水是人类赖以生存的重要能源,伴随着水资源短缺和水环境污染问题越来越受到人们高度关注。海水淡化和苦咸水脱盐,城市污水、农业和工业废水回收利用等是增加水资源量的重要途径,高效低耗的脱盐及废水处理技术成为当下环境工程领域研发的重点。微生物脱盐电池（Microbial Desalination Cells,MDC）是一种集污水净化和产电脱盐为一体的新型水处理工艺,迄今为止,大多数研究停留在实验室水平,应用于实际废水处理的成果鲜有报道。本文以空气阴极微生物脱盐电池为研究对象,设计构建传统小型微生物脱盐电池（S-MDC）、改进中型微生物脱盐电池（M-MDC）和改进大型微生物脱盐电池（L-MDC）,研究阳极底物有机物浓度、阴阳两极室电极间距和盐室盐度条件对MDC性能影响,通过优化反应器,最终探究微生物脱盐电池用于处理盐碱地淋洗水的效果,并从电化学极化特性、污染物降解、脱盐效能和功能微生物多样性等方面,进一步评价反应器长期运行稳定性和实用性。研究结果表明:以两种构型微生物脱盐电池反应器（S-MDC和M-MDC）为实验对象,阳极底物有机物浓度从100、200、400、600和800 mg/L依次变化,出水有机物降解率呈现先增后减的趋势,不同浓度条件下的库伦效率和脱盐效率均无显著性差异,阳极底物有机物浓度变化对微生物脱盐电池性能产生影响,本研究优选有机物浓度为600 mg/L效果最佳,另外,从反应器启动运行结果来看,改进中型微生物脱盐电池可以用来作为后续的实验研究。改进中型M-MDC为实验对象,设计电极间距16～8 cm逐渐减小,功率密度先升高后降低,不同间距条件闭路体系下COD去除率和脱盐率均大于开路体系,且具显著差异,以电极间距为12 cm的M-MDC₂效果最佳。电镜扫描电极表面附着大量微生物,测序表明产电菌主要为Bacillus、Arcobacter和Pseudomonas,总丰度21.9%,水解发酵菌主要为Bacteroides（18.1%）,通过代谢有机物,加快产电菌对共基质新陈代谢,辅助产电菌活动,提高活性。改进大型L-MDC为实验对象,随着盐度从30、15和5 g/L依次变化,脱盐周期与脱盐速率逐渐变短,脱盐率逐渐增大,以5 g/L脱盐率最高。实际盐碱地淋洗水进水条件,获得峰值电压742 m V,最大功率密度2.84 W/m³,脱盐率99.13±2.1%,测序表明,阳极生物膜发现3种产电菌属Pseudomonas、Arcobacter和Bacillus,总丰度22.9%,2种水解发酵菌属Bacteroides和Propionibacterium,总丰度20.9%,2种反硝化菌属Pseudomonas和Acinetobacter,总丰度17.5%,盐室水体发现3种反硝化菌属Pseudomonas、Acinetobacter和Stenotrophomonas,总丰度10.5%,低于阳极生物膜反硝化菌属丰度。实验结果表明,L-MDC用于处理实际盐碱地淋洗水,脱盐效果能满足条件,但输出功率密度不能满足实际需求,且存在处理水量的限制,需进一步优化和改进。