王博，張卓文，趙梓吟，翁文壯，李佳明，祝磊，趙益華，秦松巖

(1.天津理工大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與安全工程學(xué)院，天津 300384；2.江蘇一環(huán)集團(tuán)有限公司，江蘇 宜興 214206；3.天津生態(tài)城水務(wù)投資建設(shè)有限公司，天津 300467)

隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷發(fā)展，生產(chǎn)過程中排放的污染物對水體環(huán)境產(chǎn)生顯著影響。水中氮是水體的主要污染物之一，存在形式有氨氮、有機(jī)氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮等。氮含量過高會破壞水體的自凈作用，導(dǎo)致水生動物大量死亡，危害環(huán)境健康。以節(jié)約能源、經(jīng)濟(jì)有效的方法降解水體中的氮成為了新趨勢。人工濕地(Constructed wetlands,CW)是一種高效、低耗的污水處理工藝，且脫氮效果顯著。微生物燃料電池(Microbial fuel cell,MFC)是一種可以把有機(jī)物中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的電化學(xué)系統(tǒng)，在凈化污水的同時(shí)獲得電能,可以有效的降低污水處理的成本。2012年，Yadav等[1]首次將人工濕地和微生物燃料電池耦合在一起，構(gòu)建了人工濕地微生物燃料電池(CW-MFC)。后續(xù)的實(shí)驗(yàn)研究也表明CW-MFC系統(tǒng)可以有效提高污染物的去除率，是一種兼具了污水處理和能源輸出的雙贏技術(shù)。目前CW-MFC技術(shù)的研究重點(diǎn)大多數(shù)都是有機(jī)碳的去除，很少有人將研究重點(diǎn)放在提高脫氮效能上，因此本文將從CW-MFC脫氮機(jī)理和影響因素出發(fā)，對近年的研究工作進(jìn)行總結(jié)。

1 CW-MFC氮素的去除機(jī)理

人工濕地微生物燃料電池(CW-MFC)是在人工濕地(CW)的基礎(chǔ)上耦合了生物電化學(xué)系統(tǒng)。在潛流人工濕地中存在好氧區(qū)和厭氧區(qū)，這與微生物燃料電池的陰極、陽極相對應(yīng)，通過耦合而形成的天然氧化還原電位，形成了MFC結(jié)構(gòu)。在外部電路的連接下產(chǎn)生弱電流，促進(jìn)人工濕地系統(tǒng)的脫氮作用。陽極區(qū)有利于厭氧氨氧化菌的富集，能促進(jìn)厭氧氨氧化反應(yīng)，使水體中難以去除的亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)饷撾x水體，從而達(dá)到去除總氮的效果。圖1為CW-MFC脫氮原理圖。

圖1 CW-MFC脫氮原理示意圖Fig.1 Schematic diagram of denitrification principle

④產(chǎn)電反應(yīng)a：此過程主要發(fā)生在陽極厭氧區(qū)域。電活性產(chǎn)電菌利用水中有機(jī)物產(chǎn)生H+、e-和CO2。產(chǎn)生的電子經(jīng)電極收集成電流并通過外電路流向陰極。

⑤產(chǎn)電反應(yīng)b：H+通過跟隨水流達(dá)到陰極，并利用陰極傳出的e-結(jié)合氧氣形成水。

由于電極材料的多孔結(jié)構(gòu)更適宜微生物生長繁殖，使系統(tǒng)中的厭氧氨氧化菌大量生長。厭氧氨氧化菌是自養(yǎng)菌，不需添加額外有機(jī)碳源，所以在低C/N時(shí)也可高效除氮。研究表明CW-MFC系統(tǒng)的厭氧氨氧化作用要多于CW系統(tǒng)[3]。

⑨生物同化作用：一般同化的兩種形式分為氨氮和硝酸鹽氮，且氨氮更容易被濕地植物吸收。這對系統(tǒng)中總氮的去除也有一定的積極影響。

2 CW-MFC構(gòu)成要素與運(yùn)行參數(shù)對脫氮的影響

在CW-MFC系統(tǒng)中，任何一種運(yùn)行參數(shù)的改變都會影響 CW-MFC 的產(chǎn)電去污性能，其中C/N、pH、溫度、HRT、溶解氧等運(yùn)行參數(shù)對系統(tǒng)的影響較大。近年來，不斷有人進(jìn)行相關(guān)機(jī)理的研究，并發(fā)現(xiàn)了在不同環(huán)境下的最適運(yùn)行參數(shù)。而各個(gè)組成部分的特性也不斷地影響著系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)。例如：反應(yīng)器構(gòu)型要素影響水力沿程和HRT；植物影響系統(tǒng)內(nèi)溶解氧濃度；微生物決定了去除效果和產(chǎn)電效果等。由此可知反應(yīng)器構(gòu)型要素和運(yùn)行參數(shù)對系統(tǒng)的處理效果有著巨大的影響。

2.1 CW-MFC構(gòu)成要素

CW-MFC主要由植物、基質(zhì)和微生物等要素構(gòu)成，而系統(tǒng)本身構(gòu)型配置影響了諸多因素的協(xié)同作用。這些因素決定了CW-MFC的構(gòu)建成本和運(yùn)行維護(hù)，同時(shí)也影響系統(tǒng)的最大處理效果。常見CW-MFC的結(jié)構(gòu)一般是升流式垂直流系統(tǒng)，該結(jié)構(gòu)存在諸多不足，如基質(zhì)層溶解氧較低，難以保證硝化作用完全所需的溶解氧含量；內(nèi)阻較高，產(chǎn)電較低、處理效果差；難以在較低的溫度狀態(tài)下?lián)碛休^高且穩(wěn)定的去除率等。為解決以上問題，研究者嘗試設(shè)計(jì)不同結(jié)構(gòu)的CW-MFC反應(yīng)單元。

2.1.1 構(gòu)型配置方式 (1)升流式垂直流CW-MFC(Up-vertical subsurface flow CW-MFC，UP-VFCW-MFC)：一種較為常見的結(jié)構(gòu)，最開始由Yadav等[1]開發(fā)的一種降流式垂直流CW-MFC工藝技術(shù)，其底部為厭氧陽極區(qū)域、表層為好氧陰極區(qū)域，此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單明了。后由他人將配水方式改良為升流式[圖2(a)]，與降流式相比其可以保證陽極、陰極之間具有較高的氧化還原梯度和較小的電阻，從而達(dá)到提升產(chǎn)電效率的結(jié)果[5]。

(2)復(fù)合式垂直流IVCW-MFC(Integrated vertical flow CW-MFC，IVCW-MFC)：見圖2(b)，此結(jié)構(gòu)的IVCW-MFC可以使系統(tǒng)保持良好的厭氧和好氧環(huán)境，裝置中間隔開分為左邊下行區(qū)域和右邊上行區(qū)域，且底部貫通。左上部進(jìn)水，水流下流至陽極(據(jù)水面較遠(yuǎn)，有良好的厭氧環(huán)境)。通過活性碳層到達(dá)底部，再上行來到被植物根系橫穿陰極。

與UP-VFCW-MFC相比，IVCW-MFC有著更好、更明確的區(qū)域劃分。并且在相同條件下加大了水力停留時(shí)間，提高了系統(tǒng)的氧化還原梯度。在相同條件下，IVCW-MFC的COD、TN去除率、功率密度分別達(dá)到98.75%,84.45%,0.292 W/m3，而UP-VFCW-MFC分別為91.21%,31.97%,0.209 W/m3。IVCW-MFC系統(tǒng)比UP-VFCW-MFC具有更好的污染物去除效果。IVCW-MFC平均電壓輸出和最大功率密度都優(yōu)于VFCW-MFC系統(tǒng)，但內(nèi)阻值較高[6]。

(3)上下同時(shí)進(jìn)水式垂直流CW-MFC：見圖2(c)，污水由系統(tǒng)左側(cè)上下兩端同時(shí)進(jìn)水，在電極匯合后從中間排出。上下同時(shí)進(jìn)水式CW-MFC對COD的去除率低于單純的升流式，但是氨氮去除效果方面表現(xiàn)良好。上下同時(shí)進(jìn)水式CW-MFC的內(nèi)阻較升流式而言下降了40%左右、最大功率密度提高約60%[7]。

(4)組合式垂直流CW-MFC：見圖2(d)，污水由左側(cè)系統(tǒng)上下兩端同時(shí)進(jìn)水，在電極匯合后從中間排出，到達(dá)右側(cè)升流式系統(tǒng)。組合式垂直流CW-MFC對污水的處理效果均優(yōu)于單級式體系，且兩側(cè)系統(tǒng)均有電壓產(chǎn)生[7]。

(5)潮汐流CW-MFC(Tidal flow CW-MFC,TFCW-MFC)：TFCW-MFC是一種間歇式進(jìn)水的新型濕地系統(tǒng)，見圖2(e)，其原理是利用潮汐運(yùn)行中床體浸潤面變化產(chǎn)生的空隙吸力將大氣氧吸入濕地基質(zhì)，從而提高人工濕地的DO濃度，使?jié)竦乜杀ＷC氨氮發(fā)生硝化作用所需的氧氣量，從而提高氨氮的去除率。

目前，利用TFCW-MFC去除水體中氮等污染物來改善水質(zhì)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水資源的再利用研究已得到廣泛關(guān)注。TFCW-MFC運(yùn)行主要包含瞬時(shí)進(jìn)水、反應(yīng)、瞬時(shí)排空及閑置4個(gè)階段。當(dāng)TFCW-MFC完成進(jìn)水后，先由微生物對水中污染物進(jìn)行好氧降解，消耗了水中大量的氧氣后再瞬間排空的同時(shí)發(fā)生基質(zhì)復(fù)氧，將吸收的O2提供給微生物，從而進(jìn)行微生物的好氧降解過程。這種間歇運(yùn)行方式可使?jié)竦貎?nèi)部長時(shí)間處于富氧環(huán)境有利于好氧微生物繁殖發(fā)育，提高微生物活性，也加快了微生物膜的形成并迅速處于穩(wěn)定狀態(tài)，從而彌補(bǔ)植物根系放氧不足的問題，提高了污染物的去除率[8]。與VFCW-MFC相比，TFCW-MFC對COD、氨氮、TN的去除率較高且穩(wěn)定，TN去除率提高了5%～10%[8]。

(6)太陽能升流式：見圖2(f)，系統(tǒng)將原本由電路組成的電池，通過外加電源的方式改為電解池[9]。此系統(tǒng)對比傳統(tǒng)升流式具有可以在低溫下良好運(yùn)行的特性。同時(shí)在低溫狀態(tài)下顯著的提高了氨氮的去除率。且外加電路增強(qiáng)了系統(tǒng)陰極的自養(yǎng)反硝化作用。此結(jié)構(gòu)的構(gòu)建為在低溫狀態(tài)下電化學(xué)輔助增強(qiáng)微生物除氨提供了一種效益高并且可持續(xù)的方法。

圖2 CW-MFC結(jié)構(gòu)Fig.2 The configuration of CW-MFC

2.1.2 微生物 CW-MFC的微生物群落能夠分為兩大類，電活性細(xì)菌(EAB)和非電活性菌。EAB具有電子傳遞能力通過胞外呼吸作用將產(chǎn)生的電子轉(zhuǎn)移到電子受體，對CW的凈化能力起到強(qiáng)化作用。EAB中具有脫氮作用的菌有很多種：β變形菌門通常在氨氮氧化為亞硝酸鹽過程中發(fā)揮重要作用[10]，如水體中的Burkholderiaceae能通過氨化和硝化作用還原銨和亞硝酸鹽[11]；α變形菌中的反硝化細(xì)菌，可以減少細(xì)菌數(shù)量污水中的硝酸鹽、亞硝酸鹽和氮氧化物[12]。能夠有效地降解水中氮污染物的菌屬包括：亞硝酸鹽氧化菌(Nitrospirales,Nitrospira)、氨氧化細(xì)菌(如Nitrosomonadaceae)、厭氧氨氧化細(xì)菌(如Planctomyces)、反硝化細(xì)菌(如Bacillus和Thauera)。

微生物群落在電極周圍的富集是有選擇性的，兩極負(fù)載著不同種類、不同豐度的功能菌群。CW-MFC系統(tǒng)中的微生物群落是選擇性的在電極周圍富集，兩極的功能菌株也不同。氨氧化菌、亞硝酸鹽氧化菌和厭氧氨氧化菌主要集中陽極周圍，反硝化和聚磷細(xì)菌主要在陰極富集。富集能夠適應(yīng)陰極區(qū)環(huán)境的硝化和反硝化的菌株是生物電化學(xué)強(qiáng)化脫氮的關(guān)鍵，一些研究者發(fā)現(xiàn)在CW-MFC陰極區(qū)存在自養(yǎng)和異養(yǎng)同步反硝化過程。Wang等[13]通過對CW-MFC的陰極硝酸鹽轉(zhuǎn)化動態(tài)的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)對硝酸鹽的去除率最高達(dá)到87.1%。此外，Xu等[14]發(fā)現(xiàn)Thiohalophilus和Clostridiumsensustricto在生物電化學(xué)強(qiáng)化CW系統(tǒng)中的存在促進(jìn)了自養(yǎng)反硝化作用。因此，CW-MFC系統(tǒng)陽極的厭氧氨氧化菌和陰極區(qū)的自養(yǎng)反硝化菌群對于系統(tǒng)的脫氮效果提升都起到重要作用。

2.1.3 植物 在人工濕地系統(tǒng)中植物發(fā)揮著重要的作用：(1)植物根系的泌氧作用能促進(jìn)硝化反應(yīng)并提供更多還原電子受體( O2)，增加陰極表面還原介質(zhì)并減少系統(tǒng)內(nèi)阻從而增加產(chǎn)電量[15]。(2)對氮素的生物同化作用。(3)為微生物提供生存場所并維持整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定。(4)植物根際分泌物與生物產(chǎn)電有直接關(guān)系[16]。

植物與細(xì)菌的聯(lián)合，可以促進(jìn)植物對根際污染物的降解[17]。植物內(nèi)生細(xì)菌具有固氮能力，主要是由于其定殖于健康植物體內(nèi)特有的無氧微生態(tài)環(huán)境，同時(shí)具備還原型電子供體、Mg2+、ATP和來源于水的質(zhì)子等基本條件，在具有特殊催化功能的蛋白質(zhì)——固氮酶的催化下發(fā)生固氮反應(yīng)[18]。Thaís González等[19]配置3種down-VFCW以研究其對有機(jī)物和氮素的凈化能力，結(jié)果表明P-CW,PCW-MCF (plantCW-MFC)和NP-CW-MFC對氮素去除效率83%，98%和90%，說明MFC能夠?qū)W脫氮起到強(qiáng)化作用，而植物能夠?qū)ο到y(tǒng)脫氮進(jìn)一步加強(qiáng)。系統(tǒng)陰極一般位于植物根際好氧區(qū)，其好氧環(huán)境和根際分泌物有益于脫氮微生物的生長，如Nitrosomonas和Nitrospira等硝化細(xì)菌，參與硝化反硝化作用的Hydrogenophaga，Zoogloea和Dechloromonas以及反硝化脫硫菌Thauera等[20]。

2.1.4 基質(zhì) 基質(zhì)是人工濕地的重要組成部分，它不但為植物和微生物提供生長介質(zhì)和附著場所，其本身也對污染物起到過濾、吸附等作用，并為濕地環(huán)境中的化學(xué)、生物反應(yīng)提供反應(yīng)界面?，F(xiàn)如今人工濕地基質(zhì)主要分為天然材料、工業(yè)副產(chǎn)品和人造產(chǎn)品三大類，不同基質(zhì)的選擇也會對脫氮效能產(chǎn)生影響。Yakar等[21]應(yīng)用沸石、砂和火山石做基質(zhì)研究其對脫氮的影響，結(jié)果表明沸石對氨氮、硝態(tài)氮、TP的去除率高達(dá)93.2%，81.1%和96.7%。無機(jī)多孔介質(zhì)會對氨氮等污染物有一定吸附效果，但隨著可吸附點(diǎn)位被目標(biāo)物占滿，吸附效果會有所下降。Tanveer Saeed等[22]使用有機(jī)廢物(有機(jī)生物碳、煤、黃麻纖維)和建筑材料(鋼渣、磚塊、建筑廢物)作為基質(zhì)，結(jié)果表明使用有機(jī)廢物作為基質(zhì)脫氮效果優(yōu)于建筑廢料，原因可能是有機(jī)廢物能夠提供部分碳源作為電子供體支撐反硝化作用。而且以有機(jī)生物碳和顆粒石墨等碳基為主的基質(zhì)導(dǎo)電性更好，更利于EAB的富集[22-23]。Srivastava等[23]發(fā)現(xiàn)顆粒石墨為基質(zhì)的MFC-CW系統(tǒng)中厭氧氨氧化對電極依賴的現(xiàn)象，能夠在低生物量的條件下保持較高的脫氮作用。此外，有研究表明含有鐵的基質(zhì)能夠增加CW-MFC的電化學(xué)活性，以黃鐵礦(FeS2)為基質(zhì)的系統(tǒng)給EAB的生長和代謝提供適宜的環(huán)境，增大了生物電能的輸出，也對CW-MFC的脫氮過程創(chuàng)造了有利條件[24]。當(dāng)基質(zhì)中Fe離子含量較高時(shí)，具有硝酸鹽還原和亞鐵離子氧化能力的反硝化菌的豐度較高[20]。

2.1.5 電極 電極是CW-MFC系統(tǒng)組成的重要環(huán)節(jié)，其材料需要有高電導(dǎo)率、無腐蝕性、高比表面積、耐污垢、廉價(jià)、方便制造等特點(diǎn)。無論是陽極或陰極材料，其材質(zhì)、形狀、位置和面積等要素的配置方式差異，都會對CW-MFC系統(tǒng)的性能產(chǎn)生影響[25]。Wang等[10]應(yīng)用4種不同電極材料制作陽極，結(jié)果發(fā)現(xiàn)4種周圍形成顯著不同的微生物群落分布，碳?xì)趾嚺菽姌O的變形菌豐度明顯高于不銹鋼網(wǎng)和石墨棒電極，而鎳泡沫電極富集了較高豐度的Dechloromonas，對反硝化和除磷的作用顯著。Xu等[26]通過設(shè)置多重陰極增大了電極的表面積，減小了陽極和陰極間能量傳遞損失，引發(fā)了同步硝化反硝化過程(SND)，增大了系統(tǒng)脫氮效果。從電化學(xué)強(qiáng)化脫氮原理上看，CW-MFC的產(chǎn)電能力與電化學(xué)相關(guān)脫氮量呈正比。因此，無論是適當(dāng)配置電極位置還是降低內(nèi)阻等方式來增加系統(tǒng)產(chǎn)電能力對生物電化學(xué)強(qiáng)化脫氮都是有益的。

2.2 運(yùn)行參數(shù)

2.2.1 溫度、季節(jié) 溫度對于CW-MFC系統(tǒng)除氮的影響規(guī)律與CW系統(tǒng)基本一致。溫度較高時(shí)脫氮效果較好；溫度較低時(shí)脫氮效果較差。王曉歐等[27]研究表明，CW-MFC系統(tǒng)在氣溫10～30 ℃時(shí)TN平均去除率為(90.34±2.13)%，比氣溫3～6 ℃條件下高12.25%；CW系統(tǒng)在氣溫 14～30 ℃時(shí)TN的平均去除率為(73.46±1.50)%，比氣溫3～8 ℃時(shí)高16.19%。冬季低溫對CW-MFC的產(chǎn)電效果影響顯著，因此溫度成為抑制CW-MFC其他效能的主要因素[28]，低溫條件下較低的氧化還原效率阻礙了系統(tǒng)的脫氮效果。適宜的氣溫有利于植物和微生物的生長，硝化、反硝化、厭氧氨氧化等作用也能得到促進(jìn)，低溫對生物的生長發(fā)育同樣有抑制作用，對于生化反應(yīng)也有負(fù)面影響。

2.2.2 水力停留時(shí)間(HRT) HRT的選擇可以直接影響到基質(zhì)的利用率和有機(jī)物的去除率。隨著HRT的增加，總氮的去除率呈現(xiàn)先上升后下降繼而上升再下降的趨勢[29]。當(dāng)HRT較短時(shí)流速過快，基質(zhì)難以充分吸附水中懸浮顆粒物(SS)，且有機(jī)物來不及被陽極微生物充分利用便來到陰極，過多的有機(jī)物被陰極的微生物分解利用成為優(yōu)勢菌群，抑制電化學(xué)活性菌生存，導(dǎo)致去除率降低的同時(shí)系統(tǒng)的庫倫效率也會偏低；隨著HRT的逐漸增加，水體中的顆粒物被阻留，生化反應(yīng)充分，總氮的去除率逐漸上升；當(dāng)HRT達(dá)到一定程度時(shí)，系統(tǒng)厭氧區(qū)域逐漸擴(kuò)大，好氧微生物活性降低，去除率會出現(xiàn)輕微下降的趨勢；隨著HRT的繼續(xù)增加，厭氧菌成為優(yōu)勢菌群，厭氧菌將截留的SS分解為小分子有機(jī)物后被產(chǎn)電菌利用，同時(shí)電極反硝化作用也會增強(qiáng)，因此在氮去除率上升的同時(shí)產(chǎn)電量增加；當(dāng)HRT過長時(shí)，水中可用碳源、氮源耗盡，微生物死亡分解致使氮去除率下降。

2.2.3 pH pH是影響細(xì)菌生長繁殖的重要因素之一。普遍濕地微生物適宜的pH為中性。其中厭氧氨氧化菌最適pH為6.7～8.3，反硝化細(xì)菌最適pH為7.0～7.5，硝化細(xì)菌最適pH為弱堿性，產(chǎn)電菌最適pH為6.6～7.5。

2.2.4 C/N(COD/TN) C/N代表了水中碳源含量，在脫氮關(guān)鍵過程內(nèi)反硝化作用中有機(jī)碳源既為反硝化細(xì)菌提供能量又間接為反硝化反應(yīng)提供電子，因此C/N是總氮去除效率的關(guān)鍵因素[30]。當(dāng)COD的濃度較高時(shí)有利于產(chǎn)電菌的生長和繁殖，大量的產(chǎn)電菌迅速的將有機(jī)物消耗并產(chǎn)生電子，由此得出提高總氮去除率的同時(shí)，系統(tǒng)能夠以更快的速度輸出更大的電壓[31]。經(jīng)王曉歐等[27]研究對比發(fā)現(xiàn)在C/N≤3時(shí)，CW-MFC系統(tǒng)與CW系統(tǒng)一致，脫氮效果均與C/N呈正相關(guān)；當(dāng)C/N≥3時(shí)，CW系統(tǒng)依舊與C/N呈正相關(guān)，而CW-MFC系統(tǒng)的除氮效果幾乎不再有大幅度的變化，這證明相對于CW系統(tǒng)來說，擁有MFC的系統(tǒng)在除氮過程中對于有機(jī)碳源的依賴性較低。

3 展望

CW-MFC是一種高效低耗處理污水的新興系統(tǒng)，不僅能將污水中有機(jī)物能量轉(zhuǎn)化為電能，而且對于含氮的染料廢水也具有較好的去除效果，具有廣闊的發(fā)展前景。但系統(tǒng)仍存在一些問題，還可以不斷優(yōu)化完善來提高它的產(chǎn)電能力和去污效果。

(1)在保證系統(tǒng)去除效果的前提下，如何選擇更廉價(jià)優(yōu)質(zhì)的電極和基質(zhì)等材料，減小電極間距，提高產(chǎn)電性能，減少投入費(fèi)用，是該技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際需要解決的問題之一。

(2) 目前較多的CW-MFC還僅停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段，鮮有工程化應(yīng)用報(bào)道。如何將現(xiàn)有反應(yīng)器設(shè)計(jì)及電極配置放大應(yīng)用到現(xiàn)場，也是目前研究者急需考慮的問題。

(3)微生物種群中的產(chǎn)電菌占比少，有機(jī)物利用率低，導(dǎo)致庫倫效率低。需要研究如何富集選擇產(chǎn)電優(yōu)勢菌來提高有機(jī)物利用率。

因?yàn)镃W-MFC具有可高效凈化污水的同時(shí)獲得電能的特性，所以該技術(shù)有望能夠廣泛的應(yīng)用于實(shí)際中處理各種復(fù)雜類型廢水：CW-MFC可用于在惡劣的環(huán)境條件下穩(wěn)定而高效的處理污水，有效處理偶氮染料、養(yǎng)豬場廢水、低氣溫地區(qū)等一系列高濃度有機(jī)廢水或含有新型污染物的廢水；可以作為傳感器使用，用于監(jiān)測水中BOD或生物毒性等指標(biāo)，還可以通過產(chǎn)電數(shù)值來判斷人工濕地的堵塞情況；濕地是全球甲烷氣體的重要來源之一，可以將甲烷作為CW-MFC系統(tǒng)的碳源，將其轉(zhuǎn)化為電能，節(jié)約成本的同時(shí)也可以降低有機(jī)氣體的危害，這也是一個(gè)新的發(fā)展方向。