随着世界人口的增长和工化程度的提高,能源需求量日益增加,水污染状况日趋严重；而微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)作为一种新型的生物反应器,在处理污水的同时能产生电能,因此受到了广泛的关注。　　 木质纤维素是自然界中的一种非常丰富且可再生的生物质能,但是在生物预处理木质纤维素过程中会产生一些副产物,如藜芦醇等,在一定程度上影响了乙醇的产量,因此去除这些副产物是木质纤维素制乙醇的一个关键的问题。人类所面临的另一个挑战性问题就是水污染,几乎所有的工业生产,尤其是纺织工业在织物染色的过程中产生大量的染料废水。　　 因此本论文的研究目标是,探讨藜芦醇和偶氮染料酸性红B污染废水在MFC中的降解、MFC用这些污染废水用作燃料产电的可能性,以及对这些过程中相关机理和MFC中的微生物群落结构进行研究。主要内容和结论如下:　　 (1)构建了双室MFC以铁氰化钾作电子受体,接种后用浓度为1000 mg/L葡萄糖为基质进行驯化,当输出电压达到稳定且可重复状态时,依次更换1000mg/L葡萄糖(fuel A)、1000 mg/L葡萄糖和50 mg/L藜芦醇的混合物(fuel B)、500 mg/L葡萄糖和100 mg/L藜芦醇的混合物(fuel C)、100 mg/L藜芦醇(fuel D)、500 mg/L藜芦醇(fuel E)。以葡萄糖为单一燃料时的最高输出电压在712～720mV,最大功率密度为42.24 W/m3,库仑效率为4.02％；葡萄糖和藜芦醇混合燃料的最高输出电压在702～724 mV,最大功率密度为35.17 W/m3,库仑效率为2.58～2.89％；当以藜芦醇为单一燃料时,最高输出电压在125～196 mV之间,库仑效率仅为0.92～0.98％。以混合燃料或藜芦醇为单一燃料时,藜芦醇均能被完全去除,COD的去除率在81％～88％之间。循环伏安法测定生物膜微生物的电化学活性,结果显示藜芦醇对微生物的活性有抑制作用,尤其是以藜芦醇为单一燃料时抑制作用比较明显。采用PCR-DGGE对生物膜细菌的群落结构进行分析,发现藜芦醇的加入改变了生物膜的群落结构；藜芦醇为单一燃料时生物膜中优势菌分别与Geobacter sp、Winogradskyella sp.、Chlombium sp.、Sphingopyxis sp.等属的同源性较高。　　 (2)使用与上述同样的双室MFC,当电压输出稳定且可重复后,依次加入1000mg/L葡萄糖和100mg/L酸性红B(fuelA)、1000mg/L葡萄糖和300mg/L酸性红B(fuel B)、1000 mg/L葡萄糖和500 mg/L酸性红B(fuel C)及500 mg/L葡萄糖和500 mg/L酸性红B(fuel D),fuel A～fuel C为燃料时最大输出电压随着酸性红B浓度的增加而降低,从689 mV减到553 mV；当酸性红B为500 mg/L不变而葡萄糖浓度减为500 mg/L(fuel D),输出电压减小到337 mV。Fuel A～fuelD的库仑效率分别为2.64％、3.49％、4.53％和2.85％,四种燃料中的最大输出功率密度达119.72 W/m3,且随着酸性红B浓度增加而减小。循环伏安法分析结果显示,酸性红B对生物的电化学活性有抑制作用。酸性红B的加入明显改变了电极上生物膜微生物群落结构,酸性红B和葡萄糖混合物为燃料时群落的优势菌分别与Geobacter sp.、Chlorobium sp、Bifissio sp.、Nitrospira sp.、Enterococcussp.、Empedobacter sp.具有较高的同源性。　　 (3)双室MFC以葡萄糖为燃料进行驯化达到稳定后,加入1000 mg/L藜芦醇和100mg/L酸性红B混合燃料(fudA)运行MFC,输出最高电压由原来的700 mV突然降至170 mV左右,再经过约600 h的运行,电压逐步升至700 mV以上。待输出电压稳定后继续运行fuel A,库仑效率约为2.84％,获得的最大功率密度为61.25 W/m3；藜芦醇浓度不变,酸性红B浓度增加到500 mg/L(fuel B)时,最高输出电压约为550 mV,库仑效率为1.74％。周期结束时均未能检测到藜芦醇,酸性红B的去除率都在92％以上,最高达到97％；COD的最终去除率在85％以上。由于偶氮染料不能被微生物作为生长的碳源,因此混合物中的藜芦醇成了微生物生长代谢的碳源,效果与葡萄糖几乎相同。　　 (4)构建单室空气阴极MFC,分别以100 mg/L和500 mg/L藜芦醇为单一燃料,进行连续和间歇两种模式运行MFC。由连续运行模式改为间歇运行模式大大提高了MFC的库仑效率,最高可达75倍。该实验表明:与连续运行模式相比,MFC间歇运行模式可以获得更高的库仑效率。　　 结果表明,可以利用MFC去除木质素生物预处理过程中的副产物藜芦醇,还可以利用MFC处理偶氮染料酸性红B,以及同时处理这两类污染物。这样,不但可以解决难生物处理的印染废水的难题还同时获得电能,为高效低耗治理印染废水提供了新思路。