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随着社会的不断进步，日益增大的能源消耗与大量废弃物排放造成的环境污染之间的关系正引起人们的关注。生物能源化技术通过降解废弃物可获取发展所需的能源物质，不仅有利于保护环境，还能获取其中的能源，可在一定程度上降低对化石燃料的依赖，符合社会与经济的可持续发展理念，具有十分可观的发展前景。在有机废水的能源化途径中，生物电化学系统(bioelectrochemical systems，BESs)利用附着在电极上的电活性微生物传递电子而催化阳极上的氧化反应和（或）阴极上的还原反应，是一门环境友好型、能源集约型的处理废弃污染物并回收能源的新兴技术。其中的微生物电解池(microbial electrolysis cell，MEC)可通过施加一定的外电压并以具有电子传递功能的微生物为催化剂，驱动反应体系中的非自发反应(△Gθ＞0)的发生或加快自发反应的速率，在污染治理与能源回收领域具有很大的发展潜力。 黄水作为固态浓香型白酒的副产物之一，其资源化利用空间有待进一步挖掘。本实验通过构建单室微生物电解池处理黄水并实现能源回收。实验以黄水为主要基质,以不加电压的传统厌氧消化(anaerobic digestion，AD)为对照，采用单因素梯度实验，考察了不同外加电压、黄水初始浓度、反应体系磷酸盐缓冲液(PBS)浓度以及利用生活污水作为黄水稀释液对黄水处理过程（以36h为一个处理周期）中化学需氧量(chemical oxygen demand，COD)去除、有机酸降解、甲烷产生及能量平衡等的影响。结果表明，当外加0.8V电压时，MEC中COD去除率达到94.90±0.70％，较对照组(AD)的82.00±0.70％增加了12.90±0.74％。同时，COD去除负荷达5.27±0.51kg m-3d-1，是AD（3.45±0.09kg m-3d-1）的1.53倍。对反应中甲烷产生速率和有机酸组分变化分析表明，当外加0.6V电压时，MEC中的甲烷产生速率为1818.54±145.77mL L-1d-1，比AD（1014.88±121.44mL L-1d-1）增加了78.19％;当外加电压为0.8V时，MEC中的乙醇去除速率（102.37±14.65mg L-1h-1）是AD(57.31±10.45mg L-1h-1)的1.79倍;AD的最高丙酸浓度高达1436.10±84.42mg L-1，而外加1.0V电压的MEC，其最高丙酸浓度较之降低了590.53±7.73mg L-1。当反应周期结束时，AD中残留的乙酸和丙酸浓度分别是MEC中（外加0.8V电压）的93.57和5.31倍。最后，反应器能量平衡分析的结果表明，当外加电压为1.0V时，其能量产生与净能量产生分别达到了3.93±0.48、3.80±0.48kWh kg-COD-1，较AD分别增加了1.01±0.12、0.88±0.12kWhkg-COD-1，且MEC均获得了较AD更多的净能量。该MEC可有效促进黄水处理效率并回收甲烷且其最佳外加电压为0.8V。 黄水初始浓度对反应器性能影响的研究结果显示，当外加0.8V电压时，反应基质的COD去除率随初始黄水浓度的升高呈先上升后下降的趋势。当初始黄水浓度为4％时，其MEC的COD去除率（94.90±0.70％）最高;当反应周期结束时，其COD残余量(426±80.73mg L-1)最低。当浓度为5％时，其甲烷产生速率最大（2493.51±124mL L-1day-1），分别是3％和4％的2.04和1.42倍。不同PBS浓度对黄水降解过程分析以及能量平衡分析的实验结果表明，当使用纯水(PBS浓度为0mM)做稀释液时，其COD去除率达到了94.83±1.10％，甲烷产生速率（1985.69±98.86mL L-1day-1）也较其他更高，其净能量产生为4.24±0.36kWhkg-COD-1。直接降解未额外添加PBS溶液稀释后的黄水废水并产甲烷回收能量是可行的。 以生活污水为黄水的稀释液进行黄水降解的实际应用可行性验证实验的结果显示，MEC的COD去除率为93.21±0.9％，较AD高23.09±2.46％;MEC的COD去除负荷可达4.83±0.31kg m-3day-1，比AD高1.19±0.23kg m3day-1;MEC与AD的甲烷产生速率分别为2115.08±66.51、1586.83±36.81mL L-1day-1。有机酸分析表明，MEC可显著促进乙酸、丙酸、丁酸的降解。MEC较传统厌氧发酵具有更强的底物适应性和系统稳定性。综上:以生活污水为直接稀释液的黄水底物可以被单室不锈钢MEC有效处理并回收甲烷，在实际应用方面具有可观的潜力。 本实验对各条件下运行的MEC与AD的三个不同空间位置的微生物群落结构进行了分析。结果显示，MEC阳极碳毡中可富集地杆菌属（Geobacter sp.）和脱硫弧菌属（Desulfovibrio sp.）等具有电子传递功能的微生物;反应器中的碳毡与不锈钢内壁上的产甲烷菌均是以噬氢产甲烷菌(Hydrogenotrophic methanogens)为主，其中又以甲烷粒菌属（Methanocorpusculum.sp）为主，且相对含量均高于悬浮液。MEC悬浮液中主要含有拟杆菌属(Bacteroides sp.)和链球菌属(Streptococcus sp.)等具有降解大分子物质产酸功能的菌群。AD中，各空间位置的产甲烷菌相对含量的差异不如MEC的明显，初步认为，外加电压的MEC将更加利于反应系统内菌群结构的分布与功能利用。