微生物燃料电池（Microbial fuel cell，MFC）作为一种新型的生物电化学技术，能够利用废水中的有机物直接产生电能，受到了各国研究者的广泛关注。对于电池运行环境条件对电池性能及阳极微生物的影响，仍需进行深入的研究。本论文采用分批模式运行的MFC，考察了不同运行条件下电池的性能，并采用分子生物学方法对阳极微生物进行了分析。　　实验考察了单室和双室微生物燃料电池运行中，温度、pH值、TDS与电池产电之间的关系。采用SPSS13.0统计分析软件对电池的输出电压变化与温度、pH、TDS波动分别进行Pearson相关性分析。结果表明，双室电池输出电压与阳极、阴极pH值均呈极显著相关，而单室电池输出电压与温度呈显著相关，其他指标之间无显著相关关系。因此，单室电池受温度变化影响较大，而双室电池受pH值变化影响较大，两者受TDS影响均不显著。　　实验研究了低温条件下微生物燃料电池的运行性能，并采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)方法对阳极微生物种群进行分析。微生物燃料电池（双室电池和单室电池）在低温(5～10℃)和中温(25～30℃)条件的实验分别在冬季和夏季进行。结果表明，低温条件下电池能够稳定运行，且未出现性能的大幅降低。低温条件下，单室、双室电池的产电与中温条件相比分别降低了11％和14％;产能分别降低了14％和21％。在低温条件下运行的微生物燃料电池（双室和单室），与中温条件相比COD去除率降低，而库伦效率升高。实验发现，几种嗜冷细菌（主要为Arcobacter，Pseudomonas和Geobactor）在低温运行的电池中为优势微生物种群。本实验中出现了一个特别的现象:在低温运行的电池阳极室中，随着温度的降低出现了不断增多的红色物质。这种红色物质经验证为阳极微生物中的两种优势种群(Arcobacter和Pseudomonas)。这几种微生物的共存能够协助电池在低温条件下的稳定运行。　　为研究pH对微生物燃料电池的运行性能和阳极微生物的影响，双室微生物燃料电池分别在初始pH4、5、6、7条件下以分批模式运行。采用电镜观察和分子生物学方法研究了阳极生物膜形态和微生物种群。结果显示，在偏酸性条件下，电池的产电、产能水平较低，而COD去除速率较高。Simplicispira，Variovorax，Comamonas，和Acinetobacter在偏酸性条件下为阳极优势微生物种群，而Chlorobi, Aquaspirillum,和Sphingomonas在偏中性条件下占优势地位。此外，在pH≤5的情况下，阳极生物膜破裂并减少，这可能是电池性能下降的部分原因。在初始pH4下运行的电池，当其运行初始pH恢复到中性以后，经历长时间仍不能恢复高产电性能。此外，在中性条件下，电压输出的波动与电极液（阳极液和阴极液）pH值随时间的变化呈显著相关关系。因此，pH4会对电池运行带来长期的破坏，且这种破坏可能是不可恢复的。　　最后，研究了分批模式运行的双室微生物燃料电池中电极液总悬浮固体(Total dissolved solids，TDS)对电池性能以及阳极微生物种群的影响。结果表明:在TDS20 g/L时电池分别达到了最大的电压输出:355 mV（外阻为1000Ω）;TDS5 g/L条件下，电池的产能最大，为578 mW/m2。在TDS30 g/L的条件下，电池不能获得稳定的运行。在TDS＜30 g/L时，电极液的TDS与电池电压输出之间有正相关关系，而在TDS30 g/L时转为负相关关系。在高TDS条件下，电池阳极室中COD去除率增加，而电池的库伦效率降低。阳极微生物种群在不同TDS条件下变化很大。在TDS30 g/L时，其他条件下的阳极优势微生物种群被破坏消失。为优化微生物燃料电池的性能，应在运行中将电极液TDS控制在一个合适的范围内。　　本研究结果表明，微生物燃料电池可以在低温、酸性、高盐的极端环境条件下运行，并可驯化出适合不同极端条件运行的阳极微生物种群。这一发现使微生物燃料电池的应用范围得以扩大，并对采用阳极微生物种群调控微生物燃料电池的运行提供了理论基础。