传统生物铁法通过投加铁盐生成铁絮凝物质来提高活性污泥净化能力,但由于强化效果有限、工艺复杂以及较高投资运营成本,使其在实际应用中相对较少。Fe0-生物铁法是将Fe0投入生化反应器中通过电化学腐蚀和生物腐蚀作用溶出Fe2+,经过O2、铁氧化菌等物质氧化成Fe3+,实现了生物铁法的作用也弥补了传统生物铁法的缺点。海绵铁作为一种特殊零价材料,因其疏松微孔的特点可作为生物载体,投入生化反应器中会形成Fe0/O2体系,在环境中受到化学、生物作用使铁离子溶出参加类芬顿反应,Fe2+催化H2O2产生·OH,·OH通过电子转移等途径将有机物氧化分解成小分子,有效分解难降解有机物,铁离子溶出是类芬顿作用的引发条件,溶出量过多或过少都不利于类芬顿反应的进行,所以控制铁溶出是尤为重要。本文将疏松微孔的零价铁金属材料海绵铁介入到对环丙沙星具有良好降解效果的活性污泥中形成生物海绵铁体系,研究了废水进水pH值、污泥浓度、溶解氧、海绵铁投加方式及有机负荷等因素对海绵铁溶出的影响。采用AUTOLAB电化学工作站和Nova1.10软件对所测Tafel曲线及其电化学参数进行处理分析得出腐蚀速率,以腐蚀速率表征溶出速率,之后继续采用SBR反应器开展平行试验,对上述影响因素下的铁溶出量进行测试分析,以Fe2+、TFe为评价指标,之后分析了Fe2+参与类芬顿作用产生强氧化性物质(H2O2、·OH)对环丙沙星和COD降解的影响情况,用环丙沙星表征生物海绵铁体系对难降解有机物的降解作用,得到以下结论:(1)腐蚀速率随着污泥浓度、溶解氧、有机负荷的增大而加快,随着pH的降低而减缓,海绵铁+载体(复合载体)的腐蚀速率比直接投加海绵铁(单一载体)的腐蚀速率快。(2)根据Tafel电化学参数分析,海绵铁腐蚀溶解主要受到阳极活化溶解和阴极氧扩散控制共同作用下的电化学作用。在生物海绵铁体系中海绵铁受到电化学腐蚀以及微生物腐蚀作用,厌氧及溶液极酸条件下发生析氢腐蚀,好氧及溶液中性、碱性条件下发生吸氧腐蚀,其他因素条件下由于溶解氧充足,均发生吸氧腐蚀。生物海绵铁体系中的海绵铁腐蚀受到电化学腐蚀作用约占15%,微生物腐蚀约占85%,电化学作用逐渐增强,微生物作用逐渐减弱。(3)铁溶出量随污泥浓度、溶解氧的增大而增大,随pH的降低而增大;较高有机负荷铁溶出量较大;海绵铁+载体的投加方式铁溶出量较大。铁离子溶出后形式多样,厌氧及极酸条件铁离子主要以离子形式存在于上清液,好氧及中碱性条件铁离子大部分被氧化以沉淀或絮体形式存在于污泥中,上清液与混合液中部分铁离子参与类芬顿反应降解有机物。(4)(1)pH越低,腐蚀速率越快,铁溶出速率及溶出量越大,类芬顿作用生成的强氧化物质越多,环丙沙星降解率越高,但强酸条件使污泥絮体解絮失活,环丙沙星降解效果排序为pH=6>pH=7>pH=9>pH=4,CIP最高降解率为95.65%;(2)污泥浓度越高,海绵铁腐蚀速率越快,溶出量越大,类芬顿作用产生的强氧化物质越多,对环丙沙星降解效果越好,降解效果排序为污泥浓度5.0g/L>3.0g/L>1.2g/L>0.0g/L,CIP最高降解率为80.1%;(3)高有机负荷比低有机负荷的海绵铁腐蚀速率快,铁溶出量大,类芬顿作用越强,CIP最高降解率为91.9%,降解效果排序为COD=1200mg/L>COD=2000mg/L>COD=800mg/L,;(4)利用复合载体的方式加快了腐蚀速率,增大了铁溶出量,由于抗生素对生物活性具有抑制作用,限制扩大生物活性,使海绵铁+载体的投加方式对CIP的降解率略大于直接投加海绵铁,CIP降解率分别为为79.55%与77.27%;(5)溶解氧越高,海绵铁腐蚀速率越快,溶出量越大,类芬顿作用产生的强氧化物质越多,对环丙沙星降解效果越好,排序为溶解氧6-7mg/L>溶解氧3-4mg/L>溶解氧0-1mg/L,CIP最高降解率为92.05%。生物海绵铁体系中不同条件对铁溶出速率、铁溶出量与难降解有机物的降解有密切关系。