综述：生物电厕所用于可持续现场废水管理

这篇综述推荐生物电厕所（Bioelectric Toilet）作为解决全球水资源短缺和环境恶化的创新方案，通过微生物燃料电池（MFCs）实现现场废水处理与生物发电，同步完成有机物氧化（生成CO2 而非CH4 ）、脱氮除硫，兼具减排、无臭和低污泥优势，为偏远地区提供可持续卫生设施。

　　

历史发展
微生物产电的设想可追溯至1911年Michael C. Potter的发现，而Cohen于1931年构建的微生物半燃料电池奠定了理论基础。现代生物电厕所由印度理工学院Kharagpur的Ghangrekar团队开发，将微生物燃料电池（MFCs）技术应用于现场废水处理，实现了从理论到工程实践的跨越。

概念与运作机制
生物电厕所由三部分组成：厕所结构、MFC处理系统和电力管理模块。其核心在于双室MFC——阳极室中，外产电菌（如Geobacter）氧化废水有机物，释放电子和质子；电子经外电路传递至阴极，质子通过质子交换膜（PEM）迁移，与氧气结合生成水，形成电流。这一过程同步完成污染物降解（COD去除率达80%以上）与能量回收（功率密度约4.7 W/m³
）。与传统厌氧消化不同，该系统直接将有机物转化为CO₂
，避免甲烷排放；同时将氨氮转化为N₂
、硫化物转化为单质硫，显著降低温室气体和臭味。

设计创新
为适应实际应用，生物电厕所采用模块化设计，优化电极材料（如碳毡阳极）和 PEM 选择，提升导电性与成本效益。现场测试显示，单系统日处理量可达200 L，满足家庭需求，且产生的电能可驱动低功耗设备（如LED灯）。

挑战与前景
尽管优势显著，生物电厕所仍面临电极成本高（占总投资60%）、低温效率下降、规模化稳定性等瓶颈。未来需开发耐低温菌群、廉价电极材料，并建立运维标准。其应用场景不仅限于偏远地区，还可扩展至灾后应急、移动厕所等领域，契合联合国可持续发展目标（SDG 6）。

结论
生物电厕所代表了一场卫生革命，通过“以废产能”模式，同步解决环境、能源与公共卫生问题。随着技术进步和政策支持，该技术有望成为分散式废水管理的标杆方案。