微生物電化學(xué)污水處理技術(shù)(Microbial Electrochemical Technology, MET)是一種利用微生物代謝與電化學(xué)反應(yīng)協(xié)同作用的新型污水處理技術(shù)，具有能源回收與污染物高效去除的雙重優(yōu)勢(shì)。以下是該技術(shù)的核心要點(diǎn)：

1. 技術(shù)原理

微生物電化學(xué)系統(tǒng)通過電活性微生物(如Geobacter、Shewanella)的代謝活動(dòng)，將污水中的有機(jī)物降解并釋放電子，電子通過電極傳遞形成電流。主要分為兩類反應(yīng)：

陽極反應(yīng)：微生物氧化有機(jī)物，釋放電子和質(zhì)子;

陰極反應(yīng)：電子與氧氣或硝酸鹽結(jié)合生成水或氮?dú)?，?shí)現(xiàn)污染物去除。

2. 核心應(yīng)用

有機(jī)物去除：COD去除率可達(dá)90%以上，尤其適用于高濃度有機(jī)廢水(如食品、制藥廢水)。

脫氮除磷：通過厭氧氨氧化(Anammox)與電極反硝化，總氮去除率>90%;磷通過電吸附或化學(xué)沉淀去除。

重金屬回收：陰極還原六價(jià)鉻為三價(jià)鉻并沉淀，銅、鋅等金屬回收率>98%。

能源回收：微生物燃料電池(MFC)可產(chǎn)生電能(功率密度達(dá)9.05 mW/m2)，部分系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自供電。

3. 系統(tǒng)優(yōu)化方向

電極材料：石墨烯、碳納米管等新型材料提升導(dǎo)電性與生物相容性，成本降低40%。

工藝耦合：與膜生物反應(yīng)器(MBR)或厭氧消化聯(lián)用，提升處理效率(如甲烷產(chǎn)率提高30%)。

智能控制：物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)pH、溶解氧等參數(shù)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電壓優(yōu)化反應(yīng)條件。

4. 優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)

優(yōu)勢(shì)：

無需外加化學(xué)藥劑，污泥產(chǎn)量減少50%;

同步實(shí)現(xiàn)污染治理與能源回收(如沼氣、氫氣)。

挑戰(zhàn)：

低溫(<10℃)下微生物活性下降，需耐寒菌種強(qiáng)化;

規(guī)?；瘧?yīng)用時(shí)電極壽命與成本需進(jìn)一步優(yōu)化。

典型案例：荷蘭阿姆斯特丹污水處理廠采用MET技術(shù)，年節(jié)約電費(fèi)超10萬歐元;中國蘇州工業(yè)園區(qū)處理電子廢水時(shí)同步脫氮除磷，污泥產(chǎn)量減少50%。未來研究方向聚焦低溫菌群馴化、疏水膜抗污及光伏-電極系統(tǒng)集成，推動(dòng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。