在过去的几十年里,膜生物反应器(MBR)已经获得了世界范围的关注和流行,因为它具有高的处理效率,低的污泥产量及好的出水水质。然而,在它更加广泛应用之前,仍有一些问题需要解决,比如昂贵的膜材料,严重的膜污染以及由于曝气造成的高能量消耗。微生物燃料电池(MFCs)已经成为从废水中回收能量的一个有应用前景的技术。在过去的几十年里,MFCs的构型及产电已经有了很好的进步。然而,对于废水处理来说,由于受限制的生物停留时间,MFCs阳极的出水水质一般达不到排放标准,其对废水的处理效率较低,这就需要额外的操作费用进行进一步处理。MBR与MFC的结合是一个很吸引人的选择,主要是因为：MBR可以靠提高COD (Chemical oxygen demand)去除效率来克服MFC的不足,而MFC可以通过自身产电来减弱膜污染,同时可以依靠自身产电来部分抵消在MBR中因为曝气和过滤而产生的成本并降低用于运行的曝气能耗。本论文设计和研究了未使用任何贵金属催化剂的、构型简单的MBR-MFC系统,用于废水处理和能量回收。制备了一种低成本的导电聚酯滤布,在所设计MBR-MFC系统中作为阴极和阳极,聚酯滤布经原位反应形成掺杂植酸的聚苯胺(PANi-PA)改性膜。而且对石墨烯改性导电膜的制备进行了研究,通过涂覆石墨烯(Gr)和掺杂植酸(PA)的聚苯胺(PANi)得到Gr/PANi-PA改性膜,有很好的导电性和更高的抗污染性能,它的电阻比掺杂盐酸的聚苯胺(PANi-HA)其改性膜低93%,比掺杂植酸的聚苯胺(PANi-PA)改性膜低13%。快速过滤结果显示,拥有更高导电性的改性膜有更好的抗污染性能,并在t/V-V曲线(采用经典滤饼层过滤模型)拥有更小的斜率。施加0.2V/cm电场,Gr/PANi-PA改性膜的短期的渗透出水的累计体积增长了58%,而对于PANi-PA改性膜增长了仅仅10%。在MBR-MFC系统中,在500Ω的外电阻下,PANi-PA改性膜作为阴极,石墨颗粒作为阳极,进行处理污水测试,获得了最大的功率密度为44.80mW/m2。负载希瓦式菌的改性膜取代石墨颗粒作为阳极,得到13.02mW/m2的功率密度。在结合系统中,COD的去除效率能达到95%。这表明在MBR-MFC系统中PANi-PA改性膜可以作为阳极和阴极用于废水处理和能量回收。