由于环境容量的限制,在我国一些国土开发密度高、环境承载能力弱的地区,生活污水尾水中总氮即使达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A标准,也难以改变其水体富营养化状况,需采取特别保护措施,提高污染物排放标准,因此污水处理厂二级生化出水需要进行深度脱氮,以进一步降低出水中氮的含量。反硝化滤池已成功应用于污水厂二级出水的深度脱氮,但需外加碳源,药剂消耗量大且投药量不易控制。本研究利用反硝化滤池耦合电极生物膜反应器（Denitrification filter coupled biofilm-electrode reactor,DF-BER）,通过阴极电解产H₂,为阴极及滤料中的微生物提供电子供体进行自养反硝化,滤池中的颗粒活性炭一方面为微生物提供易于附着的生存空间,一方面在电场作用下感应而复极化为复极性粒子,同步发生电极反应,提高反应器的处理能力。在反应器挂膜驯化启动完成的基础上,进行以下三方面的研究:（1）机理分析,通过DF-BER间歇流反应器,探究系统内各形式氮的生成转化路径,并研究电流对异养菌脱氮、难降解有机物水解的刺激作用;（2）运行特性分析,构建连续流反应器,通过处理人工模拟废水,探究运行参数（电流强度、HRT、进水pH等）对DF-BER脱氮效果的影响,根据能耗分析确定最优运行工况,并结合微生物群落结构特征,分析系统脱氮机理;（3）脱氮除碳运行性能分析,进行连续流实验,分别以磺胺嘧啶作为难降解有机物配制的人工模拟二级生化出水和污水厂实际二级生化出水为处理对象,探究脱氮效果及系统内有机物的变化。主要研究结果如下:（1）DF-BER系统在反硝化脱氮过程中,经历了由NO₃^--N转化为NO₂^--N,再由NO₂^--N转化为N₂的过程,NO₂^--N作为反硝化的中间产物在反应过程中出现;另一方面,在施加电流条件下,还会发生NO₃^--N的氨还原反应,导致NH₄⁺-N产生积累。（2）电流对自养反硝化菌的作用体现在电解使阴极产生H₂,为自养菌反硝化提供电子供体,促进其生长代谢;电流对异养反硝化菌也有一定作用,能刺激异养反硝化菌的活性,提高脱氮速率。（3）根据本小试装置DF-BER的运行特性试验研究,C/N=0、电流强度为12 mA、HRT=9 h为最优工况,在得到较优脱氮效果的同时具有良好的经济性,此时TN去除率为71.5%,TN去除速率为2.88 mg/（L?h）。根据本实验结果,推荐实际应用中（出水NO₃^--N在35 mg/L左右时）使用如下运行参数:电流密度0.040 mA/cm²、HRT=9 h、无需外加碳源。（4）人工模拟废水进行DF-BER运行特征分析的系统中,单纯自养DF-BER系统内具有脱氮功能的微生物主要是Hydrogenophaga、Rivibacter等氢营养型反硝化菌,而自养耦合异养DF-BER系统中不仅有噬氢自养菌,由于外加乙酸钠为异养菌提供碳源,因此还存在Zoogloea等利用简单有机化合物进行反硝化的细菌。（5）DF-BER系统能实现反硝化脱氮同步去除磺胺嘧啶等难降解有机物,污水厂实际二级生化出水中的难降解有机物主要为微生物代谢产物和色氨酸类芳香族蛋白质,较难被异养反硝化菌直接利用,但在施加电流的DF-BER中能部分水解为小分子有机物,并用于异养反硝化,且随着电流的增加,水解程度增强。综上,本文从运行效果及微生物两个方面对DF-BER系统的运行特性和脱氮机理进行了分析,对DF-BER工艺的机理研究具有一定的积极意义;此外为其实际应用提供理论参考:将反硝化滤池与电极生物膜反应器相结合,形成可以长期运行的连续升流式DF-BER,应用于处理污水厂二级生化出水时,可以减少碳源投加量,强化脱氮效果,同时具有运行稳定、维护方便、操作简单等优点,对强化污水处理厂二级生化出水深度脱氮具有现实意义。