传统污水处理工艺以能消能，消耗大量有机碳源，剩余污泥产量大，同时释放较多CO2（因耗能）到大气之中。当今，全球普遍强调的可持续发展经济模式在污水处理领域也得到体现。因此，研发以节省能（资）源消耗、并最大程度回收（用）有用能（资）源的可持续污水处理工艺已势在必行。 当今世界，污水处理的主要对象为有机物（COD）、氨氮和磷酸盐。传统上，COD和氨氮的脱除一般由生物氧化和硝化/反硝化完成；磷酸盐或通过细菌的生物聚集、或靠化学沉淀去除。传统工艺存在以下弊端： ①COD氧化和硝化耗能巨大，且在COD氧化中，无形中失去贮存在COD内的大量化学能（每kg COD约含1.4×107J代谢热）；②反硝化与磷的生物聚集均需消耗COD；③剩余污泥量大；④耗能造成大量二氧化碳释放，并进入大气。