造纸废水厌氧处理芬顿铁泥的影响

造纸废水成分复杂、污染物浓度高，传统厌氧处理工艺常面临效率瓶颈。芬顿铁泥作为芬顿氧化工艺产生的副产物，富含铁氧化物（Fe含量达38%以上），其独特的理化特性为提升厌氧处理效能提供了新思路。研究表明，合理利用芬顿铁泥可显著改善造纸废水厌氧消化性能，但需关注其潜在风险。

一、芬顿铁泥的特性与作用机制

芬顿铁泥主要成分为无定形FeOOH（占比超80%），同时含有少量磁铁矿（Fe₃O₄）和有机残留物。其高比表面积（约50-80 m²/g）和氧化还原活性（EAC/EDC分别为62.45 μmol/g和4.59 μmol/g）使其在厌氧系统中兼具电子供体与载体功能：

促进微生物富集：铁泥表面可吸附产甲烷菌（如氢营养型产甲烷菌），形成生物-矿物复合体，提升微生物丰度；

强化电子传递：Fe³⁺/Fe²⁺循环作为电子穿梭体，加速有机物分解与甲烷生成；

pH缓冲作用：铁泥溶解产生的Fe²⁺可中和厌氧反应器内挥发性脂肪酸（VFA）积累导致的酸化风险。

二、对厌氧处理效能的提升效果

陕西科技大学团队通过序批式实验发现，投加5-20 g/L芬顿铁泥可使造纸废水SCOD去除率提高4.04%-10.46%，甲烷产量提升7.96%-19.77%。其作用体现在三方面：

有机物降解加速：铁泥引发的异化铁还原作用将大分子有机物转化为小分子挥发性脂肪酸，为产甲烷菌提供底物；

甲烷占比优化：沼气中甲烷占比从78.84%升至96.51%，二氧化碳与氢气占比显著降低，表明氢营养型产甲烷路径被强化；

抗冲击负荷能力增强：铁泥投加使系统在有机负荷波动时仍能维持稳定产甲烷活性。

三、潜在风险与控制策略

尽管芬顿铁泥带来显著效益，但其应用仍需关注以下问题：

出水铁离子残留：实验显示投加铁泥后出水Fe²⁺浓度达10.2-13.3 mg/L，可能增加后续工艺负担；

重金属与有机污染物释放风险：铁泥中残留的微量重金属（如Zn、Cu）可能在厌氧条件下溶出，需通过预处理（如酸洗）降低毒性；

经济性平衡：铁泥投加量需优化，过量投加可能导致污泥产量增加（增幅约15%-20%），抵消部分效益。

四、未来发展方向

铁泥预处理技术：开发低成本的酸洗或热解工艺，去除有害杂质并提高铁活性；

复合工艺开发：耦合厌氧氨氧化（Anammox）或电化学系统，实现氮磷协同去除；

规模化应用验证：在大型造纸厂开展中试，评估长期运行的稳定性和经济性。

结语

芬顿铁泥的资源化利用为造纸废水厌氧处理提供了创新解决方案。通过优化投加量与预处理工艺，可最大化其电子传递与微生物富集优势，同时规避环境风险。这一技术路径符合循环经济理念，有望推动造纸行业废水处理向绿色化、高效化迈进。