随着社会经济发展和人口膨胀,生活污水和工业有机废水总量持续增长。污水中含有大量可生物降解的有机物导致环境中的大量水资源污染。微生物燃料电池（MFC）是利用微生物作为生物催化剂,降解污水中有机物的同时直接获得电能的装置,成为本世纪可再生能源研究的热点方向之一。流化床MFC作为新型微生物燃料电池阳极反应器构型,有较大的反应面积,较快的传质速率和较长的水力停留时间,具备较好的废水处理效果和产电性能。由于流化床MFC系统的复杂性,构建合理准确的数学模型,深入研究流化床MFC运行机理及各参数对电池产电特性的影响,具有重要意义。本文结合厌氧消化模型,针对阳极室内有无电子介体,分别建立了流化床MFC内部物质传质模型、生化反应模型和电化学反应模型,并借助MATLAB软件求解模型方程组。探究了不同因素对电池产电和废水处理的影响。首先建立了有介体流化床MFC数学模型,模拟分析了葡萄糖初始浓度、外接电阻、电池内阻、流化速度、亚甲基蓝浓度对电池运行的影响。模拟结果表明:增加阳极室葡萄糖浓度,有利于提高电池输出电压、最大功率密度,但是进一步增加葡萄糖浓度会阻碍电池产电性能的提升,葡萄糖的最佳初始浓度为0.5kgCOD·m^-3;外接电阻增加会使电池电流减小,但对废水的COD降解影响较小;电池内阻对电池产电性能影响较大,当电池的内阻从500Ω减小到100Ω,最大功率密度提高了328.18%;提高废水的流速有利于提高电池的产电性能,当流速进一步增加,电池的产电性能降低,流化床最佳操作流速为2.5 mm·s^-1;由于生物膜对亚甲基蓝有一定的吸附性,增加亚甲基蓝初始浓度会使电池的性能降低,模拟数据与实验数据趋势吻合较好。其次建立了无介体流化床MFC数学模型,模拟分析了葡萄糖初始浓度、外接电阻、电池内阻以及废水流速对MFC产电性能及污水处理效果的影响。主要结论如下:提高葡萄糖初始浓度有利于提高电池运行电压和延长电池稳定放电时长;电池的外接电阻较小时,增加外接电阻值有利于提高电池运行时的功率,外接电阻值大于400Ω时,增加外电阻,电池的电流下降,外接电阻值对废水COD的降解影响较小;电池内阻大小对电池的性能影响较大,电池内阻降低电池产电性能明显增加;在床层为固定床时,提高废水的流速有利于增加电池的产电性能,当废水流速继续提高,流化床状态下阳极室内的物质的传质阻力减小,电池产电性能继续增加。模拟结果和实验结果都表明固定床和流化床MFC都具有较好的废水处理效果。本文建立了有介体和无介体流化床MFC模型。探究了流化床MFC传质、反应及产电的耦合作用机理,研究了不同因素对电池运行的影响机理。同时本文模型也可为研究其他复杂模型提供参考。