1、微生物燃料電池（MFC）可通過微生物電子傳遞機制將有機物的化學能轉(zhuǎn)化為電能，被認為是集污水處理與能源再生于一體的生物電化學系統(tǒng)。然而目前MFC最大輸出電壓和電流都仍較低，難以滿足實際需要。要實現(xiàn) MFCs大規(guī)模實際應用還有很多理論和技術(shù)難題需要研究解決。由于在MFC系統(tǒng)中產(chǎn)電微生物是最為核心的要素，在有機廢物的處理過程中，有機物作為底物被發(fā)酵細菌和產(chǎn)電細菌利用，陽極生物膜上的群落結(jié)構(gòu)和種群類型對于有機物的降解和電能的產(chǎn)生有著極大的影響，

2、因此開展產(chǎn)電微生物的代謝機制研究和陽極室的群落結(jié)構(gòu)解析顯得尤為重要。
　　實驗采用兩瓶型微生物燃料電池（MFC），以葡萄糖為基質(zhì)，對MFC內(nèi)的發(fā)酵產(chǎn)物和參與的細菌進行了分析，探討了微生物發(fā)酵與產(chǎn)電之間的關系。與此同時解析了種泥、電極生物膜、陽極液微生物的群落結(jié)構(gòu)，最后分析了MFC產(chǎn)電機制。
　　論文獲得的主要研究結(jié)果如下：
　?。?）為快速啟動反應器，以馴化多年的高活性厭氧污泥為接種微生物，陰極以50mM的鐵氰化鉀為電

3、極受體，經(jīng)過約20天的時間啟動成功，最高電壓約為570 mV，并對培養(yǎng)條件進行簡單優(yōu)化得，基質(zhì)COD濃度為1000 mg?L-1、溫度為35℃時是該反應器的較優(yōu)條件。
　?。?）以葡萄糖為基質(zhì)產(chǎn)電的過程中，葡萄糖被發(fā)酵成乙酸、丙酸、乳酸三種主要產(chǎn)物。乙酸和丙酸都可以直接被微生物利用產(chǎn)電，乙酸更易被產(chǎn)電微生物利用，且能產(chǎn)出較高電壓；乳酸需經(jīng)過進一步發(fā)酵轉(zhuǎn)化為丁酸、丙酸和乙酸，丁酸經(jīng)進一步代謝為乙酸和丙酸后才能被用于產(chǎn)電。
　　

4、（3）陽極液中的氧化還原電位（ORP）分為三個階段：第一，當氧化還原電位開始下降時，微生物開始發(fā)酵有機物，但是代謝產(chǎn)物含量并不高，此時電壓處于起始階段；第二，氧化還原電位開始升高，電壓也開始升高，發(fā)酵代謝產(chǎn)物較多，產(chǎn)電微生物利用揮發(fā)性有機酸使電壓也開始升高；第三，氧化還原電位升高，電壓開始下降，此時COD下降，揮發(fā)性有機酸也相應下降。
　?。?）陽極表面生物膜里緊密聚集著大量桿菌，主要有 Klebsiella sp．（克雷伯氏菌屬

5、）、Citrobacter sp．（檸檬酸桿菌屬）、Lactococcus sp.（乳球菌屬）、Enterobacter sp.（腸桿菌屬）及Proteobacterium近緣菌，而培養(yǎng)液底泥中的優(yōu)勢菌為Yokenella sp.（預研菌屬）、Eubacterium limosum（粘液真桿菌）、Firmicutes bacterium（厚壁菌門）近緣菌。這些與接種污泥中的優(yōu)勢菌Lactococcus sp.（乳球菌屬）、Peptost

6、reptococcaceae（消化鏈球菌）、Clostridiales（梭菌目）、Salmonella sp.（沙門氏菌屬）近緣菌有所不同。
　?。?）MFC產(chǎn)電是由發(fā)酵菌聯(lián)合產(chǎn)電菌通過梯次降解基質(zhì)、分步利用、協(xié)同代謝的結(jié)果。產(chǎn)電菌的復配及產(chǎn)電菌與非產(chǎn)電菌之間的優(yōu)化組合可為提高MFC產(chǎn)電提供方向。在種泥和陽極生物膜的優(yōu)勢菌中均包括乳球菌（Lactococcus sp.）。該菌在非MFC系統(tǒng)中和MFC系統(tǒng)后的呼吸方式是否存在差異，對