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微生物燃料电池（Microbial fuel cell,MFC）是一种利用电化学活性微生物（Electrochemical active bacteria,EAB）降解有机物并产生电能的技术。MFC体系运行过程中有机底物的厌氧水解和产电过程会产生质子（H+）,这些H+在阳极液中不断积累会导致阳极酸化,严重限制EAB的生长和产电活性。目前,在MFC体系运行过程中往往需要添加磷酸盐缓冲剂（PBS）或碳酸氢盐将阳极液pH值控制在中性到弱碱性范围,但是外加缓冲剂不仅会大大增加MFC的运行成本,还可能造成出水总磷和盐度过高等问题,不适合大规模实际应用。然而,非缓冲MFC体系（Buffer-less microbial fuel cell,BLMFC）运行过程中阳极酸化问题无法避免,严重限制体系的产电性能。因此,如何缓解和消除BLMFC体系的阳极酸化是实现MFC实际应用要解决的重要问题之一。基于此,本文探讨了不同底物BLMFC体系中阳极酸化情况及其对产电的影响。针对以乙酸钠为底物的BLMFC体系,通过外加厌氧污泥强化无机碳（IC）积累的方式缓解阳极酸化问题;针对以葡萄糖为底物的BLMFC体系,通过耦合异养阳极反硝化过程缓解阳极酸化问题。主要研究内容与结论如下:（1）以六种常用碳源（甲酸钠,乙酸钠,丙酸钠,草酸钠,丁酸钠和葡萄糖）分别作为BLMFC的底物,考察了不同底物条件下阳极酸化程度,IC的积累浓度以及体系的产电性能。实验结果表明,以甲酸钠和草酸钠为底物的BLMFC体系运行过程中未发生阳极酸化情况。丁酸钠BLMFC体系运行初期阳极液最低pH值有所降低,但未对体系产电性能产生抑制作用。乙酸钠和丙酸钠BLMFC体系运行过程中出现阳极酸化,并且限制了体系的产电性能。葡萄糖BLMFC体系阳极酸化最严重,尽管初始pH被调为10,在周期开始10 h内阳极液pH值仍然迅速降低至～5.3。甲酸钠、乙酸钠、丙酸钠、草酸钠、丁酸钠和葡萄糖BLMFC体系单个运行周期结束时IC的积累浓度分别为14.60 mM、8.34 mM、5.98 mM、9.62 mM、10.07 mM和1.20 mM;Pmax分别为190.2 mW/m2、340.1mW/m2、108.0 mW/m2、3.8 mW/m2、315.1 mW/m2和41.9 mW/m2,乙酸钠体系输出功率最高,产电性能最优。（2）以乙酸钠为底物的BLMFC体系运行过程中,厌氧污泥的存在可以消除阳极酸化。实验结果表明,KCl-S-BLMFC体系单个运行周期内IC累积浓度由8.30 mM增加到12.50 mM,阳极液pH值在整个运行周期内均保持在7.2以上,阳极酸化被消除,体系的Pmax由332.2 mW/m2增加到628.1 mW/m2,CE也由16.37%增加到19.45%。高通量测序实验表明,阳极生物膜中的EAB是Geobacter,并且KCl-S-BLMFC阳极生物膜中Geobacter的相对丰度由0.2%增加到5.75%。（3）以葡萄糖为底物的BLMFC体系耦合阳极异养反硝化后阳极酸化被消除。实验结果表明,添加90 mg/L NO3--N后,DNMFC-90体系阳极液pH值在整个运行周期内一直保持在6.5以上,体系的Pmax增大到264.5 mW/m2,是Control体系的5.4倍。然而,过高的NO3--N添加量（120 mg/L）使得反硝化过程消耗过多底物,严重限制了DNMFC-120体系的产电。NO3--N初始浓度为60 mg/L、90 mg/L和120 mg/L的DNMFC体系中NO3--N在周期开始的前15 h内可以被全部去除,反硝化过程消耗的TOC占体系总TOC去除率的17.6%,26.1%和35.8%。高通量测序实验表明,Dysgonomonas和Petrimonas分别是DNMFC阳极生物膜中主要的EAB和反硝化细菌属,它们的相对丰度随着初始NO3--N浓度的增加而增加。