羟基氧化铁强化低CN废水生物反硝化脱氮技术

随着污水处理标准日益严格，低C/N比废水处理成为行业难题。传统生物反硝化工艺因碳源不足导致脱氮效率低下，而外加碳源又面临成本高、二次污染等挑战。羟基氧化铁强化技术的出现，为这一瓶颈提供了创新解决方案。

技术原理与核心优势

羟基氧化铁（FeOOH）是一种兼具氧化还原特性的功能材料，在低C/N废水处理中展现出独特优势。其作用机制主要体现在三方面：

电子供体强化：FeOOH可作为替代碳源，通过Fe(III)异化还原生成Fe(II)，为反硝化菌提供电子，促进硝酸盐还原为氮气。

微生物群落调控：FeOOH能改变活性污泥的胞外聚合物（EPS）组成，促进蛋白质（PN）和多糖（PS）分泌，增强微生物絮凝性和脱氮活性。

协同脱氮路径：诱导硝酸盐型厌氧亚铁氧化（NOB）过程，实现传统反硝化与铁还原耦合脱氮，突破单一碳源限制。

实验表明，在C/N比为5和2.5时，投加羟基氧化铁可使硝态氮去除率分别提高16.38%和15.76%，显著优于传统工艺。

工艺优化与关键参数

Fe/N投加比例：研究表明，Fe/N物质的量比为5时效果最佳，既能保证铁源充足，又避免过量铁导致的污泥矿化。

pH环境控制：中性至弱碱性条件（pH 7.0-8.5）有利于FeOOH的溶解和电子传递，同时促进反硝化菌活性。

反应器设计：采用序批式反应器（SBR）或厌氧-缺氧耦合系统，可优化FeOOH与微生物的接触效率，提升脱氮稳定性。

工程应用与经济效益

重庆市某污水处理厂的示范项目显示，羟基氧化铁强化技术使出水总氮稳定低于15mg/L，较传统工艺降低30%运行成本。其经济性主要体现在：

减少碳源投加：每吨废水可节约甲醇等外加碳源费用约2-3元；

降低污泥产量：EPS分泌增强使污泥沉降性提高，污泥减量达20%以上；

长期稳定性：FeOOH的缓释特性减少了频繁投加需求，运维简便。

未来发展方向

材料改性：开发负载型FeOOH复合材料（如FeOOH-生物炭），提升电子传递效率；

工艺耦合：与厌氧氨氧化（Anammox）或电化学技术联用，进一步降低能耗；

智能控制：基于实时监测的Fe(II)/Fe(III)比例调控，实现动态优化运行。

羟基氧化铁强化技术为低C/N废水脱氮提供了高效、经济的解决方案，其环境友好性和资源化潜力契合可持续发展需求。随着材料科学和工艺优化的深入，该技术有望成为污水处理领域的主流选择，助力行业绿色转型。