以污泥作为燃料构建微生物燃料电池具有处理污泥和直接提供能源的潜力。但目前存在库伦效率低、功率密度低等问题。本试验在分析前人研究成果的基础上,通过优化阴极材料,构建了新型单室无膜壁式空气阴极微生物燃料电池,开展了影响因素及优化试验的研究和微生物燃料电池与单纯厌氧消化底物变化的对比研究。获得以下主要结论:　　(1)成功快速启动了单室无膜壁式空气阴极MFCs。利用剩余污泥作为底物在不加入任何营养元素的条件下,经过20天电压值达到423mV。　　(2)影响因素及优化试验结果表明:单室无膜壁式空气阴极MFCs在最优的参数条件下,其产电性能优于目前国内相关污泥微生物燃料电池。在恒温30℃下,取污泥浓度约为21000mg/L,阳极面积取31.4cm2,铜线作为导线,加入200mM的NaCl离子浓度剂,外接电阻为1000Ω,在此条件下产生的最大电压为597.3mV,最大输出功率密度为301.3mW/m2,内阻为92.5Ω,库仑效率为15.7％,而目前国内研究的以污泥为底物的MFCs,产生的最大功率密度为256.1mW/m2,内阻最低为212?。　　(3)对pH、SCOD、蛋白质、还原糖、氨氮、TN、TP的分析结果表明:微生物燃料电池底物降解优于单纯厌氧消化。　　①MFCs由于产电,有机物的分解较剧烈,其pH比对照试验略高,体积减少量比对照大;　　②SCOD呈现先上升,后下降,最后上升的变化趋势。反应结束后MFCs装置的SCOD浓度比对照装置的低。　　③还原糖的变化则是出现先下降,再迅速上升,然后再下降直至稳定。反应结束后,MFCs装置的还原糖浓度比对照装置的低;　　④蛋白质的浓度呈现一个先上升后下降的趋势,MFCs装置和对照装置的蛋白质浓度差异不大;　　⑤总氮和氨氮的含量在整个反应周期呈现上升的趋势。在反应中期以前,MFCs装置的TN含量比对照装置的TN含量略低,在反应中期以后,MFCs装置的TN含量却比对照装置的TN含量略高;而MFCs装置的氨氮浓度整体比对照装置的氨氮浓度低。　　⑥TP的含量先出现短暂的上升,然后再呈现下降趋势。在整个过程中,MFCs装置的TP含量总体上比对照装置的TP含量低,且MFCs装置的TP含量出现下降的时间比对照装置的要早。　　本试验构建的MFCs的产电性能与目前以剩余污泥作为燃料的MFCs相比,功率密度较高,内阻较低,库伦效率较高,具有一定的进步性,可以为未来的污泥处理提供技术参考。