城市污水处理技术的升级和管理模式的建设是建立在社会经济发展基础之上的。伴随着我国经济社会的建设水平不断提升，环境保护问题逐渐的凸出。城市建设过程中，基础资源的利用效率和回收情况尤为凸出。污水的处理与再利用是其中最引人注目的建设项目之一。当前我国主要使用厌氧水处理技术以及好氧活性泥污工艺来对污水进行处理，但是这两种处理手段的处理效率都不是很高，对于污水的处理成本太高，且存在一定的外部环境限制。在当前城市化发展的态势之下，这显然不能满足当前的发展和需求。微生物电化学技术最早并不使用于污水处理之中的，作为航天领域的常用技术之一，它直到近代才被研究并尝试投入到污水处理之中，成为一种新的技术类型。研究学者在实验的过程中逐渐发现了这种新的污水处理技术的优势，与传统的污水处理技术相比较而言，微生物电化学污水处理技术的优势广泛，并且显然更加适合当前发展环境中的城市污水处理。其性能卓越，并且污水处理的同时还能同步回收电能。这也是当前越来越多人选择针对性研究微生物电化学技术并深入使用的重要原因。
1、微生物电化学污水处理技术的概述
微生物电化学技术是微生物电化学污水处理技术的基础技术类型，是一个复杂的多方学科融合的综合技术类型。其中包括了微生物、电力系统和化学材料，正是因为这些学科的广泛应用和融合，才使得微生物电化学技术具备了交叉渗透，广泛应用的优势。我们将微生物和电化学分开来看待，最早发现微生物电化学技术的科学家实际上是发现了微生物中存在的电化学迹象，他发现了细菌之间也可以产生电流。于是微生物电化学技术在诞生之后首先服务于航天科技领域，主要对太空中的微生物进行收集，并利用电化学将其转化为可以使用的能量。而一直到二十一世纪，科学家才逐渐的发现其他产业可能也能够与微生物电化学技术进行一定的融合。污水和污泥中本身有大量微生物，这些微生物从本源上来看为阳极接种菌群，是可以被合理应用到微生物电化学系统中的。而伴随着微生物电化学污水处理技术的发展和实践，我们从阳极接种菌群发展到了阴极微生物群，由这些微生物搭建起来的微生物电化学污水处理技术可以将污水处理和电能回收利用有机的结合起来，也就是我们现在看到并不断深入研究的技术类型。如今这种技术的发展已经趋于成熟，其使用的实际优势已经非常的明显。
2、微生物污水处理技术的应用
对污水进行处理的微生物技术包括多种，而活性污染处理就属于其中之一。
活性污染处理技术的实施原理主要是在通气的条件下，借助包含好氧微生物的活性污泥，对污水中的废水生物进行净化处理的一个过程。活性污泥其实则是一种绒絮状的小颗粒，细菌、菌类、藻类以及线虫等不同种类的微生物都是其重要的构成部分之一。而对于运行条件较为良好的活性污泥来说，其对污水实施时，主要通过活性污泥中的微生物及有机营养物所形成的食物链进行处理的。
其二为厌氧生物处理技术，在微生物技术处理污水时，运用厌氧生物处理技术也是一种行之有效的方法，该技术也被叫做厌氧消化或者厌氧发酵，主要是在无氧条件下实施污水处理工作的，通过借助不同的厌氧菌并将其结合在一起对有机污染物进行降解，进而达到处理污水的目的。该项技术适合处理不溶性有机物含量较高的污水或者浓度较高的工业废水中，同时对剩余污泥进行处理时，也经常运用该项技术。
其三为生物膜处理技术，在运用微生物技术对污水进行处理时，其中所运用的生物膜处理技术，可有效提升生物滤池的净化效率。该技术实施原则为污水过渡到滤料时，滤料表面逐渐将污水中的污染物及微生物吸附在一起，继而形成一种生物膜的形态，然后通过不同微生物的相互结合，从而形成了菌胶团，其氧化能力极强，从而实现对污水的氧化分解，来达到净化水质的目的。
其四为氧化塘处理技术。该项技术的实施主要是借助外界客观因素，如人工或者自然池塘得以实现污水的处理工作的，在氧化塘中，废水生物经悬浮于污水中的有机菌藻共生作用、水中微生物代谢活动进行降解,水中藻类光合作用能增高溶解氧浓度,氧化塘污水中的细菌可将污水有机物分解变成二氧化碳、硝酸根等无机物,沉积于污泥中的有机物则可通过厌氧菌分解成甲烷、硫化氢等被藻类利用,从而使污水得到净化。
其五为生物强化技术，在运用微生物技术对污水进行处理时，生物强化技术得到了更大范围的使用，处理污水工作时不仅操作较为便捷，并且可提升污水处理的效率，缩减资金成本的投入。生物强化技术主要借助生物金属对污水进行处理，在污水中放入特殊的生物种类，并适当加强自然菌群的生物力量，然后通过生物自身具备的新陈代谢作用，将发生污染的物质进行吸收和分解，以此达到净水的目的。对污水处理进行直接作用以及共代谢作用都属于生物强化的工艺，前者的处理工艺主要是经过对相关技术的运用对微生物进行获取的，之后通过运用适量的微生物降解污水中的污染物。后者的处理工艺主要是在条件允许的前提下，经对废水中存在的某些有害物质进行降解的，通过运用共代谢作用处理工艺，可改变污水的化学结构普，减少污水所带来的危害。
其六为生物过滤法，该处理技术即在合适的条件下，由微生物填料将气体中的杂物吸收，然后由微生物进行分解，通过这样的方式，可有效完成废气的除臭工作。而其中微生物起到的作用就是完成了物质的转换工作，所以要加强对其的培育，给予其更多的有机养分，那么要想让微生物活性更高，就必须为其一个良好的生存缓解，以使生物过滤法得到更好的运用，进而达到净水的目的。
3、微生物电化学污水处理技术的应用优势
3.1 应用过程中可实现能量的自给自足
微生物电化学污水处理技术具备同步处理污水和转化电能的能力，所以在技术使用的过程中，并不用担心能源的供给问题。能量的自给自足是该技术的基础优势之一，与传统的污水处理技术相比，少了能源供给这部分工作，其实践的效率增强了很多。我们与传统的污水处理技术进行对比，比如说好氧处理技术的实际应用。通常好氧技术处理10吨重的污泥，就需要消耗掉大约7kw的电力能源，而这部分电力能源需要污水处理厂完成内部供给。设备在运作的过程中供给需要持续并且始终保持稳定，而这样的工作模式对于综合污水处理过程中产生的能量并没有进行有效的利用。可以说传统的污水厂处理办法能源的转化与污水的处理是互相割裂的，其能源应用率不高，整体效率呈现状态不佳。而微生物电化学污水处理技术的目前应用范围较小，但就针对能源的利用和转化，其优势十分的明显，它利用平衡原理将污水处理和电能转化有机的结合了起来，在污水处理的过程中，能够将产生的部分电能再应用到去污工作中去，实现了能量的内部供给，所以，该技术的应用不仅加强了技术内部的使用效率，还降低了污水处理技术后续维护的成本。
3.2 污泥产出率相对较低
由于微生物电化学污水处理技术具备电能转化的优势，所以在实际污水处理的过程中，电能可充分的完成释放，进而加强对污水的处理，提升去污能力，其污泥的产出率要相对较低。因为目前污水处理过程中，只有两类较常使用的污水处理办法，即厌氧技术和好氧技术，而这两种技术在处理污水的过程中都会产生大量的污泥，污泥会成为新的处理难题。所以相对来看，污泥产出率更少的微生物电化学污水处理技术的实效性更强。在该技术实际应用的过程中，生物的增加速度和增加量会受到电能的影响而有所降低，所以最终污泥的产出速度也较为缓慢，这样一来可以正面降低微生物化学技术在处理污泥上应用的能量，其余的能量可以被投入到更多的污水厂处理中去。从整体支出成本和处理效率方面考虑，显然这样的处理模式具备良性循环能力，更能够提升经济效益。
3.3 电流去污能力显著
在应用微生物电化学污水处理技术的过程中，电流越大，电机的反应速度就越快，因此去污效果就会显著提高。并且微生物电化学污水处理技术还具备很强的电能转化能力，所以在实际应用的过程中，电能的转化效率有所保障，其去污效率显然更加优秀。在传统的污水处理技术使用过程中，通常对微生物电化学技术的应用很少，并且没有自主的转化能力，所以最终污水处理的成本消耗更大，在这一点上，微生物电化学污水处理技术的优势显然更为明显。
4、微生物电化学污水处理技术的应用挑战
4.1 应用范围较小，研究程度不深
微生物电化学污水处理技术虽然应用优势非常的限制，但是目前我国多数地区对于污水处理技术的选择上还是更加偏向于厌氧技术和好氧技术。其原因有两个方面，一是微生物电化学污水处理技术的实践程度不够，目前没有太多的理论数据和实践数据支撑该技术，实际应用过程中，无法保证该技术是否能够长期稳定的进行污水处理，使用过程是否会出现功能性的消退等等。二是该技术在当前实践应用的过程中也面临着诸多的挑战，因为技术发展的不成熟和不深入，所以问题的出现只能依靠后续技术的发展来一步步解决。微生物电化学污水处理技术在污水处理的过程中其电流的密度会不断增大，这会导致使用设备功率的增高，但是反应器是有一定规格限制的，一定要在限制范围内进行使用，这导致污水处理过程中，电化学技术受到了一定的显著，其理论能力超前但实践效果出现了出入。所以目前我们针对性发展微生物电化学污水处理技术的首要办法就是要进行深入研究，只有该技术不断的成熟，未来使用范围和实践能力才能进一步的提升。
除此之外，电化学技术的使用成本和运行稳定性之间的关系还需要进一步的实践理论进行支撑。除去该技术的构筑成本高昂之外，其容错率较低，因此对其运行的稳定性需求更高。因为电极材料在污水环境下会得到不同程度的破坏，因而在设备运行和使用的过程中，是否能够做到对腐蚀和破坏力进行控制、是否能对设备进行定期的检查、其检查和检修资金是否充分等等都是影响微生物电化学技术应用稳定性的关键性问题所在。目前多数污水处理厂虽具备正确应用该技术的能力，但通常无法保证技术使用的实效性，设备使用寿命与使用稳定性仍然是影响其正常运行的关键问题。其发展前景虽十分广阔，但为进一步的降低资金支出，减少亏空，该技术在实际应用之前还是需要做好一系列的长期应用计划，不能完全摆脱传统污水处理设备的加持。
4.2 微生物电化学污水处理设备的成本高
微生物电化学污水处理技术是典型的高门槛，高效率的技术类型，在运用微生物电化学污水处理技术过程中，其处理污水的主要优势为所产出的污泥较少，在进行工作时能量可自给自足。但是在进行前期使用的过程中其建设成本和资金投入十分的高昂，尽管在后续的工作中污水处理能力很强，且对于能源的消耗较少，但是前期投入问题也在一定程度上限制了微生物电化学污水处理技术的广泛应用价值，为将污水处理设备成本高的问题有效解决，有关学者针对这一问题表明应不断降低填充密度，以此减少构件成本，但在运用微生物电化学污水处理技术的过程中，此种做法也具备一定的不可行性，如果减少填充密度，会使实际工作开展中技术性能大打折扣，情况严重时直接导致污水处理工作无效。
目前伴随着该技术研究的不断深入，针对其成本问题已经有部分研究人员发现了可替代的价格较低的材料，在不改变电极结构的基础上，可以降低污水处理设备的建设成本，并保证污水处理工作的效率。但是该材料的实际使用效果没有足够的实践数据支撑，对于设备的使用寿命和使用稳定性还尚待研究。因此在后续微生物电化学污水处理技术发展和研究的过程中，还应该要充分的考虑到污水处理电极结构材料在实际的应用过程中是否会因为腐蚀而其他原因而遭受破坏，其使用寿命是否可进一步延长。除此之外，电化学技术的使用成本和运行稳定性之间的关系还需要进一步的实践理论进行支撑。除去该技术的构筑成本高昂之外，其容错率较低，因此对其运行的稳定性需求更高。因为电极材料在污水环境下会得到不同程度的破坏，因而在设备运行和使用的过程中，是否能够做到对腐蚀和破坏力进行控制、是否能对设备进行定期的检查、其检查和检修资金是否充分等等都是影响微生物电化学技术应用稳定性的关键性问题所在。
目前多数污水处理厂虽具备正确应用该技术的能力，但通常无法保证技术使用的实效性，设备使用寿命与使用稳定性仍然是影响其正常运行的关键问题。其发展前景虽十分广阔，但为进一步的降低资金支出，减少亏空，该技术在实际应用之前还是需要做好一系列的长期应用计划，不能完全摆脱传统污水处理设备的加持。
4.3 对水质生物条件要求苛刻及耦合技术的运用
微生物电化学污水处理技术因为受到电流密度的影响，所以在实际应用的过程中，如果遇到超出该技术处理能力范围内的有机物，那么会降低反应器对有机物氧化处理的能力，会进一步的降低技术的整体使用效率。因此在保证效率的前提下进行技术的应用，必须要对水质和生物条件进行选择，污水中的细菌浓度不够，会进一步的影响转化电流，因此供电化学技术的总电能就会出现降低，最终呈现的技术使用标准也会相应减退。因此在实际使用的过程中，要重视微生物电化学污水处理技术的对应性，只有对应性得到满足，其技术的使用效率才能得到基本稳定。而通过有效运用耦合技术，可将微生物电化学技术由于菌类代谢存在的一系列问题得以有效解决，该项技术的运用，还可促使污水的排放量能够与对应的相关标准规范符合，并在污水的处理领域中得到充分的使用，特别是在处理垃圾渗滤液浓水时。当然，无法降解浓度较高的污水，因其污水中包含众多杂质及有机物质，导致水质带有极大的腐蚀能力，所以此种情况下，是不能对微生物电化学技术实施利用的。
5、结语
伴随着我国对环境污染问题的重视，污水处理技术的发展已经提上日程，未来微生物电化学污水处理技术的前景必然十分的广泛，虽然目前发展过程中仍然遇到了一些挑战，但是伴随着技术研究的深入，未来该技术的使用效率必然会显著提升。（来源：天津市华博水务有限公司）