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工业废水中常常含有硫化物或硝氮,需要处理达标后才能进行排放。微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell,MFC）作为一种有发展前景的废水处理技术,能够在处理硫化物和硝氮的同时进行产电。本实验室前期开展了反硝化除硫MFC的研究,但如何提高污染物去除效率、单质硫生成率和气态氮生成率,是亟待解决的问题。本课题采用两种方式启动了基于产电原位利用的反硝化除硫MFC,即ACD模式（Alternate Charging and Discharging mode,ACD mode）运行的反硝化除硫MFC。启动MFC1时先在定值外阻模式（R模式）运行再改为交替充放电模式（ACD模式）运行。MFC2直接采用ACD模式进行启动。反硝化除硫MFC采用ACD模式运行以实现产电原位利用时,研究了电容器充放电时间和外电阻分配等外电路参数、底物浓度和温度对MFC电极电势与污染物去除性能的影响。此外,利用循环伏安法（Cyclic Voltammetry,CV）探究了反硝化生物阴极中的胞外电子传递模式（Extracellular Electron Transfer,EET）和限速步骤。具体结论如下:（1）MFC1和MFC2分别在第109d和103d启动完成。MFC1和MFC2的总氮去除负荷分别为6.3±0.3gN/（m3?d）和5.5±0.5gN/（m3?d）,相应的气态氮生成率分别为23.8±1.1%和20.2±1.8%。MFC1和MFC2硫化物去除负荷分别为0.134±0.002 kgS/（m3?d）和0.134±0.001kgS/（m3?d）,单质硫生成率分别为20.7±0.7%和15.1±1.1%。MFC1和MFC2平均功率密度分别为3.11W/m3和4.53W/m3。MFC1的产电能力低于MFC2,但获得更高的硫化物去除负荷、单质硫生成率和气态氮生成率。ACD模式相比于R模式能够加强产电和硫化物去除,但促进了硫酸根生成。（2）阳极和阴极电势范围上下限越低,越有利于单质硫和气态氮的生成。随着充放电时间的缩短（TC=20,15,10,5min）,阴阳极电势范围的上下限先降低后升高,在TC=10min时同时取得最低值,对应的阳极电势范围和阴极电势范围分别为-0.342-0.242V和-0.0210.063V。单质硫和气态氮生成率取得最大值,分别为21.5±0.4%和6.4±0.3%;硫化物和总氮去除负荷分别为0.212±0kgS/（m3?d）和2.6±0.2gN/（m3?d）。分别采用中点电势法、阳极电势不变法和瞬时电势法选取外阻以调控电极电势时,利用阳极电势不变法选取的外阻可使阴极电势降低至最低范围-0.2760V,导致气态氮生成率和总氮去除负荷最高,分别为32.2±1.5%和16.5±0.8gN/（m3?d）;阳极电势范围为-0.31-0.151V,硫化物去除负荷和单质硫生成率较高分别为0.21±0.002kgS/（m3?d）和10.3±0.1%。（3）随着进水硫化物浓度从64增加至160mgS/L,MFC阳极电势上限先升高后降低而下限基本不变,而阴极电势上下限先降低后升高。随着硝氮浓度从14增加至56mgN/L,MFC阳极电势上下限先升高后降低;阴极电势的上限先降低后升高,而阴极电势的下限逐渐升高。在进水硫化物和硝氮浓度分别为128mgS/L和28mgN/L时去除效果取得最佳值,硫化物和总氮去除负荷分别为0.21±0.002kgS/（m3·d）和16.5±0.8gN/（m3·d）,单质硫和气态氮生成率分别为10.3±0.1%和32.2±1.5%。随着温度从10增加至40℃,阳极电势上下限先升高后降低,阴极电势上下限呈现相反的趋势。温度为30℃时,最有利于硝氮去除和气态氮生成,对应的总氮去除负荷为16.5±0.8gN/（m3·d）,气态氮生成率为32.2±1.5%。温度为40℃时,最有利于单质硫生成,对应的单质硫生成率为48.8±0.2%。（4）反硝化阴极的CV曲线上存在三种不同的峰电势E1（-0.471-0.465 V）、E2（-0.412-0.428 V）和E3（-0.822-0.826 V）,分别与硝氮还原、亚硝氮氧化以及亚硝氮还原有关。反硝化阴极中的硝氮还原与亚硝氮氧化过程为直接电子传递（Direct Electron Transfer,DET）模式;而亚硝氮还原过程为间接电子传递（Mediated Electron Transfer,MET）模式。硝氮还原过程的限速步骤是胞内催化反应;亚硝氮还原过程的限速步骤与生物阴极电化学活性和硝氮供给有关。当硝氮不存在时,氧化还原介体传递过程为限速步骤。当硝氮充足时,氧化还原介体传递和胞内催化反应均成为亚硝氮还原的限速步骤。