重金属离子是自然环境中具有重大潜在危害的重要污染物,其污染的威胁主要在于它不能被微生物分解,相反生物体可以大量富集它们,并且能将某些重金属离子转化为毒性更强的金属-有机化合物,因此含重金属离子的废水是对环境污染最严重和对人类危害最大的污染物之一。本文以开发高效且经济实用的处理含重金属离子的废水技术为主要目标,在查阅国内外大量关于处理含重金属离子废水文献的基础上,提出了微电解-生物包埋复合工艺的方案,自制了电场-生物包埋填料塔作为反应装置,该反应装置具有高效、低运行成本、运行稳定且操作灵活的特点,同时还具有占地面积小、处理废水浓度范围大以及不会造成二次污染等优点。在对活性污泥中混合微生物进行培养和驯化的实验中,介绍了培养和驯化的流程,并对培养及驯化后微生物的外观形态及内部结构进行了电镜分析,同时测定了微生物的生长曲线。在选择微生物包埋载体的实验中,分析了不同的包埋载体中微生物的分布情况,同时进行了对比实验,通过比较三种不同载体包埋微生物后吸附重金属离子的效果,决定采用海藻酸钠-氯化钙载体包埋微生物进行后续实验。在单一固定化微生物吸附重金属离子的静态实验中,考察了静态停留时间、温度、pH值、初始浓度以及液固比等因素对重金属离子去除率的影响,确定了该工艺条件下适宜的操作条件,为进行复合工艺处理重金属离子提供了有益的参考;在复合工艺静态吸附实验中,着重考察了直流电压、初始浓度以及停留时间对重金属离子去除率的影响,确定了复合工艺条件下适宜的操作条件,并在此基础上进行了复合工艺处理含Cu2+、Pb2+、Zn2+废水的连续化实验,观察连续化处理效果,确定较适宜的处理方案,从而为进一步放大反应器乃至工业化打下基础。在单组分吸附和二元竞争吸附实验中,对单组分和二元组分竞争吸附的等温吸附模型进行了探讨。结果表明:Cu2+、Pb2+、Zn2+三种金属离子的单一等温吸附过程均与Langmuir方程具有较好的拟合度;同时采用交叉实验的方法研究了重金属离子之间的竞争吸附行为,探讨了二元组分竞争吸附的机理。