综述：废水处理中的铁氨氧化：机制、协同作用与未来工程应用

这篇综述系统阐述了铁氨氧化(Feammox)在废水脱氮领域的潜力，通过对比传统硝化-反硝化(ND)和厌氧氨氧化(Anammox)，揭示了其以Fe(III)为电子受体氧化NH4+的独特机制，提出了铁-生物炭强化人工湿地与A2O工艺结合的工程应用新思路。

　　

铁氨氧化(Feammox)在废水处理中的革命性潜力

差异与关联：三大脱氮路径的博弈

在氮循环的竞技场中，铁氨氧化(Feammox)与厌氧氨氧化(Anammox)、硝化-反硝化(ND)形成三足鼎立之势。Feammox以Fe(III)为电子受体，在厌氧条件下直接将NH₄⁺转化为N₂，其反应方程式3Fe(OH)₃ + NH₄⁺ + 5H⁺ → 3Fe²⁺ + 9H₂O + 0.5N₂展现了独特的简洁性。相较之下，传统ND路径需经历NH₄⁺→NO₂^-→NO₃^-→N₂的复杂转化，而Anammox则依赖NO₂^-的稳定供应。有趣的是，Feammox产生的Fe²⁺可通过化学反硝化(如10Fe²⁺ + 2NO₃^- + 24H₂O → 10Fe(OH)₃ + N₂ + 18H⁺)实现铁循环与深度脱氮的双赢。

自然界的隐形氮库消耗者

从稻田到河口沉积物，Feammox默默贡献着3.9-61.2%的氮损失。在长江口沉积物中，其脱氮速率达0.005-0.26 mg N/(kg·d)；而红树林湿地中，铁氧化物含量每增加1%，Feammox活性提升13.5%。这种"低调"的代谢途径，实则通过Fe(III)/Fe(II)的持续转化，构建起自然界铁-氮耦合循环的隐形桥梁。

反应器中的性能突破

人工系统中，铁-生物炭复合材料的引入使Feammox脱氮速率提升3-8倍。某厌氧反应器实验显示，添加2 g/L磁铁矿可使NH₄⁺去除率提高47%。更巧妙的是，将电解产Fe³⁺与微生物还原耦合，实现了令人瞩目的83.6%总氮去除率。这些突破性进展，为工程化应用奠定了坚实基础。

未来工程应用的星辰大海

基于铁循环的协同效应，研究者提出两大创新场景：在人工湿地中，铁-生物炭填料可同步去除NH₄⁺和NO₃^-；在A²O工艺的缺氧段投加铁基材料，既能强化脱氮又可减少50%以上的曝气能耗。这些构想将传统工艺的"碳依赖"转变为"铁驱动"，为可持续水处理开辟了新航道。

结语

铁氨氧化这项源于自然界的智慧，正通过Fe(III)/Fe(II)的永恒之舞，谱写废水脱氮的新篇章。尽管面临功能菌富集慢、铁循环维持难等挑战，但其"以废治废"的核心理念，必将引领下一代水处理技术的革新浪潮。