微生物电化学污水处理技术

微生物电化学污水处理技术(Microbial Electrochemical Technology, MET)是一种利用微生物代谢与电化学反应协同作用的新型污水处理技术，具有能源回收与污染物高效去除的双重优势。以下是该技术的核心要点：

1. 技术原理

微生物电化学系统通过电活性微生物(如Geobacter、Shewanella)的代谢活动，将污水中的有机物降解并释放电子，电子通过电极传递形成电流。主要分为两类反应：

阳极反应：微生物氧化有机物，释放电子和质子;

阴极反应：电子与氧气或硝酸盐结合生成水或氮气，实现污染物去除。

2. 核心应用

有机物去除：COD去除率可达90%以上，尤其适用于高浓度有机废水(如食品、制药废水)。

脱氮除磷：通过厌氧氨氧化(Anammox)与电极反硝化，总氮去除率>90%;磷通过电吸附或化学沉淀去除。

重金属回收：阴极还原六价铬为三价铬并沉淀，铜、锌等金属回收率>98%。

能源回收：微生物燃料电池(MFC)可产生电能(功率密度达9.05 mW/m²)，部分系统实现自供电。

3. 系统优化方向

电极材料：石墨烯、碳纳米管等新型材料提升导电性与生物相容性，成本降低40%。

工艺耦合：与膜生物反应器(MBR)或厌氧消化联用，提升处理效率(如甲烷产率提高30%)。

智能控制：物联网实时监测pH、溶解氧等参数，动态调节电压优化反应条件。

4. 优势与挑战

优势：

无需外加化学药剂，污泥产量减少50%;

同步实现污染治理与能源回收(如沼气、氢气)。

挑战：

低温(<10℃)下微生物活性下降，需耐寒菌种强化;

规模化应用时电极寿命与成本需进一步优化。

典型案例：荷兰阿姆斯特丹污水处理厂采用MET技术，年节约电费超10万欧元;中国苏州工业园区处理电子废水时同步脱氮除磷，污泥产量减少50%。未来研究方向聚焦低温菌群驯化、疏水膜抗污及光伏-电极系统集成，推动技术产业化。