我国污水处理厂每年产生大量剩余污泥，如何实现污泥减量和资源回收成为污水厂亟待解决的难题之一。微生物燃料电池（MFC）和微生物电解池（MEC）可以处理有机物同时回收清洁能源，是一项具有较好应用前景的技术。本研究以剩余污泥为底物，考察了不同阴极结构，即铂碳催化剂碳布阴极和生物碳布阴极的立方体单室微生物电解池MEC反应器和钢网阴极的滚筒式上升流MEC反应器对单室微生物电化学系统有机物去除、电压输出及产氢效能的影响。立方体单室微生物电解池（MEC）反应器，采用涂加铂碳催化剂和非涂加铂碳催化剂的碳布阴极，以微生物燃料电池（MFC）方式启动，然后转成微生物电解池（MEC）。在MFC模式，涂加铂碳催化剂组最大电流密度达到180A/m3，对照组为30A/m3。在MEC模式，铂碳催化组最高电流可达180A/m3，对照组为90A/m3，COD处理率可达27%，对照组为15%，氢气产量达每周期70ml，对照组为20ml，氢气产率达9mg H2/gCOD，对照组为4.8mg H2/gCOD，产氢速率为0.68m3/m3d，对照组为0.15m3/m3d，体积电流密度为178A/m3，对照组为102A/m3。实验说明了铂碳催化剂对于MEC处理剩余污泥产氢效果有较大提升，但考虑经济成本，不涂加铂碳催化剂的阴极依然有广阔的发展前景。滚筒式上升流微生物电解池反应器采用钢网阴极，考察了0.8V和1.2V外加电压对反应器的影响，反应器对经过与处理和未经预处理的剩余污泥进行了处理。通过对产氢效能、污泥处理率和产电性能指标的考察，实验证明1.2V外加电压的滚筒式上升流反应器在各项指标上优于0.8V外加电压的反应器，同时，剩余污泥经过碱预处理，可以使产氢效能得到提升。说明了剩余污泥状态、外加电压值对反应器运行效果有很大影响，对剩余污泥进行碱预处理、提高反应器外加电压有助于提高MEC反应系统的电流密度和COD去除效果，同时也有助于MEC反应系统氢气和甲烷的生成。