湿地型微生物燃料电池（CW-MFC）是人工湿地（CW）与微生物燃料电池（MFC）的结合,是一种在微生物的催化下,可将有机物中的化学能转化为电能的能源转换装置,能同时实现污水净化和能源转化。本文主要通过实验和数值模拟研究不同浓度的二价铜离子、六价铬离子和三价铁离子对CW-MFC系统产电及净水性能影响,主要研究内容和结论如下:首先通过多物理场耦合模型来模拟不同浓度三价铁离子和进口COD浓度对CW-MFC输出电压的影响,确定CW-MFC系统最佳进口COD浓度范围为200mg/L-300mg/L和三价铁离子的参考浓度200mg/L。以MFC为基础,选择活性炭毡-泡沫铜为阴极、活性炭毡-铜网为阳极、陶粒和柱状活性炭为基质材料、富贵竹为湿地植物搭建四个平行的CW-MFC实验系统;系统一为空白对照组,系统二、系统三和系统四为探究不同重金属离子浓度对CW-MFC性能影响的实验组。为了减小CW-MFC系统在进行正式实验时带来的误差影响,对CW-MFC系统进行了预实验调试。调试实验表明向系统中投加硝化细菌有助于硝化系统的建立,提高电池的产电净水效果。调试完成后的输出电压峰值、最大功率密度、库伦效率比调试前均有所提高,后期的氨氮平均去除率可达77.1%。不同浓度重金属离子对CW-MFC系统产电净水性能影响的实验结果表明:向系统中添加适宜浓度的重金属离子,对CW-MFC系统的电性能、COD和氨氮的去除都有一定的促进作用;当浓度过高时,重金属离子会抑制微生物活性、导致微生物中毒,从而影响CW-MFC系统的产电净水能力。Cu2+、Cr6+、Fe3+浓度分别为50mg/L、50mg/L、200mg/L时,电池的电性能表现最佳,输出峰值电压分别为173m V、175m V、230m V,最大功率密度分别为32.063m W/m~3、30.720m W/m~3、49.038m W/m~3;Cu2+、Cr6+、Fe3+浓度分别为50mg/L、20mg/L、200mg/L时,净水性能最好,COD去除率分别为90.1%、91.9%、90.4%,氨氮去除率分别为77.5%、78.8%、84.6%。