高氯酸盐是一种具有高度扩散性的持久性有机污染物，广泛应用于军工和烟火生产等领域。高氯酸盐进入人体后能够影响人体对碘的吸收，抑制甲状腺激素的产生，从而扰乱人体的重要机能。常规处理方法难以有效去除水中的高氯酸盐。近年来电解-生物法处理作为一种新颖的水处理技术，日益受到研究者的关注。本研究将离子交换膜电解与氢自养还原技术相结合，利用膜电解氢自养反应器对饮用水中的高氯酸盐进行处理。研究中以氢自养驯化污泥作为膜电解氢自养反应器的接种污泥，考察了序批示试验中各影响因素对其还原高氯酸盐性能的影响。扩大反应器体积并引入微滤膜组件，研究膜电解氢自养膜生物反应器在连续流条件下去除高氯酸盐的效果，考察相关工艺参数。以氢气为电子供体，以高氯酸盐为目标污染物，对好氧和厌氧接种污泥进行厌氧驯化，高氯酸盐降解速率逐步提高，降解300mg/L的ClO₄^-由最初的8d缩短至1d，且厌氧泥相对好氧泥在驯化前期表现出较好的还原性能。驯化过程中未检测到中间产物，驯化各周期内都有pH上升现象。污泥蛋白量在驯化过程中并未明显增高，但未影响高氯酸盐去除效果。采用扫描电镜和PCR-DGGE技术对驯化过程中微生物形态和群落结构变化进行分析。研究结果表明，随着驯化过程的进行，微生物的形态发生了显著的变化，但整个运行过程中杆菌为主要变化菌种。微生物的种群结构也发生了较明显的演替变化，但主要优势种群变化不大，最终形成一种功能、性质稳定的群落结构以适应环境。利用膜电解氢自养反应器进行水体中高氯酸盐的还原试验研究，考察污泥浓度、初始ClO₄^-浓度、电流强度和极间距变化对反应器还原高氯酸盐性能的影响。研究表明，采用质子交换膜将阴阳两极室隔开，可在避免阳极析氧反应对高氯酸盐还原的影响、有效提高反应器负荷的同时增大阴极生物量。在阳极室添加0.05M的H2SO4能够控制阴极室pH在中性范围内，为阴极室创造适宜的高氯酸盐还原条件。序批示试验表明，膜电解氢自养高氯酸盐还原反应器能有效去除水体中的高氯酸盐。施加电流充分条件下，高氯酸盐还原速率与生物量正相关，还原反应符合零级动力学反应，最大比降解速率vmax在5.52-15.33mgClO₄^-/（gMLSS·h）范围内。ClO₄^-初始浓度、阴阳两极板间距对反应速率没有造成明显影响，电流强度≧20mA时，电流变化对高氯酸盐的还原速率也没有显著影响，但电流效率逐渐下降。对构建的膜电解氢自养膜生物反应器进行连续试验研究。结果表明，30d的运行期内，反应器始终保持对高氯酸盐高效去除。固定电流强度条件下，出水高氯酸盐浓度随水力停留时间的缩短成略微增大的趋势，固定水力停留时间时，出水高氯酸盐浓度随电流强度的增大而减小。运行期间未检测到中间产物的存在，高氯酸根减少量与氯离子产生量相当，说明了高氯酸盐的完全转化。反应器出水相对进水pH有较小幅度的升高。