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微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell）是一种将污水中有机物所蕴含的能量进行回收利用的新型可再生能源装置。它可以利用阳极室内的微生物将污水中有机物分解，同时产生电能，从而实现产电与污水处理相结合，能够在处理污水的同时回收电能，未来可大幅度降低污水处理的运行成本，改善传统污水处理方法中耗能大、成本高、只有投入没有产出的缺点。本研究第一部分采用单室空气阴极微生物燃料电池，以厌氧消化池污泥作为菌种来源，经过培养驯化后接种到微生物燃料电池中，以模拟城市污水为燃料电池基质，同时研究了该电池系统处理模拟污水的效果。研究结果表明，以碳毡为阳极材料，石墨板为阴极材料，以空气作为电子受体的单室微生物燃料电池处理模拟城市污水，微生物燃料电池能够成功稳定运行，在十三个运行周期当中，电池最高输出电压达到200.6mV，电池最小内阻为312.5，最高输出功率为34.81mW/m2。影响微生物燃料电池输出电压的主要因素是电池内阻，随着反应器的运行，电池内阻逐渐增大。在水质处理方面，当进水COD为900mg/L时，COD的去除率可以达到86.99%，最大库伦效率达到7.95%；同时研究了单室微生物燃料电池对NH4+、TP、NO3-的处理效果，结果表明微生物燃料电池对NH4+和TP的去除率都较低，NO3-的去除率虽然较高，但是当有NO3-存在时影响电池的电能输出。研究第二部分采用双室微生物燃料电池，为了进一步找到更合适的阴极电子受体，实验以碳毡为阴、阳两极电极，分别采用了次氯酸钠、高锰酸钾、过硫酸钾为双室微生物燃料电池阴极电子受体。研究结果显示，当使用葡萄糖为有机底物，以次氯酸钠为阴极电子受体时，次氯酸钠浓度为1.5ml/L时最高输出电压为0.45V，最高开路电压为1.04mV，最高输出功率密度为975.1mW/m~3，电池内阻最小为946，当进水COD为803.33mg/L时，出水COD达到126.32mg/L，COD去除率为79.79%；当高锰酸钾浓度为800mg/L时电池的最高输出电压为0.58V，最高开路电压为1.10V，最高输出功率为1720.9mW/m~3，电池内阻最小为544，库伦效率最高为10.63%，当进水COD为792.45mg/L，出水COD为139.31mg/L，COD去除率达到82.42%；以过硫酸钾为阴极电子受体的微生物燃料电池在过硫酸钾浓度为800mg/L时，输出电压最高达到0.53V，最高开路电压为1.20V，最高输出功率密度为1230.9mW/m~3，COD去除率为82.04%。研究表明，微生物燃料电池可以应用到污水处理当中，并能在降解有机物的同时产生电能，通过调节操作条件可以使其在污水处理中达到较好的处理效果，使其在污水处理领有较为广阔的应用前景。