去除水体硝酸盐污染是目前本领域的热点研究问题。本研究将电渗析和离子交换膜生物反应器创新结合,构建电渗析离子交换膜生物反应器（EDIMB）。在EDIMB系统中,通过电渗析作用强化离子迁移过程,提高硝酸盐的迁移效率;利用离子交换膜生物反应器的结构优势,将进出水和生物反应区域分隔开,避免出水的二次污染,在硝酸盐富集的同时发生硫自养反硝化反应,以实现对水体硝酸盐污染物的无害转化。本研究对EDIMB系统的操作参数进行了优化,并通过序批式实验和连续实验测试EDIMB系统对水中硝酸盐的去除效能。1.本研究首先确定合适的操作条件,围绕支持电解质的种类与浓度、离子交换膜的预饱和方法以及微生物作用开展相关研究,结果表明,相比于氯离子,硫酸根可以更快的削弱离子交换膜的吸附作用,更适合作为支持电解质。当硝酸盐浓度为40 mg-N/L时,96 mg/L的硫酸根可以有效的促进硝酸盐的迁移和富集,水室硝酸盐去除率可以达到92.40%以上,生物室硝酸盐的最大积累量为73.16mg-N/L。此外,使用电饱和的方法对离子交换膜进行预处理,可以有效地保证系统的脱硝性能;微生物的加入能够促进水室硝酸盐的去除,水室的最终硝酸盐浓度为2.16 mg-N/L,去除率达到94.49%,生物室中硝酸盐的最大浓度仅为4.09mg-N/L,没有出现硝酸盐的过度积累,微生物与电渗析作用呈现协同效应,发挥了EDIMB的脱硝性能。2.在不同电压、不同硝酸盐浓度和不同水体条件下对EDIMB系统进行序批式运行,实验结果表明,升高电压可以有效的促进水室硝酸盐的迁移,当电压为7V时,20～60 mg-N/L的硝酸盐可得到有效的去除,去除率均达到93.54%以上,而且水体类型（自来水、湖水和去离子水）的变化并不影响EDIMB系统的脱硝性能。EDIMB系统中水室硝酸盐的去除过程符合一级动力学模型（R~2=0.98）,动力学参数K1=0.0030（1/min）。微生物菌落结构分析显示,Betaproteobacteria（76.06%）为EDIMB反应器中的优势菌属,激光共聚焦扫描显微镜（CLSM）图谱表明,与阳离子交换膜相比,生物室内的微生物倾向在阴离子交换膜一侧富集生长。此外,红外光谱和扫描电镜分析表明实验过程中离子交换膜的形貌变化并未引起硝酸盐去除率的变化。3.测试EDIMB系统连续运行性能,结果表明,在水室水力停留时间（HRTw）为24h、20h、和16h时,出水硝酸盐浓度均在10 mg-N/L以下,系统的硝酸盐去除率高于89.87%,并且出水中没有亚硝酸盐和微生物的二次污染,满足生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）。激光共聚焦扫面图谱显示,微生物群落生长良好,并且倾向在阴离子交换膜一侧富集生长。高通量测序结果表明,长期运行条件下生物室中的微生物群落结构发生了变化,反硝化菌向生物室出水一侧富集生长,Betaproteobacteria为附着在硫颗粒表面的优势菌属,Gammaproteobacteria为硫磺颗粒间隙中的主要菌属。离子交换膜的红外透射分析和扫描电镜图谱显示,硝酸盐对阴离子交换膜的亲和力更高,硝酸盐更容易在阴离子交换膜面上富集和附着,微生物趋向于在阴离子交换膜表面生长。长期的连续运行中,水力冲刷、硝酸盐富集和附着、微生物侵蚀等因素均对阴离子膜面造成了一定损伤,但离子交换膜的结垢现象及其形貌变化对系统脱硝性能的影响并不显著。