现代城市排水体制打破了原生态文明下磷的循环,导致磷危机现象显现。随食物进入人体的磷最终大多会聚积于污水处理剩余污泥之中(⁹0%),成为有待开发的“第二磷矿”。剩余污泥在厌氧消化过程中因磷(P)和铁(Fe)的存在以及反应器环境下特种微生物的作用会形成蓝铁矿(Fe₃(PO₄)₂·8H₂O,Vivianite)沉淀,具有比用作肥料更加广泛的磷回收利用价值。为此,课题研究围绕剩余污泥厌氧消化环境下铁生物还原、环境因素影响等方面探究蓝铁矿生成过程与机理。基于文献调研,实验首先聚焦如何提高铁生物还原速率,以期缩短蓝铁矿生成周期。于是,向实验系统中投加氨氮(NH₄⁺)与硫酸盐(SO₄^2-),试图刺激铁的生物还原速度。实验结果显示,NH₄⁺与SO₄^2-投加并未提高铁(Fe³⁺)的生物还原速率,说明系统中金属(铁)还原微生物(Metal-reducing microorganisms)本身已具有较高的活性,并非铁还原的限制性因素。但是,加入的氨氮(NH₄⁺)氧化与铁(Fe³⁺)还原出现耦合现象,这种自养的铁还原过程,使消化系统明显出现溶解性有机物(SCOD)增幅(²3%),导致甲烷(CH₄)产量增加17%。然而,由于氨氮氧化消耗系统中H⁺,致使系统pH值升高,这就减弱了铝离子(Al³⁺)与磷酸根(PO₄^3-)的结合能力,无形增加了Fe²⁺与PO₄^3-结合生成蓝铁矿的机会,使其增产19%。借助于厌氧消化系统中微生物多样性以及较高活性,实验还利用自然界赤铁矿、针铁矿和无定形铁矿等常见铁源探究铁源化学结构与物理性质对铁还原和蓝铁矿形成的影响,同时,评估这些铁源用作蓝铁矿生成的可行性。实验表明,无定形铁矿、针铁矿、赤铁矿中的铁在铁还原细菌作用下还原度依次降低,这是因为铁的结晶度限制了微生物对铁的代谢,继而影响蓝铁矿形成。磷分级实验结果同时显示,不稳定性磷是厌氧消化系统中能够与铁结合形成蓝铁矿的潜在磷源。理论上,水相中形成蓝铁矿晶体析出的过饱和度与蓝铁矿沉淀的溶解度均受到温度影响。但是,低温、中温和高温厌氧消化实验显示,蓝铁矿晶体沉淀并没有产生明显差异。模拟计算支持实验发现,在5⁹5℃温度范围蓝铁矿沉淀受温度影响较小。