黑臭水体是我国近年来备受关注的主要水体污染情况之一。黑臭水体具有成因复杂、水体沉积物及污染物治理难和治理效果不稳定、污染物循环机制不清晰等特征。针对这些问题,本研究利用沉积式微生物电池（SMFC）开展强化水体沉积物中污染物去除研究。但如何保持高产电效率和污染物去除率依然是微生物电化学方法实现工业化进程中面临的重要问题。由于SMFC自身的结构特点及性能,体系内产电效率较低,对氮磷去除率不高,因此,通过优化反应器构型与结构,投加分子筛等方式提高电池性能与污染物转化,对优化微生物电化学处理工艺和其实现工业化生产具有重要的理论意义和应用价值。为了强化沉积式燃料电池对水体污染物的去除能力,进行了阴极的改性与环保型土壤修复分子筛的投加,重点讨论了以上两种方式对沉积式微生物燃料电池产电性能和污染物去除的影响,初步观察了改性阴极表面的材料结构,探讨了其与电池效能之间的关系。为建立更高效的电能转化系统,本研究比较了不同阴极体系在同一实验条件下的性能。其中,改性二氧化锰（MnO₂）/电气石阴极SMFC体系可同时保证较高的污染物去除效率与较为高效的电能回收。MnO₂/电气石阴极反应器的产电性能最好,产电电压在闭路体系中最高,为0.384 V,功率密度达到329.1 mw/m³,分别是MnO₂阴极组分和生物阴极组分的1.27和1.62倍。各体系TOC去除率与产电电压呈正相关性,本次实验收集不同阴极体系在相同高度上的上覆水和沉积物,分别测试二者中TOC的含量,结果表明,MnO₂/电气石阴极体系的表现最佳,对整个系统的总TOC去除率约为52%,略高于MnO₂阴极体系。考察不同体系对氨氮的去除时发现,开路体系的氨氮在实验过程中始终较高,MnO₂/电气石阴极体系将氨氮浓度从4.95 mg/L降低至约0.2 mg/L,氨氮去除率超过90%。通过蛋白质与多糖的总量和比例可以看出,负载有MnO₂/电气石阴极的系统对污泥性质的影响最大,其蛋白质与多糖质量比是开路体系的1.7倍。因此,综合考虑产电性能,有机污染物去除效率和对沉积物的积极影响等方面,MnO₂/电气石阴极沉积式微生物燃料电池系统可以在保证高压输出的同时,保持较高的有机污染物去除效率。为了进一步提高SMFC的性能,向其中投加相同质量的沸石分子筛。设置开路/沸石组,闭路组和闭路/沸石组与开路组进行对比,结果表明,沸石的加入对SMFC产电方面并没有特别明显的改变。但在有机物去除方面,闭路/沸石组的对上覆水TOC,沉积物TOC以及氮磷的去除的表现都较好。对上覆水TOC的去除率达到50.76%,分别是闭路组、开路组和开路/沸石组的1.07、1.56和2.29倍。沉积物TOC去除率达到了49.15%,对氨氮的去除率达到了94.62%。因此,通过本次实验发现,电气石改性阴极对沉积式燃料电池产电及有机物去除方面有促进作用,并且沸石对沉积式燃料电池有良好的促进作用,可以将两种手段结合使用,优化SMFC处理工艺。