厌氧膜生物反应器（AnMBR）在处理高浓度有机工业废水时，能将有机物高效转化为甲烷并完全截留微生物。然而，当环境水温在冬季降至15-20℃的低温时，AnMBR的产甲烷效率会急剧下降，出现挥发性脂肪酸（VFA）积累、系统酸化的风险。传统加温方式能耗巨大，严重抵消了厌氧产甲烷的节能优势。将电化学与AnMBR相耦合，通过施加微弱的外加电场，为低温下“激活”厌氧微生物的代谢活力提供了一条全新的、非加温的生物电化学强化途径。
在EC-AnMBR反应器中，一对惰性碳毡电极被浸没在污泥床内，并施加0.6V的微小直流电压。在低温15-18℃条件下处理模拟酿酒废水的连续实验表明，未加电的对照AnMBR，其COD去除率仅为55%，甲烷产率低至0.08 L CH₄/g COD；而EC-AnMBR的COD去除率稳定维持在82%以上，甲烷产率提升至0.18 L CH₄/g COD，是前者的2.25倍。出水中VFA浓度始终维持在50mg/L以下的低水平。其核心机制在于，外加电场刺激了厌氧污泥中电活性菌的富集，促进了产酸菌与产甲烷菌之间通过直接种间电子传递（DIET）进行代谢，绕开了低温下受阻的传统氢/甲酸扩散过程。
同时，阴极表面通过电解水产生微小的氢气泡，这些氢气可作为氢营养型产甲烷菌的优质底物，驱动了第二条高效产甲烷路径。更重要的是，微电场和微气泡的共同作用，使得膜表面形成的滤饼层结构更为疏松，多糖和蛋白质的比值发生改变，与膜面的粘附力减弱。跨膜压差（TMP）的上升速率比对照AnMBR减缓了约40%，膜清洗周期得以延长。对膜面污染层的共聚焦显微镜观察证实，EC-AnMBR膜面的生物膜厚度和EPS总量均显著低于对照。
微生物群落分析揭示了电活性菌（如Geobacter）和氢营养型产甲烷菌（如Methanobacterium）在电极表面和污泥中均得到显著富集。宏基因组学分析进一步揭示，与直接种间电子传递相关的功能基因（如细胞色素c和导电菌毛基因）丰度上调了3-5倍。该EC-AnMBR系统，通过微电场从微生物代谢和膜过滤两个层面同时进行强化，实现了AnMBR在低温下无需外部加热即可高效、稳定运行的目标，为高浓度有机工业废水的全年低碳能源化处理提供了突破性的技术方案。
