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剩余污泥的资源化利用一直以来就是水处理领域关注的热点问题，从污泥中回收能源物质具有良好的市场前景和经济价值，但是目前污泥产甲烷工艺中甲烷产生的速率较低，为了进一步提高其产甲烷速率，本课题通过采用套筒型厌氧消化-微生物电解池（MEC-AD）耦合反应器构型，利用微生物电解系统产生的氢气来刺激嗜氢产甲烷菌的生长，由于嗜氢产甲烷菌和嗜乙酸产甲烷菌在反应器中共同作用产甲烷，因此该方法可以进一步促进污泥厌氧消化产甲烷速率的提高，最终建立起微生物电化学与厌氧消化相耦合的剩余污泥高效产甲烷体系，为实现剩余活性污泥快速稳定的能源回收提供了新思路。实验首先利用乙酸钠为底物对单室MEC反应器进行启动，待反应器达到稳定状态时向反应器中通入剩余污泥发酵液，运行四个周期后，观察产气情况和发酵液中有机质的降解情况。以发酵液为底物的单室MEC反应器可以达到15.5mL/d的氢气产量，整体能量效率在120%左右，总糖的去除率达到60%以上，挥发酸的去除率达到63%。通过这一阶段实验的成功运行，可得出以下结论，一是微生物电解池能够利用发酵液有效地产生氢气，二是其阳极菌群能够高效的降解发酵液中的有机质，对复杂底物有较强的处理能力。在MEC-AD耦合反应器内，阴极产生的氢气可以被嗜氢产甲烷菌利用生成甲烷，这一过程可以促进单纯厌氧消化产甲烷效果。为了避免阴极产生的氢气，被阳极菌群利用导致其在阴阳极之间内循环而产生损失，影响氢气转化为甲烷的效率，本实验中采用套筒型结构，将阴阳分开以减小损失，重点研究阴极单独在耦合反应器产甲烷过程中起到的作用。首先以葡萄糖为底物对MEC-AD耦合产甲烷反应器进行启动，反应器进入稳定运行后和对照组AD相比较，其产生甲烷速率是0.044m3CH4/m3d是对照组（0.012m3CH4/m3d）的四倍，葡萄糖的去除率达到90%以上。之后更换底物为发酵液，MEC-AD耦合反应器的甲烷产量达到180mL/d，其甲烷产生速率能够达到0.144m3CH4/m3d，接近于对照组（0.096m3CH4/m3d）的1.5倍。同时，MEC-AD耦合反应器对有机底物的去除效果较明显，能够使总糖去除率达到95%以上、蛋白质去除率达到80%以上、COD的去除率达到约50%，最后，当耦合反应器呈现开路状态后，其产甲烷的速率下降到0.012m3CH4/m3d，同时对底物的去除效果也明显下降，更加证明微生物电解池对厌氧消化产甲烷的辅助作用。通过实验综合分析可得出，剩余活性污泥发酵液通过套筒型MEC-AD反应器不仅能够稳定高效的产生甲烷同时其有机质能够得到良好的去除，为剩余污泥资源化的发展提供了良好的实际意义。