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随着工业化发展和城市化进程加快，环境污染和能源危机仍然是全球亟待解决的问题。污水中的有机污染物蕴含大量化学能，如果在污水处理同时，将污染物中的化学能转化为可再生清洁能源，将有利于缓解全球能源危机和降低污水处理能耗。开展新型的污水处理与能源化技术已经成为国内外研究热点。微生物电化学系统是新兴的废水处理技术，该技术在处理有机或无机污染物同时回收生物能源。开展生态条件对微生物电化学系统能源回收影响研究，确定最佳的生态条件，将为该系统放大化和定向调控奠定理论基础，对于有机污染物定向生物转化具有重要意义。本研究利用单室微生物电解池（MEC）反应器，分别研究不同pH、气体环境条件、溶液中铵盐对微生物电解池（MEC）的产氢效能、底物转化率、能量转化率及微生物群落结构的影响。进而优化MEC的运行条件，提高MEC产氢能力。实验研究发现，起始pH对MEC系统性能具有明显的影响。而在pH7~10的范围内，在进水COD为1801±5.45mg/L，MEC系统出水COD去除率变化不大，表明MEC系统具有较大pH适应范围，但是能获得高产氢率的最佳pH为8。在pH5时没有氢气产生。在pH为8时MEC系统得到了最大的氢气产率和产氢速率，分别为2.43mmol-H2/mol-乙酸和0.936m3/m3d，最大库伦效率为115.2%。高通量454焦磷酸测序结果表明不同pH下MEC阳极生物膜具有较高的生物多样性，Bacteroidetes、Firmicutes以及Proteobacteria三个门为所有MEC反应器的优势菌门。优势产电菌属主要是Geobacter和Enterobacter。光合MEC反应器中，不同气体环境对其产氢效果和能量转化效率具有显著影响。曝氮气和氩气组明显优于非曝气（空气）实验组。在曝氮气实验组中，氢气产量和产率随外加电压的增强而逐渐升高，随后会趋于稳定，氢气浓度均达到了88-89%。当外加电压等于0.8V时，在氩气的实验组中最大氢气产量和产率分别为6.44m3/m3d，氢气产量为3.85mol H2/mol-acetate，略高于同等条件下曝氮气的实验组3.61mol H2/mol-acetate和3.99m3/m3d。电压大于0.6V时，曝氩气组的库伦效率(96~98±0%)略高于曝氮气组(90~94%)。曝氩气组优于氮气组，分析认为MEC中的光合细菌可能在氩气条件下进一步产氢，在光合MEC系统同步实现了光合产氢和阴极的电辅助产氢。溶液中铵盐浓度对MEC系统性能具有影响，当氨氮浓度为350mg/L时，反应器的COD去除率最低；当氨氮浓度为450mg/L时，反应器获得了最好的COD去除效果。随着进水氨氮浓度的提高，反应器对氨氮的去除效果呈现明显的下降趋势。