城市污水處理技術的升級和管理模式的建設是建立在社會經(jīng)濟發(fā)展基礎之上的。伴隨著我國經(jīng)濟社會的建設水平不斷提升，環(huán)境保護問題逐漸的凸出。城市建設過程中，基礎資源的利用效率和回收情況尤為凸出。污水的處理與再利用是其中最引人注目的建設項目之一。當前我國主要使用厭氧水處理技術以及好氧活性泥污工藝來對污水進行處理，但是這兩種處理手段的處理效率都不是很高，對于污水的處理成本太高，且存在一定的外部環(huán)境限制。在當前城市化發(fā)展的態(tài)勢之下，這顯然不能滿足當前的發(fā)展和需求。微生物電化學技術最早并不使用于污水處理之中的，作為航天領域的常用技術之一，它直到近代才被研究并嘗試投入到污水處理之中，成為一種新的技術類型。研究學者在實驗的過程中逐漸發(fā)現(xiàn)了這種新的污水處理技術的優(yōu)勢，與傳統(tǒng)的污水處理技術相比較而言，微生物電化學污水處理技術的優(yōu)勢廣泛，并且顯然更加適合當前發(fā)展環(huán)境中的城市污水處理。其性能卓越，并且污水處理的同時還能同步回收電能。這也是當前越來越多人選擇針對性研究微生物電化學技術并深入使用的重要原因。

1、微生物電化學污水處理技術的概述

微生物電化學技術是微生物電化學污水處理技術的基礎技術類型，是一個復雜的多方學科融合的綜合技術類型。其中包括了微生物、電力系統(tǒng)和化學材料，正是因為這些學科的廣泛應用和融合，才使得微生物電化學技術具備了交叉滲透，廣泛應用的優(yōu)勢。我們將微生物和電化學分開來看待，最早發(fā)現(xiàn)微生物電化學技術的科學家實際上是發(fā)現(xiàn)了微生物中存在的電化學跡象，他發(fā)現(xiàn)了細菌之間也可以產(chǎn)生電流。于是微生物電化學技術在誕生之后首先服務于航天科技領域，主要對太空中的微生物進行收集，并利用電化學將其轉(zhuǎn)化為可以使用的能量。而一直到二十一世紀，科學家才逐漸的發(fā)現(xiàn)其他產(chǎn)業(yè)可能也能夠與微生物電化學技術進行一定的融合。污水和污泥中本身有大量微生物，這些微生物從本源上來看為陽極接種菌群，是可以被合理應用到微生物電化學系統(tǒng)中的。而伴隨著微生物電化學污水處理技術的發(fā)展和實踐，我們從陽極接種菌群發(fā)展到了陰極微生物群，由這些微生物搭建起來的微生物電化學污水處理技術可以將污水處理和電能回收利用有機的結合起來，也就是我們現(xiàn)在看到并不斷深入研究的技術類型。如今這種技術的發(fā)展已經(jīng)趨于成熟，其使用的實際優(yōu)勢已經(jīng)非常的明顯。

2、微生物污水處理技術的應用

對污水進行處理的微生物技術包括多種，而活性污染處理就屬于其中之一。

活性污染處理技術的實施原理主要是在通氣的條件下，借助包含好氧微生物的活性污泥，對污水中的廢水生物進行凈化處理的一個過程?；钚晕勰嗥鋵崉t是一種絨絮狀的小顆粒，細菌、菌類、藻類以及線蟲等不同種類的微生物都是其重要的構成部分之一。而對于運行條件較為良好的活性污泥來說，其對污水實施時，主要通過活性污泥中的微生物及有機營養(yǎng)物所形成的食物鏈進行處理的。

其二為厭氧生物處理技術，在微生物技術處理污水時，運用厭氧生物處理技術也是一種行之有效的方法，該技術也被叫做厭氧消化或者厭氧發(fā)酵，主要是在無氧條件下實施污水處理工作的，通過借助不同的厭氧菌并將其結合在一起對有機污染物進行降解，進而達到處理污水的目的。該項技術適合處理不溶性有機物含量較高的污水或者濃度較高的工業(yè)廢水中，同時對剩余污泥進行處理時，也經(jīng)常運用該項技術。

其三為生物膜處理技術，在運用微生物技術對污水進行處理時，其中所運用的生物膜處理技術，可有效提升生物濾池的凈化效率。該技術實施原則為污水過渡到濾料時，濾料表面逐漸將污水中的污染物及微生物吸附在一起，繼而形成一種生物膜的形態(tài)，然后通過不同微生物的相互結合，從而形成了菌膠團，其氧化能力極強，從而實現(xiàn)對污水的氧化分解，來達到凈化水質(zhì)的目的。

其四為氧化塘處理技術。該項技術的實施主要是借助外界客觀因素，如人工或者自然池塘得以實現(xiàn)污水的處理工作的，在氧化塘中，廢水生物經(jīng)懸浮于污水中的有機菌藻共生作用、水中微生物代謝活動進行降解,水中藻類光合作用能增高溶解氧濃度,氧化塘污水中的細菌可將污水有機物分解變成二氧化碳、硝酸根等無機物,沉積于污泥中的有機物則可通過厭氧菌分解成甲烷、硫化氫等被藻類利用,從而使污水得到凈化。

其五為生物強化技術，在運用微生物技術對污水進行處理時，生物強化技術得到了更大范圍的使用，處理污水工作時不僅操作較為便捷，并且可提升污水處理的效率，縮減資金成本的投入。生物強化技術主要借助生物金屬對污水進行處理，在污水中放入特殊的生物種類，并適當加強自然菌群的生物力量，然后通過生物自身具備的新陳代謝作用，將發(fā)生污染的物質(zhì)進行吸收和分解，以此達到凈水的目的。對污水處理進行直接作用以及共代謝作用都屬于生物強化的工藝，前者的處理工藝主要是經(jīng)過對相關技術的運用對微生物進行獲取的，之后通過運用適量的微生物降解污水中的污染物。后者的處理工藝主要是在條件允許的前提下，經(jīng)對廢水中存在的某些有害物質(zhì)進行降解的，通過運用共代謝作用處理工藝，可改變污水的化學結構普，減少污水所帶來的危害。

其六為生物過濾法，該處理技術即在合適的條件下，由微生物填料將氣體中的雜物吸收，然后由微生物進行分解，通過這樣的方式，可有效完成廢氣的除臭工作。而其中微生物起到的作用就是完成了物質(zhì)的轉(zhuǎn)換工作，所以要加強對其的培育，給予其更多的有機養(yǎng)分，那么要想讓微生物活性更高，就必須為其一個良好的生存緩解，以使生物過濾法得到更好的運用，進而達到凈水的目的。

3、微生物電化學污水處理技術的應用優(yōu)勢

3.1 應用過程中可實現(xiàn)能量的自給自足

微生物電化學污水處理技術具備同步處理污水和轉(zhuǎn)化電能的能力，所以在技術使用的過程中，并不用擔心能源的供給問題。能量的自給自足是該技術的基礎優(yōu)勢之一，與傳統(tǒng)的污水處理技術相比，少了能源供給這部分工作，其實踐的效率增強了很多。我們與傳統(tǒng)的污水處理技術進行對比，比如說好氧處理技術的實際應用。通常好氧技術處理10噸重的污泥，就需要消耗掉大約7kw的電力能源，而這部分電力能源需要污水處理廠完成內(nèi)部供給。設備在運作的過程中供給需要持續(xù)并且始終保持穩(wěn)定，而這樣的工作模式對于綜合污水處理過程中產(chǎn)生的能量并沒有進行有效的利用?？梢哉f傳統(tǒng)的污水廠處理辦法能源的轉(zhuǎn)化與污水的處理是互相割裂的，其能源應用率不高，整體效率呈現(xiàn)狀態(tài)不佳。而微生物電化學污水處理技術的目前應用范圍較小，但就針對能源的利用和轉(zhuǎn)化，其優(yōu)勢十分的明顯，它利用平衡原理將污水處理和電能轉(zhuǎn)化有機的結合了起來，在污水處理的過程中，能夠?qū)a(chǎn)生的部分電能再應用到去污工作中去，實現(xiàn)了能量的內(nèi)部供給，所以，該技術的應用不僅加強了技術內(nèi)部的使用效率，還降低了污水處理技術后續(xù)維護的成本。

3.2 污泥產(chǎn)出率相對較低

由于微生物電化學污水處理技術具備電能轉(zhuǎn)化的優(yōu)勢，所以在實際污水處理的過程中，電能可充分的完成釋放，進而加強對污水的處理，提升去污能力，其污泥的產(chǎn)出率要相對較低。因為目前污水處理過程中，只有兩類較常使用的污水處理辦法，即厭氧技術和好氧技術，而這兩種技術在處理污水的過程中都會產(chǎn)生大量的污泥，污泥會成為新的處理難題。所以相對來看，污泥產(chǎn)出率更少的微生物電化學污水處理技術的實效性更強。在該技術實際應用的過程中，生物的增加速度和增加量會受到電能的影響而有所降低，所以最終污泥的產(chǎn)出速度也較為緩慢，這樣一來可以正面降低微生物化學技術在處理污泥上應用的能量，其余的能量可以被投入到更多的污水廠處理中去。從整體支出成本和處理效率方面考慮，顯然這樣的處理模式具備良性循環(huán)能力，更能夠提升經(jīng)濟效益。

3.3 電流去污能力顯著

在應用微生物電化學污水處理技術的過程中，電流越大，電機的反應速度就越快，因此去污效果就會顯著提高。并且微生物電化學污水處理技術還具備很強的電能轉(zhuǎn)化能力，所以在實際應用的過程中，電能的轉(zhuǎn)化效率有所保障，其去污效率顯然更加優(yōu)秀。在傳統(tǒng)的污水處理技術使用過程中，通常對微生物電化學技術的應用很少，并且沒有自主的轉(zhuǎn)化能力，所以最終污水處理的成本消耗更大，在這一點上，微生物電化學污水處理技術的優(yōu)勢顯然更為明顯。

4、微生物電化學污水處理技術的應用挑戰(zhàn)

4.1 應用范圍較小，研究程度不深

微生物電化學污水處理技術雖然應用優(yōu)勢非常的限制，但是目前我國多數(shù)地區(qū)對于污水處理技術的選擇上還是更加偏向于厭氧技術和好氧技術。其原因有兩個方面，一是微生物電化學污水處理技術的實踐程度不夠，目前沒有太多的理論數(shù)據(jù)和實踐數(shù)據(jù)支撐該技術，實際應用過程中，無法保證該技術是否能夠長期穩(wěn)定的進行污水處理，使用過程是否會出現(xiàn)功能性的消退等等。二是該技術在當前實踐應用的過程中也面臨著諸多的挑戰(zhàn)，因為技術發(fā)展的不成熟和不深入，所以問題的出現(xiàn)只能依靠后續(xù)技術的發(fā)展來一步步解決。微生物電化學污水處理技術在污水處理的過程中其電流的密度會不斷增大，這會導致使用設備功率的增高，但是反應器是有一定規(guī)格限制的，一定要在限制范圍內(nèi)進行使用，這導致污水處理過程中，電化學技術受到了一定的顯著，其理論能力超前但實踐效果出現(xiàn)了出入。所以目前我們針對性發(fā)展微生物電化學污水處理技術的首要辦法就是要進行深入研究，只有該技術不斷的成熟，未來使用范圍和實踐能力才能進一步的提升。

除此之外，電化學技術的使用成本和運行穩(wěn)定性之間的關系還需要進一步的實踐理論進行支撐。除去該技術的構筑成本高昂之外，其容錯率較低，因此對其運行的穩(wěn)定性需求更高。因為電極材料在污水環(huán)境下會得到不同程度的破壞，因而在設備運行和使用的過程中，是否能夠做到對腐蝕和破壞力進行控制、是否能對設備進行定期的檢查、其檢查和檢修資金是否充分等等都是影響微生物電化學技術應用穩(wěn)定性的關鍵性問題所在。目前多數(shù)污水處理廠雖具備正確應用該技術的能力，但通常無法保證技術使用的實效性，設備使用壽命與使用穩(wěn)定性仍然是影響其正常運行的關鍵問題。其發(fā)展前景雖十分廣闊，但為進一步的降低資金支出，減少虧空，該技術在實際應用之前還是需要做好一系列的長期應用計劃，不能完全擺脫傳統(tǒng)污水處理設備的加持。

4.2 微生物電化學污水處理設備的成本高

微生物電化學污水處理技術是典型的高門檻，高效率的技術類型，在運用微生物電化學污水處理技術過程中，其處理污水的主要優(yōu)勢為所產(chǎn)出的污泥較少，在進行工作時能量可自給自足。但是在進行前期使用的過程中其建設成本和資金投入十分的高昂，盡管在后續(xù)的工作中污水處理能力很強，且對于能源的消耗較少，但是前期投入問題也在一定程度上限制了微生物電化學污水處理技術的廣泛應用價值，為將污水處理設備成本高的問題有效解決，有關學者針對這一問題表明應不斷降低填充密度，以此減少構件成本，但在運用微生物電化學污水處理技術的過程中，此種做法也具備一定的不可行性，如果減少填充密度，會使實際工作開展中技術性能大打折扣，情況嚴重時直接導致污水處理工作無效。

目前伴隨著該技術研究的不斷深入，針對其成本問題已經(jīng)有部分研究人員發(fā)現(xiàn)了可替代的價格較低的材料，在不改變電極結構的基礎上，可以降低污水處理設備的建設成本，并保證污水處理工作的效率。但是該材料的實際使用效果沒有足夠的實踐數(shù)據(jù)支撐，對于設備的使用壽命和使用穩(wěn)定性還尚待研究。因此在后續(xù)微生物電化學污水處理技術發(fā)展和研究的過程中，還應該要充分的考慮到污水處理電極結構材料在實際的應用過程中是否會因為腐蝕而其他原因而遭受破壞，其使用壽命是否可進一步延長。除此之外，電化學技術的使用成本和運行穩(wěn)定性之間的關系還需要進一步的實踐理論進行支撐。除去該技術的構筑成本高昂之外，其容錯率較低，因此對其運行的穩(wěn)定性需求更高。因為電極材料在污水環(huán)境下會得到不同程度的破壞，因而在設備運行和使用的過程中，是否能夠做到對腐蝕和破壞力進行控制、是否能對設備進行定期的檢查、其檢查和檢修資金是否充分等等都是影響微生物電化學技術應用穩(wěn)定性的關鍵性問題所在。

目前多數(shù)污水處理廠雖具備正確應用該技術的能力，但通常無法保證技術使用的實效性，設備使用壽命與使用穩(wěn)定性仍然是影響其正常運行的關鍵問題。其發(fā)展前景雖十分廣闊，但為進一步的降低資金支出，減少虧空，該技術在實際應用之前還是需要做好一系列的長期應用計劃，不能完全擺脫傳統(tǒng)污水處理設備的加持。

4.3 對水質(zhì)生物條件要求苛刻及耦合技術的運用

微生物電化學污水處理技術因為受到電流密度的影響，所以在實際應用的過程中，如果遇到超出該技術處理能力范圍內(nèi)的有機物，那么會降低反應器對有機物氧化處理的能力，會進一步的降低技術的整體使用效率。因此在保證效率的前提下進行技術的應用，必須要對水質(zhì)和生物條件進行選擇，污水中的細菌濃度不夠，會進一步的影響轉(zhuǎn)化電流，因此供電化學技術的總電能就會出現(xiàn)降低，最終呈現(xiàn)的技術使用標準也會相應減退。因此在實際使用的過程中，要重視微生物電化學污水處理技術的對應性，只有對應性得到滿足，其技術的使用效率才能得到基本穩(wěn)定。而通過有效運用耦合技術，可將微生物電化學技術由于菌類代謝存在的一系列問題得以有效解決，該項技術的運用，還可促使污水的排放量能夠與對應的相關標準規(guī)范符合，并在污水的處理領域中得到充分的使用，特別是在處理垃圾滲濾液濃水時。當然，無法降解濃度較高的污水，因其污水中包含眾多雜質(zhì)及有機物質(zhì)，導致水質(zhì)帶有極大的腐蝕能力，所以此種情況下，是不能對微生物電化學技術實施利用的。

5、結語

伴隨著我國對環(huán)境污染問題的重視，污水處理技術的發(fā)展已經(jīng)提上日程，未來微生物電化學污水處理技術的前景必然十分的廣泛，雖然目前發(fā)展過程中仍然遇到了一些挑戰(zhàn)，但是伴隨著技術研究的深入，未來該技術的使用效率必然會顯著提升。（來源：天津市華博水務有限公司）