摘 要：随着社会的发展，微生物电化学技术逐渐兴起，受到广泛关注。该技术在基础理论、成本分析以及功能建设方面有很大的进展，但是用于处理污水是否可行却受到研究学者的争议。本文将微生物电化学污水处理技术与现在存在的污水处理技术——好氧、厌氧技术作对比分析，得出微生物电化学污水处理技术的优势，以及未来需要着重解决的问题。

关键词：微生物；电化学技术；优势；污水处理；问题

近年来，我国越来越重视污水处理和环境保护，提倡废弃物再利用。目前污水处理的主要工艺是好氧活性泥污工艺和厌氧水处理技术。但是，好氧活性泥污工艺存在成本高的问题，厌氧水处理技术存在调控复杂，要求较高的问题，严重限制两者的使用情况。

微生物电化学技术是在1911年被Potter最先发现的，之后应用在航天领域。2002年，微生物电化学技术进入一个新的研究领域——污水处理。2004年，研究学者提出了污水处理和电能回收同时进行，从此以后，微生物电化学技术作为污水处理技术，越来越受到重视。

1 微生物电化学技术优势

1.1 污泥产率低

微生物电化学技术与传统处理的技术不同，与厌氧水处理技术相比，微生物电化学技术在氧化中能够放出更多的能量，除污更加彻底；与好氧活性泥污工艺相比，微生物电化学技术中生物量增加较慢，有着非常低的污泥产出率。污泥产出率低使微生物电化学技术需要的能量降低，降低除污的成本。

1.2 能量自给自足

传统的污水处理技术需要消耗许多电能，耗能较大，好氧活性泥污工艺处理一吨污水需要消耗0.6kw，而且不能利用污水自身的能量；不同的厌氧技术，有着不同的耗能水平，但是消耗的能量的比较高。微生物电化学技术虽然经验较少，但是可以在除污的过程中获取能量，即利用能量平衡原理可以产生能量，实现自给自足，使除污过程长效持续进行，同时也降低了后续运行成本。

1.3 依靠电流除污

依靠电流除污是微生物电化学技术与传统处理技术最大的不同之处，应用微生物电化学技术除污过程中，电流越大，电极反应的速度越快，除污效果越明显。另外，电流密度还可以根据电阻的大小进行调控，电阻越小，电流密度越大，除污效果越好，耗费的成本越低，以后的微生物电化学技术除污主要研究效率提高和成本降低之间的关系，达到最佳状态。

2 微生物电化学技术需要解决的问题

2.1 微生物电化学技术的放大研究

过去几年，随着电流密度的增加，微生物电化学技术的功率密度也逐步增加。但是，由于反应器大小的增加，微生物电化学技术性能却出现了衰减。因此，要想将微生物电化学技术作为未来的污水处理手段，微生物电化学技术的放大研究是必然的。研究学者发现，面比电阻加大是微生物电化学技术性能出现衰减的主要原因，采取减小电极与电路接触电阻大小，增加电极导电性可以阻止微生物电化学技术性能衰减现象的出现。

2.2 寻求成本和运行的稳定性

微生物电化学技术污泥产率较低，而且能量自给自足，所以运行成本比较低，但是反过来构筑成本却非常高，构筑成本高主要是由于必要的电极结构材料贵，我们可以通过减少填充密度降低构筑成本，同时也会造成微生物电化学技术处理能力的降低。研究学者表示，研制成本较低的材料是降低构筑成本的关键因素，在未来的技术发展中应该主要关注。

使用寿命的长短也可以影响构筑成本，因此，提高微生物电化学技术是使用寿命十分重要。目前来看，电极材料在污水环境下被不同程度的破坏、腐蚀都会影响微生物电化学技术的使用寿命。

2.3 寻求适宜的水质范围

因为微生物电化学技术电流密度是一定的，不能无限扩大，因此很高的进水COD很大程度上会损害微生物电化学技术对有机物的处理能力，降低氧化速度。另外，发酵菌代谢物的产生慧阻礙微生物电化学技术应用中电能的获取，污水中污染物的毒性也会降低微生物电化学技术的性能，进而降低电能的产生。

污水中的底物浓度如果非常低就会减少微生物电化学技术运行的速率，这是因为底物浓度过低慧影响电流的产生过程，导致电流降低，产生的电能较少。

微生物电化学技术中的菌类代谢导致其不能处理所有的生化过程，这就要求耦合技术的应用了，通过耦合技术，使污水排放能够达标。对于高浓度难以沉降的污水，厌氧技术就有很明显的优势，这是由于这种污水中存在很多颗粒物，也有很多的有机物，容易产生很大的腐蚀，不能用微生物电化学技术处理。人工湿地系统可以作为微生物电化学技术的后续程序，降低微生物电化学技术能量产出的压力，但是也会存在面积大、水质不稳定的情况，需要亟待解决。

3 结论

微生物电化学技术相比传统的污水处理技术，有着其独特的优势。应用微生物电化学技术，生物量增加较慢，污泥产出率比较低，导致运行成本比较低；在除污的过程中获取能量，即利用能量平衡原理可以产生能量，实现自给自足，使除污过程长效持续进行；另外，还能够依靠电流除污，电流密度还可以根据电阻的大小进行调控，电阻越小，电流密度越大，除污效果越好，耗费的成本越低。但是微生物电化学技术也存在未来需要解决的问题，例如由于反应器大小的增加，微生物电化学技术性能却出现了衰减，要想将微生物电化学技术作为未来的污水处理手段，微生物电化学技术的放大研究是必然的；通过研制成本较低材料的方式降低构筑成本，降低电极材料的腐蚀损坏，增加微生物电化学技术的使用寿命，从而寻求成本和运行的稳定性；由于污水中污染物的毒性也会降低微生物电化学技术的性能，进而降低电能的产生，所以需要寻求适宜的水质范围。未来污水处理技术面临严峻的考验，解决微生物电化学技术存在的问题显得至关重要。

参考文献：

[1]何伟华，刘佳，王海曼，冯玉杰.微生物电化学污水处理技术的优势与挑战[J].电化学，2017，23（03）：283296.

[2]张霞， 肖莹， 周巧红， 吴振斌.微生物燃料电池中产电微生物的研究进展[J/OL].生物技术通报，2017，（09）：19

[3]龚园园.微生物电化学系统处理含硫有机废水及硫回收技术研究[D].哈尔滨工业大学，2012.

作者简介：罗福（1994），男，安徽霍山县人，专业：材料化学。