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通过构建两组平行的、不同电极间距的人工湿地耦合微生物燃料电池系统(CW-MFC)(反应器A、B,其电极间距分别为18、28 cm),探究了水力停留时间(HRT)、进水有机碳源浓度(COD)以及电极间距等因素对耦合系统的污水处理及产电性能的影响情况,考察了反应器A中阴极微生物对系统产电性能的影响情况。并通过分析两个反应器阳极以及反应器A阴极的微生物群落结构特征,将宏观的实验现象与生物分析数据相结合。本研究为该新型耦合系统的后期研究以及实际运行提供参考,主要结论如下:(1)HRT的延长有利于提高系统的污水处理效果及发电效果,然而过多的延长对提高CW-MFC系统的产电性能效果并不明显。当进水COD为500 mg/L时,反应器A、B均在HRT为48 h时获得最佳的污水处理效果,而分别在HRT为24 h及48 h时达到最佳产电性能。进水COD浓度在一定范围内升高有利于提高系统的产电性能。HRT为24 h的条件下,反应器A、B均在进水COD浓度为1000 mg/L时达到最佳产电性能,最高输出电压以及最大功率密度分别为548 mV、540 mV;120.31 mW/m3、116.83 mW/m3。电极间距的减小有利于系统的污水处理效果及产电性能。相比反应器B,电极间距较小的反应器A对COD的去除率高出-0.2%～4.7%,对NH4+-N的去除率高出-5.6%～1 1.9%,最大功率密度高出2.9%～73.2%。(2)阴极微生物的引入使反应器对污染物的去除效果得到明显改善。在进水COD分别为500 mg/L、1000 mg/L和2000 mg/L时,阴极加入微生物的反应器Al对COD的平均去除率分别为93.1%、94.8%、91.5%,比同等条件下未加入微生物的反应器A的平均去除率分别高出6.9%、5.0%和64.2%;反应器Al对NH4+-N的平均去除率分别为95.5%、99.5%、79.8%,比反应器A的平均去除率分别高出9.6%、50.7%和70.2%。同时,阴极微生物的引入会显著抑制系统产电性能。进水COD为500 mg/L、1000 mg/L时,非生物阴极反应器A的最大功率密度分别为72.39 mW/m3、185.80 mW/m3,阴极微生物的加入使反应器的最大功率密度分别下降了 53.34%、27.7%。(3)在属水平上,反应器A阳极微生物中菌属绝大多数为革兰氏阴性菌,如Sulfuritalea菌属、水螺旋菌属、Arcobacter菌属、脱硫菌属、假单胞菌属、氨基酸杆菌属及土杆菌属等。而反应器B阳极微生物中则存在较多的革兰氏阳性细菌,如Anaerofustis菌属、Sedimentibacter菌属及Desulfitobacterium菌属。反应器A、B阳极中革兰氏阴性菌的总占比分别为17.15%、14.78%。从电子传递角度猜测阳极存在更多革兰氏阴性菌的反应器A电活性更好,这与反应器的宏观产电情况一致。(4)反应器A的阴极微生物中包含较多的革兰氏阴性细菌,且部分菌种已被证实具有电活性,但阴极微生物的引入使阴极产电半反应的反应物(O2、NO2-和NO3-)减少,由此对系统产电性能造成更大的抑制作用。因而反应器A中阴极微生物的引入对系统的产电性能有限制作用。