近年来,为了降低氮污染对水体环境和人类健康的破坏和威胁,科研工作者愈发重视废水脱氮技术的研究,相继开发和改进了一系列各具优缺点的废水脱氮技术,三维电极生物膜脱氮技术即是在这样的背景下产生并经历了一系列改进过程。然而到目前为止,该技术仍主要通过菌种的反硝化能力去除硝氮,电极的作用仅仅是电解水产氢,因此不具备氨氮和难降解COD去除能力,应用范围有限和实践应用能力较低。为此,本论文选用铜／锌电极(Zn：35-38wt.%)为阴极,Ti/IrO2-TiO2-RuO2为阳极；采用活性炭为填料,通过聚乙烯醇-硼酸结合海藻酸钠-氯化钙包埋技术固定脱氮副球菌(脱氮氢细菌模式种),构造了复三维电极生物膜反应器,初步考察了脱氮副球菌菌种的生长特性和反硝化能力,研究了反应器参数对脱氮性能的影响,通过对比研究各种类型反应器的脱氮性能,探讨了复三维电极生物膜反应器中电极和菌种分别对脱氮效果的影响,主要研究结论如下：1.阳极的主要氧化途径是间接氧化,氯化钠的加入能极大提高阳极的氧化效果,加入氯化钠时,脱氮效率达到90%-95%。直接氧化仅占氧化效果的10%～15%左右。2.响应曲面优化研究表明,相比于pH和初始硝氮浓度,氯化钠含量和电流密度对脱氮效率的影响更大。通过氯化钠和电流密度单因素考察实验,确定最佳氯化钠含量为0.5g/L,最佳电流密度为15mA/cm2。3.脱氮动力学研究表明硝氮在阴极的还原过程符合假一级动力学,推倒得出的硝氮去除方程能可靠反映出结合了阴极硝氮还原和阳极氨氮氧化的脱氮反应动力学过程。4.在酸性和中性条件下,阴极的腐蚀情况比较微弱,Cu比Zn更容易腐蚀。另外,通过阳极对葡萄糖和邻苯二甲酸氢钾去除效果考察,发现阳极对前者的去除效果远高于后者,间接体现阳极对难降解有机物的去除效率不佳。5.反应器启动和测试过程显示为了充分发挥菌种的自养反硝化能力,需控制合适的电流强度。通过复三维电极生物膜反应器脱氮性能影响参数研究,确定最佳水力停留时间为14h,电流强度为400mA,氯化钠含量为0.3g/L,该条件下反应器脱氮效率,脱氮速率和能耗值分别为53.3%,0.329mg-N/cm2/d和1.81kWh/g-N。6.各反应器的脱氮性能对比研究结果表明,三维电极反应器具备一定的pH缓冲能力,且能提供HC03-和C03-等无机碳源,其脱氮速率,氨氮氧化速率和能耗均优于二维电极反应器。复三维电极生物膜反应器的脱氮效果主要来自于电极的脱氮作用,也存在一定的菌种自养反硝化能力,具有脱氮作用的主电极对的引入能增强反应器的脱氮作用。