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淀粉废水是食品工业中污染最为严重的废水之一，若直接排放，会大大增加废水处理的负荷及成本，且造成有用资源的浪费；目前资源化产品的销路前景并不乐观，故急需寻求一种新的资源化方式。化石燃料耗竭与全球气候变暖问题的日益严峻，迫使世界各国高度重视可再生能源的研发，而微生物燃料电池(MFC)是一种利用微生物将化学能转化为电能的新型装置，可同步实现微生物产电和污水生物处理，具有废弃物处置与资源化利用双重功效。
本文从废弃资源综合利用的角度出发，采用淀粉废水作为阳极液基质，开发了微生物燃料电池技术。文章系统论述了技术的可行性、反应器的优化、构建实用性反应器及确定运行最佳参数，最后探讨了产电的机制及高氨氮去除的机理，形成了较为完整的体系。
采用“三合一”膜电极的单室空气阴极MFC进行淀粉废水为基质的可行性试验，得到最佳产电效果：稳定输出电压490.8±2.5mV，最大功率密度239.4mW/m2(1.71W/m3)，相应电流密度893.3mA/m2，内阻120Ω，库仑效率为8.0％；一周期(35d)COD与氨氮去除率最大分别为98.0％和90.6％。此系统可同时完成产电和废水处理，提供了一种淀粉废水资源化的有效途径。
“三合一”膜电极MFC的输出功率较低，本文进而对其阳极、膜及阴极进行优化改进，得到以碳颗粒为阳极，阳离子交换膜与载MnO2催化剂的碳纤维布热压而成的“二合一”电极组件为复合阴极的MFC性能较佳，稳定输出电压595.8±2.5mV，最大功率密度8.99W/m3(相应电流密度38.70A/m3)，内阻约为50D，库仑效率达到12.1％；一周期(21d)COD、氨氮去除率分别为99.0％和88.4％。该反应器无论是电能产生还是COD去除，性能均有显著提高，且造价低廉故实用性较强。
针对实际淀粉废水的处理，在反应器优化的基础上研发了一种上流式管状结构的廉价实用型连续流MFC，并对其运行参数进行优化。研究表明：当淀粉废水浓度为1/4原废水浓度(即2425.8mg COD/L)、pH值为7.0左右、添加NaCl浓度为2g/L时，MFC的性能最佳；就废水处理效果来看，HRT为3.0d时更好。在此最佳条件下，MFC产生的最大功率密度30.75W/m3，相应电流密度121.0A/m3，稳定输出电压717.9±～2.5mV；同时，3.0d出水COD和氨氮的去除率分别到达92.7％和86.5％。
系统中氨氮的去除率较高，故本文简单讨论了氨氮的去除机理，研究发现氨氮的去除是一个物理化学(非生物)与生物共同作用的复杂过程，物化过程包括挥发、扩散等；生物过程包括产电、硝化反硝化及其它一些未知过程。此外，还进一步对该系统中的产电机制进行初步探讨，结果表明，以淀粉废水为基质的MFC中电子传递的机制较为复杂，是生物膜机制和电子穿梭机制共同作用的结果。
本论文研发了一种以淀粉废水为基质的微生物燃料电池实用装置，并优化了装置的运行条件，一方面为淀粉废水的再利用提供了一条高附加值的资源化新途径，另一方面也为寻求洁净新能源提供了一个新思路，该基础性研究对今后的实际应用具有参考意义；此外，还初步探讨了系统中氨氮的去除机理和可能的产电机制，为更好的开发MFC技术、提高电能输出提供了理论依据。