鐵系添加物對有機固廢厭氧消化影響的研究進展

葉人愷 程潔紅

摘要：鐵元素在厭氧消化反應中能起到還原、提供電子和酸轉(zhuǎn)化等作用，因此向反應系統(tǒng)投加鐵單質(zhì)或含鐵物質(zhì)能夠提高消化反應的效率。比表面積越大，反應效率提高越明顯，因此納米零價鐵優(yōu)于微米零價鐵;鐵與活性炭混合物，不僅吸附效果更好，而且具有微電解功能，因此效果更優(yōu);磁鐵礦（Fe₃O₄、納米Fe₃O₄作為反應添加物，有助于提高微生物間電子傳遞效率，進而提高有機物的降解效率和厭氧消化效率;通過表面改性、載體負載、金屬改性等措施，可以改善鐵系添加物易氧化、團聚和機械強度低等缺陷，提高厭氧消化中甲烷的生成速度和產(chǎn)量。

關鍵詞：鐵系添加物;有機固廢;厭氧消化

中圖分類號：O69文獻識別碼：A文章編號：2095-7394（2021）06-0016-06

在有機固廢處理技術中，厭氧消化因具有高有機負荷、低成本、低能耗和產(chǎn)沼氣的特性，而受到學者們的關注[1-2]。現(xiàn)實中，也已經(jīng)有一些利用厭氧消化技術處理餐廚垃圾、市政污泥和農(nóng)田廢棄物的報道[3-5]。根據(jù)發(fā)酵底物TS（總固含量）和發(fā)酵反應器的不同，厭氧消化可分為干式與濕式、單相與兩相等發(fā)酵技術。目前，厭氧消化技術存在諸如系統(tǒng)運行不穩(wěn)定、產(chǎn)氣性能差、物質(zhì)轉(zhuǎn)化率低等問題，限制了其廣泛應用[6]。為了解決這些問題，國內(nèi)外學者做了大量的研究，包括改良微生物結(jié)構(gòu)[7]、優(yōu)化反應底物配比[8-10]、優(yōu)化厭氧消化參數(shù)等[11-12]。但是，這些研究仍存在有機酸積累、厭氧消化效率低、生物可降解物質(zhì)較難溶出且有毒成分含量較高等問題[13]，因而無法從根本上改變厭氧消化產(chǎn)甲烷效率低的現(xiàn)狀。

鐵廉價且無毒無害，為此有人開展了向厭氧消化系統(tǒng)中投加鐵系添加劑的研究[14-15]。在廢水處理中，鐵鹽作為絮凝劑（PFS、PFC）被大量使用，能有效去除各種有害物質(zhì)，COD去除率達60%～90%[16]。在厭氧系統(tǒng)中，鐵能提高產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸、產(chǎn)甲烷菌群的豐富度和活性，促進丙酸向乙酸和甲烷的轉(zhuǎn)化[17]，進而提高甲烷產(chǎn)量。另外，鐵元素是細胞酶的重要組成，直接影響厭氧代謝的途徑，對甲烷的生物合成至關重要。因此，本文將從作用機理和投加效果著眼，對零價鐵和鐵氧化物用于城市有機固廢厭氧消化處理的有關研究進行綜述。

1零價鐵添加物

應用于厭氧消化的零價鐵有微米零價鐵、納米零價鐵及鐵碳結(jié)合方式。微米零價鐵根據(jù)粒徑不同，可以分為粗粉（粒徑為150～500 μm）、中等粉（粒徑為50～150μm）、細粉（粒徑小于50μm）;納米零價鐵的粒徑在1～100 nm之間[18];鐵碳結(jié)合則是同時添加零價鐵和活性炭，能明顯促進厭氧消化產(chǎn)甲烷的效果，并且鐵和碳不同的投加配比，促進效果也不同[19]。

1.1微米零價鐵

粒徑在微米級別的零價鐵是一種低成本、無毒且還原性強的物質(zhì)，將其應用于生物處理方面的技術已經(jīng)出現(xiàn)多年。零價鐵化學活性大，可在厭氧系統(tǒng)中向產(chǎn)甲烷菌提供電子，并通過低氧化還原電位提高產(chǎn)甲烷菌的活性，促進產(chǎn)甲烷菌的新陳代謝，加快污染物的分解轉(zhuǎn)化[20]。

微米零價鐵在厭氧消化中的作用原理可歸納為三個方面：（1）零價鐵的強還原性可以明顯降低溶液中的氧化還原電位（ORP），促進污泥中有機物質(zhì)的還原分解，為微生物提供還原性氛圍和營養(yǎng)物質(zhì)[21-22]。FENG等人[23]研究發(fā)現(xiàn)，在消化反應系統(tǒng)中，添加濃度為20 g/L的零價鐵，能使蛋白質(zhì)的降解率增加21.9%，揮發(fā)性脂肪酸的降解率增加37.3%;且由于零價鐵的還原性，污泥和液體中的殘留有機物也相應減少。（2）零價鐵具有電化學活性，在厭氧過程中能起到提供電子的作用[24]DANIELS等人[25]發(fā)現(xiàn)幾種產(chǎn)甲烷菌可以利用零價鐵和CO₂作為供體和受體在溶液中發(fā)生反應（反應式為Fe⁰+CO₂+H₂→CH₄+Fe²⁺+H₂O），從而增加甲烷產(chǎn)量。另外，零價鐵腐蝕過程形成的堿性副產(chǎn)物，對中和溶液pH值也發(fā)揮著重要作用，為微生物生長提供了有利條件[26]。（3）零價鐵有利于促進系統(tǒng)中乙酸的生成，如促進丙酸型發(fā)酵向乙酸型發(fā)酵轉(zhuǎn)變，從而減少丙酸的積累，為后面的產(chǎn)甲烷段提供有利的底物[27]。有文獻報道，零價鐵的加入可以降低丙酸分解的吉布斯自由能，提高乙酸相關酶的活性，從而提高丙酸的轉(zhuǎn)化率和乙酸產(chǎn)量[28]。在抑制厭氧消化過度酸化的實驗中，KONG等人[20]研究發(fā)現(xiàn)丁酸的積累是厭氧消化系統(tǒng)過度酸化的主要原因;在添加了零價鐵后，系統(tǒng)中丁酸的含量從30%～40%降為0，乙酸含量明顯增加;這表明，零價鐵有助于促進丁酸向乙酸轉(zhuǎn)化，從而抑制系統(tǒng)酸化，保證良好的甲烷生成環(huán)境。

1.2納米零價鐵

納米零價鐵作為一種還原性很強的微粒，具有較高的比表面積（15～35 m²/g）[29]，對污染物具有良好的吸附特性和反應活性。已有許多文獻表明，納米鐵可以增強厭氧消化系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并改善厭氧反應條件[30-32]，如緩解系統(tǒng)酸化，促進H₂生成并使ORP維持在厭氧水平等。WANG等人[33]發(fā)現(xiàn)納米鐵能促進不溶性碳水化合物的溶解，刺激功能酶的活性，增加芽孢桿菌的豐度，提高H₂和CO₂的產(chǎn)量。

另外，有學者發(fā)現(xiàn)納米鐵的投加濃度對微生物群落有著重要影響。賈通通等人[34]考察了不同濃度納米零價鐵對厭氧消化過程中沼氣產(chǎn)量和甲烷含量的影響，發(fā)現(xiàn)當納米零價鐵濃度為1 000 mg/L 時，VFA 含量達到3 841 mg/L，促進了乙酸的生成和利用，累計沼氣產(chǎn)量較空白組增加了18.11%，且產(chǎn)氣周期縮短了3d。納米零價鐵不僅可以提升厭氧系統(tǒng)中沼氣的產(chǎn)量和微生物的活性，而且能增強系統(tǒng)對污染物的降解能力[35]。但是，納米零價鐵易氧化、團聚及機械強度低等不利因素，限制了其大規(guī)模應用[29]。

1.3鐵和活性炭混合物

普通零價鐵隨著反應進行，表面會被腐蝕產(chǎn)物覆蓋，導致零價鐵提供電子的能力下降，反應活性也逐漸降低。為了提高零價鐵的反應活性，有學者從鐵、炭聯(lián)合添加的角度拓展了零價鐵的應用[36]。由零價鐵和活性炭組成的鐵碳微電解系統(tǒng)，運用了析氫腐蝕的工作原理，即利用鐵碳之間存在的電位差，在反應系統(tǒng)中形成微弱的原電池。在鐵碳原電池中，陽極的鐵失去電子，陰極的碳得到電子，在酸性厭氧條件下發(fā)生電化學反應[37]，具體的電極反應如下：

鐵為陽極：Fe-2e^-→Fe²⁺;

碳為陰極：2H⁺+2e^-→2[H]→H₂。

陽極生成的Fe²⁺可用于合成微生物體內(nèi)的多種氧化還原酶，從而提升微生物新陳代謝能力。陰極生成的H₂是微生物產(chǎn)生甲烷的重要途徑之一，對系統(tǒng)氧化還原電位和pH值的改善有重要的作用[38]。

已有許多關于鐵碳微電解系統(tǒng)用于提升甲烷產(chǎn)率的報道。劉波等人[19]通過單獨加鐵、單獨加碳和鐵碳聯(lián)合添加這三種方式，考察了其對污泥厭氧消化的影響，結(jié)果表明鐵碳聯(lián)合投加組的甲烷產(chǎn)量和VSS去除率分別比空白組高出35%和11.7%。YUAN等人[39]在餐廚垃圾厭氧消化的實驗中發(fā)現(xiàn)，相比單獨添加零價鐵，鐵、炭聯(lián)合投加的實驗組縮短了產(chǎn)甲烷的反應周期，甲烷最大生成速率提高了24.5%，甲烷產(chǎn)量提高了19.4%。

綜上所述，鐵、炭聯(lián)合投加對厭氧消化產(chǎn)甲烷有更好的促進作用。另外，與零價鐵相比，鐵碳微電解有更大的比表面積，可以增大微電解的能力，且作為電化學材料價格便宜，但其電解效率受反應環(huán)境酸堿度的影響，隨著pH值的增大，析氫腐蝕的速率將受到限制。

2氧化鐵類添加物

有研究發(fā)現(xiàn)[22]，鐵氧化物在促進污泥厭氧消化和提高甲烷產(chǎn)量方面表現(xiàn)出更好的效果。目前，氧化鐵類添加劑有磁鐵礦（主要成分為Fe₃O₄）、納米Fe₃O₄等，下面就此類添加劑對厭氧消化的作用原理和添加效果進行論述。

2.1磁鐵礦

在厭氧消化的研究方面，SUMMERS等人[40]首次提出一種新的種間電子傳遞途徑，即直接種間電子傳遞（DIET）。相比傳統(tǒng)的氫電子傳遞途徑（IHT）—靠細胞色素傳遞電子，DIET具有更高的電子傳遞效率，可以附著在導電材料的表面，利用導電材料較高的電導率進行更長距離的種間電子傳遞。因此，在厭氧消化系統(tǒng)中投加磁鐵礦成為學者們研究的熱點[41]。

在工藝方面，探討了磁鐵礦投加量、粒徑大小對厭氧消化的影響。錢風越[42]發(fā)現(xiàn)磁鐵礦投加量過多或過少，都對厭氧消化不利;過多時，磁鐵礦的存在會使微生物表面發(fā)生團聚現(xiàn)象，形成鐵氧化物顆粒層，進而影響厭氧細菌和有機物的接觸;過少時，磁鐵礦作為微生物細胞間電子轉(zhuǎn)移的渠道功能不足，導致促進效果不佳，所以投加量要合適。謝文浩等人[43]發(fā)現(xiàn)，投加濃度為20mmol/L，且磁鐵礦粒徑為100～150 nm時效果最優(yōu)，可使產(chǎn)氣率提高51%。CRUZVIGGI等人[44]在厭氧系統(tǒng)中投加磁鐵礦以促進丙酸的降解，結(jié)果發(fā)現(xiàn)微米級的磁鐵礦實驗組相比空白組，甲烷產(chǎn)量提高了33%。

2.2納米（級）Fe₃O₄

納米Fe₃O₄顆粒易于制備、價格便宜，具有良好的吸附、催化性能，被廣泛運用于污水處理中[45]，也有將其應用在污泥厭氧消化方面的報道[46]。賈通通等人[34]探究了中溫厭氧消化過程中納米Fe₃O₄對產(chǎn)氣性能的影響，結(jié)果表明，納米Fe₃O₄濃度為100 mg/L時，厭氧消化累計產(chǎn)氣量提高了28. 08%，產(chǎn)氣周期縮短了2 d，甲烷濃度提高了6%。楊曉琪等人[47]在探究納米Fe₃O₄濃度對厭氧消化影響的實驗中發(fā)現(xiàn)，當納米Fe₃O₄濃度為200 mg/L時，累計產(chǎn)氣量最多，消化底物中蛋白質(zhì)、多糖的降解率最高，蛋白酶活性最高;當濃度達到600 mg/L時，納米Fe₃O₄對厭氧產(chǎn)甲烷有抑制作用。

綜上所述，適量濃度的鐵氧化物類物質(zhì)可以強化厭氧消化反應。氧化鐵作為堿性物質(zhì)，能增強體系緩沖性能，抑制系統(tǒng)過度酸化，也可促進電子轉(zhuǎn)移，進而提高鐵腐蝕析氫速率;其中的Fe³⁺可優(yōu)先氧化污泥中的部分難降解有機物[48]，減輕后續(xù)水解酸化的負擔，進而提高污泥的厭氧消化產(chǎn)酸效率。

2.3鐵基催化劑

在厭氧消化系統(tǒng)中投加的納米鐵和納米Fe₃O₄可促進微生物間電子傳遞，提高厭氧消化效率，但也有團聚和機械強度低等問題，因而限制了其大規(guī)模的應用。為增強其機械強度，可將納米材料固定在載體表面或捕獲在孔道內(nèi)，以實現(xiàn)對納米顆粒的固定[18]。潘柯辛等人[49]利用活性炭負載納米鐵制得鐵基催化劑，并探究其對厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷的影響;結(jié)果表明，當該鐵基催化劑投加濃度為50 mg/L時，甲烷產(chǎn)量比空白組高出21%。葉俊沛等人[50]以木屑為載體制備的鐵改性生物炭，在厭氧消化中，能將甲烷生產(chǎn)的遲滯期縮短33%，最大產(chǎn)氣量提高了81.36%。

除了鐵，其它一些微量元素如錳、鉆、鎳和鉬，也可以在許多生化過程中激活酶催化，起到加速細胞合成和提高微生物活性的作用。CHEN等人[51]就發(fā)現(xiàn)細胞中磷酸二酯酶對Mn²⁺濃度有絕對的要求，且Mn²⁺對甲烷菌合成蛋白質(zhì)有重要作用。在CHEN的研究基礎上，ZHANG等人[52]制備了鐵錳催化劑，用于厭氧生物制氫;實驗表明，投加了600 mg/L新型鐵錳催化劑的實驗組相比空白組，H₂產(chǎn)率提高了55.8%。。

上述的載體負載法有效增加了鐵在厭氧反應系統(tǒng)中的接觸面積、分散性和穩(wěn)定性，金屬改性法在增加了鐵的抗氧化能力的同時，滿足了厭氧微生物對其他元素的需求，兩類鐵基催化劑對厭氧消化都起到了積極作用?？梢?，在鐵系添加物催化厭氧消化的研究方面，從前期單純的鐵元素，發(fā)展到了現(xiàn)在的含鐵催化劑等新材料。

3結(jié)語

（1）Fe作為金屬元素，在厭氧系統(tǒng)反應中能起到還原、提供電子和酸轉(zhuǎn)化等作用，對參與厭氧消化的微生物和關鍵酶都很重要。在此基礎上發(fā)展的納米零價鐵和鐵碳微電解技術，能夠提高產(chǎn)甲烷效率。

（2）磁鐵礦（Fe₃O₄）和納米Fe₃O₄這兩種氧化鐵類鐵系添加物，有助于提高微生物間電子傳遞效率，進而提高有機物的降解效率和厭氧消化效率。

（3）通過表面改性、載體負載、金屬改性等措施，可以改善納米零價鐵和納米Fe₃O₄顆粒這兩種新型鐵系添加物易氧化、團聚和機械強度低等缺陷，提高厭氧消化中甲烷的生成速度和產(chǎn)量。

參考文獻：

[1]周俊，王夢瑤，王改紅，等.餐廚垃圾資源化利用技術研究現(xiàn)狀及展望[J].生物資源，2020，42（1）：87-96.

[2]戴曉虎.我國城鎮(zhèn)污泥處理處置現(xiàn)狀及思考[J].給水排水，2012，48（2）：1-5.

[3]孟昭輝，吳凡松，郭婉茜，等.餐廚垃圾與剩余污泥處理現(xiàn)狀及技術展望[J].中國給水排水，2013，29（10）：9-11.

[4]張本月，趙洪顏，于海茹，等.玉米秸稈厭氧消化性能評價[J].環(huán)境科學與技術，2016，39（6）：70-74.

[5]王凱軍，王靖瑤，左劍惡，等.我國餐廚垃圾厭氧處理技術現(xiàn)狀分析及建議[J].環(huán)境工程學報，2020，14（7）：1735-1742.

[6]HUPFAUF S，PLATTNER P，WAGNER A O，et al. Temperature shapes the microbiota in anaerobic digestion and drives efficiency to a maximum at 45 ℃[J]. BioresourceTechnology，2018，269：309-318.

[7]LI Y，LI L H，SUN Y M，et al. Bioaugmentation strategy for enhancing anaerobic digestion of high C/N ratio feedstock with methanogenic enrichment culture[J]. Bioresource Technology，2018，261：188-195.

[8]房明，吳樹彪，張萬欽，等.接種比對餐廚垃圾中溫厭氧消化的影響[J].中國農(nóng)業(yè)大學學報，2014，19（1）：186- 192.

[9]馬磊，王德漢，謝錫龍，等.接種量對餐廚垃圾高溫厭氧消化的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2008，24（12）：178-182.

[10]李華藩，鄭艷，葉樞華，等.污泥餐廚垃圾不同混配比厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫產(chǎn)甲烷[J].福建師范大學學報（自然科學版），2020，36（4）：50-56.

[11]陳露蕊，杜詩云，謝麗.pH對高溫厭氧耗氫產(chǎn)甲烷及微生物群落的影響[J].化工進展，2019，38（8）：3816-3822.

[12]王勇，任連海，趙冰，等.初始pH和溫度對餐廚垃圾厭氧發(fā)酵制氫的影響[J].環(huán)境工程學報，2017，11（12）：6470-6476.

[13]袁雨珍，肖利平，劉傳平，等.pH對餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫過程的影響[J].生態(tài)環(huán)境學報，2017，26（4）：687- 692.

[14]CHENG J H，ZHU C，ZHU J，et al. Effects of waste rusted iron shavings on enhancing anaerobic digestion of food wastes and municipal sludge[J].Journal of Cleaner Production，2020，242：118195.

[15]ZHOU J，YOU X G，NIU B W，et al. Enhancement of methanogenic activity in anaerobic digestion of high solids sludge by nano zero- valent iron[J]. Science of the Total Environment，2020，703：135532.

[16]宋曉喬，劉罡，宋少花，等.聚合硫酸鐵對麥草漿造紙廢水預處理的效果研究[J].應用化工，2019，48（8）：18661868.

[17]劉亞利，鐘婷婷，劉鵬飛，等.投加不同形態(tài)的鐵對厭氧消化的影響和作用機理[J].應用化工，2018，47（10）：2264-2267.

[18]李成威，劉謙，劉帥，等.納米零價鐵的制備及改性研究進展[J].粉末冶金工業(yè)，2020，30（6）：1-7.

[19]劉波，陳博之，丁新春，等.鐵碳聯(lián)合強化剩余污泥厭氧消化的研究[J].工業(yè)水處理，2020，40（10）：47-50，54.

[20] KONG X，WEI Y H，XU S，et al. Inhibiting excessive acidification using zero-valent iron in anaerobic digestion of food waste at high organic load rates[J]. Bioresource Technology，2016，211：65-71.

[21] ZHANG J X，ZHANG YB，QUAN X，et al. Bioaugmentation and functional partitioning in a zero valent iron-anaerobic reactor for sulfate-containing wastewater treatment [J]. Chemical Engineering Journal，2011，174（1）：159165.

[22] ZHANG Y B，F(xiàn)ENG YH，YUQL，et al. Enhanced high- solids anaerobic digestion of waste activated sludge by the addition of scrap iron[J]. Bioresource Technology，2014，159：297-304.

[23] FENG Y H，ZHANG Y B，QUAN X，et al. Enhanced anaerobic digestion of waste activated sludge digestion by the addition of zero valent iron[J]. Water Research，2014，52：242-250.

[24] BISWAS S，BOSE P.Zero-valent iron-assisted autotrophic denitrification[J]. Journal of Environmental Engineering，2005，131（8）：1212-1220.

[25] DANIELS L，BELAY N，RAJAGOPAL BS，et al. Bacterial methanogenesis and growth from CO2 with elemental iron as the sole source of electrons[J]. Science，1987，237（4814）：509-511.

[26] XIN Y，YONG K，DUUJONG L，et al. Bioaugmented sulfate reduction using enriched anaerobic microflora in the presence of zero valent iron[J]. Chemosphere，2008，73（9）：1436-1441.

[27]孟旭升.零價鐵強化厭氧丙酸轉(zhuǎn)化乙酸過程的研究[D].大連：大連理工大學，2013.

[28] MENG X S，ZHANG YB，LI Q，et al. Adding FeO powder to enhance the anaerobic conversion of propionate to acetate[J]. Biochemical Engineering Journal，2013，73：80-85.

[29]雍曉靜，關翀，張昊，等.納米零價鐵的制備技術及其應用研究進展[J].環(huán)境工程，2020，38（9）：14-22.

[30]孫佳玉，張莉，楊新敏，等.納米鐵在無擾動厭氧水環(huán)境中的腐蝕過程研究[J].環(huán)境科學學報，2018，38（5）：1893-1898.

[31] ABDELSALAM E，SAMER M，ATTIA Y A，et al. Influence of zero valent iron nanoparticles and magnetic iron oxide nanoparticles on biogas and methane production from anaerobic digestion of manure[J]. Energy，2017，120：842-853.

[32] SUN M C，ZHANG ZH，LIUGH，et al. Enhancing methane production of synthetic brewery water with granular activated carbon modified with nanoscale zero-valent iron （NZVI）in anaerobic system[J]. Science of the Total Environment，2021，760：143933.

[33] WANG Q，F(xiàn)ENG K，LI H. Nano iron materials enhancefood waste fermentation[J]. Bioresource Technology，2020，315：123804.

[34]賈通通.納米鐵系物質(zhì)對污泥厭氧產(chǎn)氣性能的影響[D]. 青島：青島科技大學，2018.

[35] LI J J，LI C X，ZHAO L X，et al. The application status，development and future trend of nano-iron materials in anaerobic digestion system[J]. Chemosphere，2021，269：129389.

[36] WANG T Y，QIN Y J，CAO Y，et al. Simultaneous addition of zero-valent iron and activated carbon on enhanced mesophilic anaerobic digestion of waste-activated sludge[J]. Environmental Science and Pollution Research，2017，24（28）：22371-22381.

[37]崔悅.利用Fe和Fe/C提高餐廚垃圾甲烷產(chǎn)量的研究[D].北京：北京化工大學，2018.

[38] HU Y S，HAO X D，ZHAO D，et al. Enhancing the CH4 yield of anaerobic digestion via endogenous CO2 fixation by exogenous H2[J]. Chemosphere，2015，140：34-39.

[39] YUAN TG，SHIX Y，SUN R，et al. Simultaneous addition of biochar and zero-valent iron to improve food waste anaerobic digestion[J]. Journal of Cleaner Production，2021，278：123627.

[40] SUMMERS Z M，F(xiàn)OGARTY H E，LEANG C，et al. Direct exchange of electrons within aggregates of an evolved syntrophic coculture of anaerobic bacteria[J]. Science，2010，330（6009）：1413-1415.

[41] CHEN S S，ROTARU A E，LIU F H，et al. Carbon cloth stimulates direct interspecies electron transfer in syntrophic co-cultures[J]. Bioresource Technology，2014，173：82-86.

[42]錢風越.Fe₃O₄納米顆粒對厭氧消化產(chǎn)甲烷過程的影響研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2015.

[43]謝文浩，吳曉輝，明銀安.磁鐵礦對厭氧消化產(chǎn)甲烷的影響[J].中國給水排水，2019，35（19）：7-11.

[44] CRUZ VIGGI C，ROSSETTI S，F(xiàn)AZI S，et al. Magnetite particles triggering a faster and more robust syntrophic pathway of methanogenic propionate degradation[J]. Environmental Science & Technology，2014，48（13）：7536-7543.

[45]王濤，張棟，戴翎翎，等.納米材料對污水/污泥厭氧消化系統(tǒng)影響的研究進展[J].環(huán)境工程，2015，33（6）：15，23.

[46] ZHAO Z S，ZHANG Y B，LI Y，et al. Comparing the mechanisms of ZVI and Fe₃O₄for promoting waste-activated sludge digestion[J]. Water Research，2018，144：126-133.

[47]楊曉琪.納米四氧化三鐵對污泥厭氧消化的影響[D].青島：青島科技大學，2020.

[48]艾樂仙，鄧風，胡瀟鵬，等.廢鐵屑、還原鐵粉對剩余污泥厭氧消化效果的研究[J].工業(yè)水處理，2019，39（8）：69-73.

[49]潘柯辛，唐仁士，蔡曉陽，等.負載納米鐵對厭氧消化產(chǎn)甲烷過程的影響[J].廣東化工，2019，46（1）：5-7.

[50]葉俊沛，張盼月，仙光，等.鐵改性生物炭對啤酒廢水厭氧消化產(chǎn)甲烷的促進作用研究[J].材料導報，2018，32（20）：3634-3637，3653.

[51] CHEN S F，YAKUNIN A F，KUZNETSOVA E，et al. Structural and functional characterization of a novel phosphodiesterase from methanococcusjannaschii[J]. Journal of Biological Chemistry，2004，279（30）：31854-31862.

[52] ZHANG J S，F(xiàn)AN C F，ZHAO W Q，et al. Improving bio- H2 production by manganese doped magnetic carbon[J]. International Journal of Hydrogen Energy，2019，44（49）：26920-26932.

Research Progress on Effect of Iron Additives on Anaerobic Digestion of Organic Solid Waste

YE Renkai，CHENG Jiehong

（School of Chemical and Environment Engineering，Jiangsu University of Technology，Changzhou 213001，China）

Abstract：Iron element can play a role in reducing，providing electrons and acid conversion in anaerobic digestion reaction. Therefore，adding iron element or iron-containing material to the reaction system can improve the efficiency of digestion reaction. The larger the specific surface area，the higher the reaction efficiency，so the nano zero-valent iron is better than the micron zero-valent iron. Fe₃O₄and nano-Fe₃O₄as reaction additives help to improve the electron transfer efficiency between microorganisms，thereby improving the degradation efficiency and anaerobic digestion efficiency of organic matter. Through surface modification，carrier loading，metal modification and other measures，the defects of iron additives such as easy oxidation，agglomeration and low mechanical strength can be improved，and the generation rate and yield of methane in anaerobic digestion can be increased.

Key words：iron additives;organic solid waste;anaerobic digestion