一、引言

硝酸盐污染广泛存在于农业面源水、养殖废水及食品加工废水中，其毒性高且易迁移。传统生物脱氮法受限于碳源依赖性强、反应速率慢等问题，而电化学还原耦合生物脱氮（Electrochemical Reduction + Bio-denitrification）通过先将NO₃⁻还原为NH₄⁺或N₂，再由微生物进一步代谢，显著提升了脱硝效率与系统稳定性。

二、技术原理与协同机制

该联合工艺包括两个核心过程：

电化学还原段：钛基镀硼金刚石（BDD）、不锈钢、石墨烯修饰电极等将NO₃⁻还原为NH₄⁺或N₂；

生物脱氮段：引入厌氧氨氧化菌或异养反硝化菌进一步代谢产物；

协同作用：降低毒性负荷，提升可生化性；

电子传递增强代谢活性：促进微生物附着与生物膜形成。

三、系统构型与发展现状

目前主流构型包括：

平板式电化学池+活性污泥系统；

流动式三维电极反应器+MBR；

膜分隔双室反应器+Anammox模块；

模块化装置支持灵活扩容。

四、关键参数优化

影响系统性能的主要因素包括：

电流密度：控制在10–40 mA/cm²；

pH值：酸性至中性更利于还原反应；

温度范围：20–35°C；

水力停留时间（HRT）；

菌种投加量与驯化周期。

五、实际应用案例

某食品添加剂企业采用该联合系统处理含硝酸盐废水（初始浓度约80 mg/L），经处理后NO₃⁻去除率达95%，出水达到《污水综合排放标准》一级标准，系统运行稳定，无二次污染。

六、未来发展方向

开发高效耐高硝酸盐菌株；

探索太阳能驱动电化学系统；

构建AI优化控制系统提升能效；

推动模块化设备适应中小企业需求；

探索脱氮副产物（如N₂）的碳交易价值。