在日益严峻的水资源短缺挑战下，一种创新的水资源回收技术正逐步成为解决偏远地区用水难题的关键。这项由多国科研人员合作完成的研究——“Water treatment and reclamation by implementing electrochemical systems with constructed wetlands”发表于ESE，标志着水资源回收技术迈入了一个新的阶段。

该研究由来自比利时根特大学、厄瓜多尔滨海高等理工学院（ESPOL）、法国巴黎萨克雷大学以及西班牙阿尔卡拉大学的科学家们共同完成。他们探索了将电化学系统与人工湿地相结合，以实现更高效的水处理和再利用的新方法。

传统的人工湿地系统虽然能有效去除水中的固体和有机物，达到一定的水回用标准，但在去除病原体、营养盐及难降解污染物方面仍显不足。针对这一难题，研究团队创新性地提出了将电化学技术融入人工湿地的设计思路，旨在进一步提升水质净化效果。

电化学系统以其高效、灵活的特点，能够在不依赖外部电网的情况下运行，非常适合应用于偏远或电网未覆盖的地区。通过电化学处理，可以显著增强对病原体及难降解污染物的去除能力，同时减少化学药剂的使用，降低对环境的二次污染。

研究团队指出，这种结合电化学与人工湿地的新型系统，不仅提升了水处理效率，还具备低成本、易维护等优点，为分散式污水处理和水资源回收提供了可行的解决方案。特别是在季节性或长期缺水的地区，这一技术有望显著改善当地居民的生活条件，促进水资源的可持续利用，成为解决全球水资源短缺问题的重要力量。

图1  应用于水处理的人工湿地的结构变化。a, 作为地表流（SF）系统示例的浮动人工湿地。b-c, 垂直（b）和水平（c）进水模式下的地表下流动人工湿地（SSF）。

图2  湿地可集成一个电化学电池（ECin-CW），既可作为电源（MFC），也可在短路情况下让电子流过导电床（METland?），还可在电解模式下进行污水处理。

图3  典型的METland?方案，说明导电床内的电子流提高了有机物和氮化合物的去除率。

图4  METland?系统的两种主要运行模式：a, 淹没式上流式；b, 非淹没式下流式。

图5  应用于对二级处理污水进行消毒和对有机物降解进行增强的各种电化学系统配置。a, 电化学系统可设计为单室运行（无膜系统），或通过采用离子交换膜（如阳离子交换膜，CEM）等分离器实现双室运行；b, 生物电化学系统在阳极氧化可生物降解的有机物，并在阴极将氧气还原成过氧化氢；c-d, 双室系统的间歇（c）和连续（d）运行。

作者简介

Diederik P.L. Rousseau，比利时根特大学生命科学工程学院绿色化学与技术系教授/环境工程师。主要从事人工湿地、污水的自然处理系统等方向的研究。

Abraham Esteve-Nú?ez，西班牙阿尔卡拉大学化学工程系副教授，METfilter公司的创始人、合伙人兼首席技术官。教研活动侧重于环境生物技术，特别是利用微生物电化学技术对水（城市和工业）和自然环境进行生物修复，以及检测污染物。其METland?解决方案于2020年入选欧洲生物技术领域前三名。2021年，因开发模块化METland?技术而被国际微生物电化学与技术学会（ISMET）授予创新奖。

Antonin Prévoteau，比利时根特大学微生物生态与技术中心（CMET）研究员。研究领域包括微生物电化学、材料科学。

论文信息

原文标题：Water treatment and reclamation by implementing electrochemical systems with constructed wetlands

引用信息：Mosquera-Romero, S., Ntagia, E., Rousseau, D. P., Esteve-Nú?ez, A., & Prévoteau, A. (2023). Water treatment and reclamation by implementing electrochemical systems with constructed wetlands. Environmental Science and Ecotechnology 16: 100265.

doi: 10.1016/j.ese.2023.100265

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