xiǎn)[7]，在污水處理工藝末端，含鐵絮凝劑的投加會(huì)使剩余污泥包含大量的鐵，若能將這部分鐵有效利用或循環(huán)利用將是一種經(jīng)濟(jì)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)

筆者提出一種投加亞硝酸鹽改善污泥消化的新原理，即引發(fā)Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)的氧化和還原，從而促進(jìn)復(fù)雜有機(jī)物的降解。弱堿性條件(pH=7.5)下，向剩余污泥厭氧消化反應(yīng)器中投加亞硝酸鹽，以實(shí)現(xiàn)Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)的氧化還原及提升污泥降解率，并對(duì)其機(jī)理和微生物群落變化情況進(jìn)行分析?！?br>