挥发性有机物（Volatile organic compounds,VOCs）作为环境空气中细颗粒物(PM2.5)和臭氧（O3）的重要前驱物,是我国大气复合型污染的重要诱因,特别是其中的甲苯、二甲苯生成O3、SOA生成潜势均显著高于其它组分,因此治理苯系VOCs废气对大气质量控制与社会发展均具有重要意义。生物法能够绿色安全地实现苯系VOCs净化,同时具有碳排放量低的优势。然而微生物处理苯系VOCs时往往受到传质和降解速率不足的限制,导致停留时间过长和装置体积过大,不利于该技术的广泛应用。针对这一瓶颈问题,本论文耦合气升式反应器（Airlift reactor,ALR）的传质强化作用与生物电化学系统（Bioelectrochemial system,BES）的反应强化作用,构建气升式微生物电化学系统（AL-BES）,研究苯系污染物的去除与矿化。将微生物电解池（Microbial electrolysis cell,MEC）与ALR耦合构建气升式微生物电解池（AL-MEC）体系,将育种好的苯系VOCs降解菌负载在使用聚吡咯修饰的套筒电极上,在2400 mg m-3的进气浓度条件下,邻二甲苯的去除效率最终稳定在81%。考察了不同工艺条件（外部电势,进气氧浓度,反应器停留时间）AL-MEC净化负荷的影响,在外加电势+0.3 V vs.SHE、氧浓度21%（v/v）、停留时间80 s时,邻二甲苯净化效率达到95%,并且最大净化负荷高达465.1 g m-3 h-1,进气浓度3800 mg m-3时净化效率依旧稳定在75%左右。环境扫描电镜结果证实了微生物生长在聚吡咯微球表面,并观察了到丰富的纳米导线结构,证实了聚吡咯修饰的有效性。高通量测序结果表明,体系内主要优势降解菌为Novosphingobium sp.、Dokdonella sp.、Sphingopyxis sp.,主要电活性菌为Bacteroidia sp.。将BES转换为微生物燃料电池（Microbial fuel cell,MFC）模式,构建气升式微生物燃料电池（AL-MFC）体系并稳定运行。在AL-MEC相同的实验条件下,AL-MFC获得了更高的去除效率（98%）,输出电压为0.549 V,邻二甲苯矿化率保持在70～80%之间。氧气浓度由10%提升至21%时,并未对输出电压造成明显的影响;外加碳源乙酸钠存在时,AL-MFC输出电压提升至0.606 V,但是邻二甲苯净化效果降低至74%。介体转化实验及循环伏安曲线证实,微生物与电极之间的电子传递以直接传递方式为主,并且细胞膜上Omc Z,Omc S,Omc A等色素蛋白参与了跨膜电子传递过程。进一步地,考察了AL-MFC对不同VOCs组分的净化效果,单一组分乙酸乙酯、甲苯、邻二甲苯废气的去除率分别稳定在99%、97%、95%;当三种组分混合时,乙酸乙酯的去除率未出现下降,而甲苯与邻二甲苯去除效率分别下降17%、3%,整体去除效果保持在90%以上,证实AL-MFC能稳定净化多组分VOCs废气。