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作为一种高效的污水处理技术,膜生物反应器(Membrane Bioreactor, MBR)相比传统活性污泥法具有其特殊的优势。然而,MBR在实现泥水分离的过程中,普遍存在着膜污染现象,运行成本相对较高,是限制其发展的主要因素。研究表明,附加电场可以有效控制膜污染,但增加了运行成本。微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell, MFC)可以将有机物中的化学能直接转化为电能,在处理污水的同时,产生清洁能源。本研究采用一种单室无膜式连续流微生物燃料电池,通过改变进水条件提高其产电性能,并将将其产生的电能以电场的形式附加到MBR中,构建了一种新型MFC-MBR耦合工艺。以常规MBR(Conventional Membrane Bioreactor, CMBR)为对照,该耦合系统能够有效减缓膜污染,提高污水处理效果,研究表明：(1)采用低浓度溶解氧进水有利于提高无膜单室微生物燃料电池的产电性能。当微生物燃料电池进水由原水改为缺氧池上清液后,其电压由0.44+0.02V迅速上升到0.52+0.02V并保持稳定,开路电压由0.49V提高到0.65V；最大功率密度由45mW/m2提高到59mW/m2,提高了31%；而库伦效率由3.87%提高到约为8.56%,提高了一倍多。(2)附加电场可以有效控制膜污染。通过红外光谱分析(Fourier transform infrared spectrum, FTIR)可以确定附加电场可以有效降低多糖、蛋白质和腐殖酸等污染物的附着速率,并以控制多糖类物质为主,提高了滤饼层中蛋白质的比例。’相对于胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substance, EPS)而言,溶解性微生物代谢产物(Soluble Microbial Products, SMP)更容易附着到膜表面,形成膜污染。(3)附加电场对活性污泥具有一定的改性作用,影响微生物代谢活性,可以有效控制污泥混合液SMP中的多糖物质(SMPC)降低幅度达到34.5%。附加电场可以提高活性污泥的絮凝性,使Zeta电位(绝对值)由CMBR的22.8mV下降到18.2mV,并促进丝状菌的适度生长,增大絮体粒径并增强污泥絮体结构性能。污泥平均粒径由CMBR的120μm提高到138gm,且粒径分布更加集中絮体更加均匀,粒径小于50μm的污泥絮体降低了37.4%。(4)MFC-MBR耦合系统具有更好的处理效果,其膜出水COD约为38mg/L,相对于CMBR的54mg/L, COD的去除率更高。经过能量分配计算,进水中仅有0.5%左右的能量转化为电能,虽然转化率很低,但是这是一种同步自给式的清洁能源,可以从污水中直接提取能源并有效减缓膜污染,降低能耗。