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以生物电化学理论为基础的生物电极反硝化工艺，可以直接利用阴极电流电子充当反硝化过程中的电子供体，可以一定程度上摆脱对有机物的依赖。在废水的处理过程中，生物电极反硝化工艺不仅可以回收能源，还能在治污的同时防止二次污染。本研究旨在通过不同污泥接种物来寻找培育高盐状态下电极反硝化生物膜的最佳方法，获得可直接利用阴极电子的嗜电脱氮菌群（电能营养型脱氮菌群），并在此基础上，探讨电流强度和阴极溶液pH值对高盐双室微生物燃料电池（microbial fuel cell，MFC）产电性能和电极反硝化性能的影响，同时运用16S rRNA基因测序技术对阳极阴极生物膜结构与优势菌种的种类和丰度进行了分析。从而探明高盐双室生物阴极电极反硝化MFC脱氮机理，同时优化反应器运行条件。
本研究主要得到以下结论：
①通过对比阴极先接种普通厌氧污泥再接种普通好氧污泥、先接种高盐厌氧污泥再接种高盐好氧污泥、先接种高盐好氧污泥再接种高盐厌氧污泥这三种不同接种方式，发现高盐活性污泥接种能更快培养成功高盐双室生物阴极电极反硝化MFC反应器。还发现阴极先接种高盐好氧污泥再接种高盐厌氧污泥的接种方式更符合氨氮去除的硝化反硝化过程，接种效果好于阴极先接种高盐厌氧污泥再接种高盐好氧污泥，更有利于缩短反应器培养时间，其阴极硝酸盐平均去除速率2.95mg/L*d，最高速率5.18mg/L*d，在反应第31天实现了阴极总氮的100％去除。其最大功率密度为1.080W/m3，开路电压796mV，内阻209?，库伦效率为9.39。
②阴极与硝化有关的菌属包括SM1A02（19.62％、23.65％、24.12％）与unclassified_f__Nitrosococcaceae（0.02％、0.04％、1.02％）。阴极与电极反硝化有关的菌属分别占比1.84％，9.32％，11.76％。先接种高盐好氧污泥再接种高盐厌氧污泥组含量最高，主要的反硝化菌为嗜电电极反硝化脱氮微生物Pseudomonas stutzeri（2.41％）与Acholeplasma（9.35％）。而空白阴极对照组几乎没有这两种菌属，说明未经过电流驯养的阴极上无法富集嗜电脱氮微生物菌。长期运行后，与接种活性污泥相比，生物膜中的细菌群落变得更加多样化。
③在电路强度变化范围为0.35mA～1.76mA时，阴极硝酸盐电极反硝化速率与电流强度呈正相关关系，电流强度越大，加快电子供体速度，电极反硝化速度更快。当反应器最大电流强度为1.76mA时，电流密度为7.52A/m3。硝酸盐去除速率最大，硝酸盐平均去除速率为5.72mg/L*d，最大去除速率为8.45mg/L*d，20天实现总氮100％去除。
当反应器电流强度为0.51mA时产电性能最佳，此时库仑效率为17.19，最大功率密度为1.12W/m3，内阻为252?。当MFC在高盐基质中运行时，离子的迁移速度加快，从而导致MFC内部电阻显著降低的同时功率密度显著提高。
④电极反硝化反应需要一个pH偏中性的环境，反硝化产碱度，所以环境不能偏碱，微生物在偏中性的环境中活性最高，当阴极溶液pH=7时，硝酸盐去除速率最佳。硝酸盐平均去除速率为8.59mg/L*d，最大去除速率为12.01mg/L*d。而阴极溶液pH=6时硝酸盐平均去除速率仅为6.45mg/L*d，阴极溶液pH=8与pH=9时硝酸盐平均去除速率仅为5.73mg/L*d。
当阴极溶液pH=7时产电性能也是最好的，电流强度与电流密度最高分别为1.17mA与5.00A/m3，电压输出值最高达到117mV，库仑效率为14.39，最大输出功率是0.93W/m3，开路电压是920mV，内阻是775?。
本研究主要得到以下结论：
①通过对比阴极先接种普通厌氧污泥再接种普通好氧污泥、先接种高盐厌氧污泥再接种高盐好氧污泥、先接种高盐好氧污泥再接种高盐厌氧污泥这三种不同接种方式，发现高盐活性污泥接种能更快培养成功高盐双室生物阴极电极反硝化MFC反应器。还发现阴极先接种高盐好氧污泥再接种高盐厌氧污泥的接种方式更符合氨氮去除的硝化反硝化过程，接种效果好于阴极先接种高盐厌氧污泥再接种高盐好氧污泥，更有利于缩短反应器培养时间，其阴极硝酸盐平均去除速率2.95mg/L*d，最高速率5.18mg/L*d，在反应第31天实现了阴极总氮的100％去除。其最大功率密度为1.080W/m3，开路电压796mV，内阻209?，库伦效率为9.39。
②阴极与硝化有关的菌属包括SM1A02（19.62％、23.65％、24.12％）与unclassified_f__Nitrosococcaceae（0.02％、0.04％、1.02％）。阴极与电极反硝化有关的菌属分别占比1.84％，9.32％，11.76％。先接种高盐好氧污泥再接种高盐厌氧污泥组含量最高，主要的反硝化菌为嗜电电极反硝化脱氮微生物Pseudomonas stutzeri（2.41％）与Acholeplasma（9.35％）。而空白阴极对照组几乎没有这两种菌属，说明未经过电流驯养的阴极上无法富集嗜电脱氮微生物菌。长期运行后，与接种活性污泥相比，生物膜中的细菌群落变得更加多样化。
③在电路强度变化范围为0.35mA～1.76mA时，阴极硝酸盐电极反硝化速率与电流强度呈正相关关系，电流强度越大，加快电子供体速度，电极反硝化速度更快。当反应器最大电流强度为1.76mA时，电流密度为7.52A/m3。硝酸盐去除速率最大，硝酸盐平均去除速率为5.72mg/L*d，最大去除速率为8.45mg/L*d，20天实现总氮100％去除。
当反应器电流强度为0.51mA时产电性能最佳，此时库仑效率为17.19，最大功率密度为1.12W/m3，内阻为252?。当MFC在高盐基质中运行时，离子的迁移速度加快，从而导致MFC内部电阻显著降低的同时功率密度显著提高。
④电极反硝化反应需要一个pH偏中性的环境，反硝化产碱度，所以环境不能偏碱，微生物在偏中性的环境中活性最高，当阴极溶液pH=7时，硝酸盐去除速率最佳。硝酸盐平均去除速率为8.59mg/L*d，最大去除速率为12.01mg/L*d。而阴极溶液pH=6时硝酸盐平均去除速率仅为6.45mg/L*d，阴极溶液pH=8与pH=9时硝酸盐平均去除速率仅为5.73mg/L*d。
当阴极溶液pH=7时产电性能也是最好的，电流强度与电流密度最高分别为1.17mA与5.00A/m3，电压输出值最高达到117mV，库仑效率为14.39，最大输出功率是0.93W/m3，开路电压是920mV，内阻是775?。