苯酚广泛存在于各类工业废水中,包括煤炭加工废水、造纸废水、制药废水以及石化废水等。苯酚废水的高毒性对水体生态及人体健康造成很大威胁。目前,紫外光催化与生物膜直接耦合技术很好地克服了单独光催化、单独生物法及光催化与生物间接耦合法存在的能耗高、效率低、运行调控困难等问题,表现出对苯酚的高效降解性能,但是采取紫外光作为光源使得很难有效利用太阳能。针对这个缺陷,本研究拟制备可见光催化材料,构建可见光催化与生物氧化直接耦合工艺。本研究首先通过水热处理法及纳米自组装技术制备出了负载型可见光响应材料Er³⁺:YAlO₃/TiO₂-海绵。为获得对苯酚去除最佳的光催化材料,采用响应面法对制备条件进行了优化,制备条件包括水热处理温度、Er³⁺:YAlO₃/TiO₂浓度及海绵与Er³⁺:YAlO₃/TiO₂悬浮液的投加比。本论文获得的RSM模型P值为0.0002,具有高度的统计学显著性,且表现实际值与预测值高度的匹配性。通过考察制备条件的交互影响,得到光催化材料的最佳制备条件为:水热处理温度（130 o C）,Er³⁺:YAlO₃/TiO₂浓度（19.75 g/L）及海绵与Er³⁺:YAlO₃/TiO₂悬浮液的投加比（20 g/L）。而且,表征结果表明,本论文制备的Er³⁺:YAlO₃/TiO₂膜均匀、裂缝及堆积少,晶型为锐钛矿相,具备较强的可见光响应能力。本研究使活性污泥在最佳Er³⁺:YAlO₃/TiO₂-海绵载体微孔内形成生物膜,稳定后置于一种新型流化床反应器中进行对模拟苯酚废水（50 mg/L）进行吸附（AD）、可见光催化（VPC）、单独生物降解（B）及可见光催化与生物氧化直接耦合降解实验（VPCB）,通过四种条件的对比探讨VPCB对苯酚废水的强化处理作用及直接耦合机制。结果发现,反应16 h之后VPCB对苯酚及溶解性总有机碳（DOC）的去除率分别为99.8%及65.2%;而VPC对苯酚及DOC的去除率分别为71.6%及50.0%,B对苯酚及DOC的去除率分别为99.4%及58.2%,VPC与B对苯酚及DOC的去除率均低于VPCB。以上数据表明VPCB可以强化苯酚的去除及矿化。最后,结合生物量与苯酚中间产物的数据分析了可见光催化与生物氧化直接耦合机制。