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剩余污泥处置能源化是目前环境发展关注的重大问题。每年有几千万吨的产量需要处理，许多城市通常选用简单而原始的填埋方式来处理剩余活性污泥，这样不仅占用大面积农田，而且会给环境造成二次污染。另一方面，剩余活性污泥中含有丰富的有机能源物质，如多糖、脂质和蛋白质，是一种非常好的能量来源。在我国，随着对污泥资源化和新能源开发的逐渐重视，国家在“十二五”规划中将这两个方向作为重点支持项目。但是到目前为止还没有出现一种真正能完全实现污泥能源化的技术。微生物电解池（microbial electrolysis cell，MEC）融合了生物和电化学反应的优点产氢，该技术与剩余污泥前期处理处置技术相耦合将具有其他污泥处理处置技术无法比拟的优势。然而，MEC常温运行产甲烷使其无法扩大化生产。因此从控制甲烷的角度来抑制产甲烷菌的活性则会提高MEC效率。产甲烷菌对温度非常敏感，在低于20℃的条件下活性低甚至死亡。MEC的温度范围宽，将它置于一定的低温环境时可以抑制了产甲烷菌的活性而产氢速率不会受到较大影响从而提高了MEC的氢气产率。MEC可利用的底物范围非常广，从小分子挥发酸、多糖和大分子蛋白质到纤维素可以作为MEC的碳源。本课题利用这一特点模拟了MEC应用于年平均温度在10℃左右的山区和高海拔地区的试验，通过对MEC产氢条件和阳极微生物群落活性促进，探索MEC应用于寒冷地区污泥处理的可行性。因此本课题从两个方着手，首先对MEC运行电压的优化。调节不同的外加电压（auxiliary voltage，AV），0.6～1.4V。探索到了MEC在低温10利用污泥发酵液为底物运行时有一个最佳电压值（0.8V）。在这个条件下MEC的SCOD去除效率为58.42%，氢气产率为0.16g-/g-SCOD，库仑效率101.07%，产氢速率1.21/-reactor/d，能量效率252.22%。有机物利用顺序为乙酸>丙酸>蛋白质>丁酸>戊酸多糖。微生物细胞体积小而密度大，它们紧密地聚集成簇状。大多数细胞为短杆菌，通过DGGE分子学手段，NCBI相似序列比对，判断Psychrophilus可能为低温产电菌群。其次，在最佳电压的基础上将温度控制到0，添加不同的浓度的外源海藻糖来优化MEC利用污泥发酵液为底物低温运行效能。结果发现，在50mmol/l的外源海藻糖浓度下MEC有最佳运行效能。SCOD去除效率为40.45%，氢气产率为0.078g-/g-SCOD，库仑效率58.46%，氢气体积62.67ml，产氢速率0.46/-reactor/d，能量效率203.01%。有机物利用顺序为乙酸>蛋白质>丙酸>丁酸>戊酸>多糖。群落结构研究结果发现，阳极微生物细胞体积更大，但结合比较松散，Microbacterium可能为优势种。