氮是水体富营养化的关键限制因子。水体硝酸盐氮的治理对水体环境质量的总体改善及水体生态系统功能的恢复具有重要意义。沉积物微生物燃料电池(SMFC)利用微生物做催化剂,在氧化底泥有机物获得电能的同时对水体进行处理。本论文利用SMFC系统去除水体中的硝酸盐氮,同时对系统的阳极及阴极进行了研究。本研究以湖泊底泥为阳极底物,含氮配水为阴极液搭建了沉积物微生物燃料电池系统(SMFC)。所搭建的SMFC电池系统,具有良好的产电、除氮性能,启动运行约285h后达到峰值电压0.25V并趋于稳定。SMFC系统阴极上覆水硝氮浓度由初始的2.5mg/L经过320h后降低到0.745mg/L,降幅约70%。实验表明,在沉积物微生物燃料电池系统中,硝氮的去除率主要受水体中硝氮初始浓度、电极面积、反应器所处环境温度等因素影响。本研究用绿锈对阳极进行了修饰。研究发现用绿锈修饰提高了SMFC的产电能力,同时提高了SMFC阴极室对水体中硝酸盐氮的去除率。与使用未经绿锈修饰电极的SMFC相比,硝氮去除率提高了近15%。本研究对阴极碳毡上的菌群进行了分离纯化。经16SrDNA分析鉴定后,分离纯化的主要菌株为伯克氏菌、无色杆菌和链霉菌。经实验证明,生物阴极的反硝化机制是由多种菌群混合作用,但作用机制还有待研究。综上,本研究中的SMFC系统为水体硝氮污染物的去除提供了一个新的研究思路。作为一种清洁能源技术,SMFC可以利用阳极污染物产生电子然后在阴极利用此电子去除NO3-,我们有理由相信它在环境微生物应用、治理黑臭水体、消除水污染等环保领域拥有广阔的前景及实际意义。