微生物燃料电池（Microbial Fuel Cells,MFCs）作为一种新型的污水处理技术具有从多种污水中将有机污染物中的化学能转化为电能的能力,同时可以对污水进行有效的治理。相较于传统的污水处理技术,MFCs更为符合“清洁生产”的需求,对于这一技术的理论和实用性的研究,可以为推动我国污水处理技术进步提供动力。本文以单室无膜空气阴极MFCs作为研究对象,分别从MFCs阳极底物中垃圾渗滤液体积分数的变化和MFCs空气阴极制作方法的优化两方面展开研究,对不同运行条件下的MFCs产电性能和MFCs对阳极底物中垃圾渗滤液处理效果进行考察,分析研究单室无膜空气阴极微生物燃料电池处理垃圾渗滤液过程中的影响因素。首先以垃圾渗滤液为阳极底物构建了单室无膜空气阴极MFCs,通过设置阳极底物中垃圾渗滤液体积分数分别为20%、40%、60%、80%的1#到4#四组MFCs研究垃圾渗滤液体积分数对MFCs反应器产电性能和阳极底物进出液间pH值变化情况的影响。在四组MFCs反应器中,2#反应器的电池性能最好,稳定输出电压最大,4#反应器的稳定输出电压持续时间最长;开路电压（OCV）大小排序依次为OCV2>OCV3>OCV4>OCV1,其极化曲线均接近线性递减;随着圾渗滤液体积分数的增加,电池最大功率密度呈现先快速提高后逐渐降低的变化规律,其中2#反应器最大功率密度最大,1#反应器最大功率密度最小;电池内阻呈现先快速降低后逐渐升高的变化规律,其中2#反应器内阻最小,1#反应器内阻最大;对于四组MFCs反应器的库伦效率（CE）,4#反应器的CE略高于1#、2#、3#反应器,各组间CE变化不大,整体呈现随着阳极底物中垃圾渗滤液的体积分数增大CE先降低而后升高的趋势。四组MFCs反应器阳极底物的出液与进液pH值相比均有一定程度的升高,其中2#反应器阳极底物的换出液与换入液pH值差异相对较大,其余三组反应器中1#反应器阳极底物的换出液与换入液pH值差异较3#、4#反应器略小。进一步研究了垃圾渗滤液体积分数对MFCs反应器对垃圾渗滤液的处理效果的影响。四组MFCs反应器中2#反应器对阳极底物中COD的去除量和去除率均为最高,1#反应器对阳极底物中COD去除量最低,但COD去除率不是最低,3#、4#反应器的COD去除量相差不大,但COD去除率呈现随着电池阳极底物中垃圾渗滤液体积分数增大而降低的趋势。四组MFCs反应器对阳极底物垃圾渗滤液中氨氮去除量分别为159.864、347.425、509.245和695.332mg·L^-1,去除率分别为79.93%、86.86%、84.87%和86.92%,各组反应器对阳极底物垃圾渗滤液中氨氮的去除效果较好且去除率无太大差异。后在传统空气阴极制作方法的基础上对其进行了初步优化,使用碳黑-PTFE混合物涂刷代替传统空气阴极制作扩散层所使用的单一PTFE乳液涂刷,并对空气阴极扩散层和催化层烧结工艺进行改善以简化空气阴极的制作流程,建立了新型空气阴极,使之在保持原有机械强度和对阳极室密封性的基础上提高了扩散层的导电性和导气性,同时降低了扩散层和催化层的成本。将新型空气阴极应用到MFCs反应器中与使用传统空气阴极的MFCs反应器进行对比分析,在稳定输出电压、最大功率密度、电流密度和电池内阻等几项电池产电性能的主要指标上,应用新型空气阴极的MFCs反应器都有优于应用传统空气阴极的MFCs反应器的表现,提高了MFCs反应器的产电性能。同时也对新型空气阴极的不足之处进行分析讨论。