光合藻微生物燃料电池(photosynthetic algal microbial fuel cel1，PAMFC)将藻类技术与传统的微生物燃料电池(microbial fuel cell, MFC)相结合，实现了处理污水、产生电能和CO2零排放的三重目标，为解决人类面临的能源危机和环境污染问题提供了有效的解决途径。由于小球藻生长繁殖的最佳氮源为硝态氮，而硝酸根可以作为MFC的电子受体，这就为PAMFC的产电机理带来了不确定性。本文通过对控制条件下PAMFC产电性能的研究以及系统中各形态碳元素的变化的研究，阐明了PAMFC的产电机理。与此同时，本文还研究了PAMFC阴极对于氨氮废水的处理效果及其对产电性能的影响，得出以下结论:　　 (1) PAMFC阴极的小球藻能够利用阳极产生的CO2为碳源产生O2作为阴极电子受体。在硝酸根存在的情况下，硝酸根与氧气共同作为电子受体，小球藻的存在能够促进硝酸根接受电子发生还原反应的过程。PAMFC的最高输出电压为421～449 mV，平均运行周期为167h，库仑效率为8.1～8.7％，COD去除率为76～82％。　　 (2)氨氮的浓度过高对小球藻的生长具有一定抑制作用。氨氮浓度高于160mg/L对悬浮态小球藻产生抑制作用，浓度高于200mg/L对固定化小球藻产生抑制作用，固定化小球藻对氨氮的耐受程度有所提高，且对氨氮的处理效果更佳。小球藻对氨氮的去除率与氨氮的初始浓度有关，在160mg/L时处理效果较好。　　 (3)氨氮初始浓度过高或过低均不利于PAMFC电能的输出，160mg/L时PAMFC的产电性能最好。PAMFC可以缩短小球藻处理氨氮废水的时间，3d左右处理效果最佳。氨氮的存在能够提高阴极溶液的pH值，进而促进CO2在阴极液中的溶解，提高小球藻对CO2的利用效率。