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随着我国水资源形势越来越严峻，水资源严重短缺以及河湖等水体污染严重的现状正在受到人们的重视。为缓解我国水资源目前面临的难题，众多研究学者纷纷提出了各种不同的污水处理技术，然而大部分的工艺经过对污水的初步处理之后，出水中依然含有一定浓度的硝酸盐氮和磷等污染物质。这些物质的存在对人类以及动植物的生存形成了潜在的危害，且难以继续处理。本文针对类似于污水处理厂出水等C/N较低的水体深度脱氮除磷较难的问题，采用三维电极生物膜法(3DBER)进行了脱氮效果的研究，具有较高的实际应用价值。 本文首先通过单因素实验分析了电流、HRT、C/N对3DBER系统脱氮除磷效果的影响。结果表明，当HRT=8h，I=20mA，C/N=2时，3DBER系统对NO3--N和P去除率的最高去除率分别到了99％和94％。此外，当电流增大、HRT减小、C/N降低时，出水NO2--N浓度明显增大。 然后本文着重通过加入硫自养反硝化对3DBER系统脱氮效果进行优化。并研究了S/N对3DBER-S系统脱氮效果的影响。结果表明，S/N从0.5增大到2的过程中，NO3--N去除率从86％增加到了97％，出水NO2--N浓度降低到0mg/L。通过正交试验得出3DBER-S的最佳运行条件为HRT=8h，I=100mA，S/N=2，在该条件下NO3--N去除率达到100％，出水亚硝氮浓度0.02mg/L，氨氮浓度约为0.01mg/L。根据各因素影响力大小分析得出，S/N对系统脱氮效果影响最大。 接着，本文采用3DBER-S工艺处理高浓度硝氮废水。并用Cl-进行效果优化。得出，Cl-的加入大大降低了出水中NO2--N和NH4+-N浓度。当Cl-为600mg/L时，通过增大电流，使得反应5h后，NO3--N去除率达到92.45％，出水NO2--N浓度1.45mg/L，且无氨氮的产生。 最后，通过MiSeq测序技术分析了3DBER-S系统中微生物的群落特征。并且创新性地研究了阴阳极生物膜之间的差异性。根据各多样性指数分析得出，阳极样品的OUT数，Ace指数和Chao指数等均最大。且各样本中Proteobacteria为丰度最大菌门，最高丰度为82.6％。Proteobacteria中丰度最高的纲为β-Proteobacteria，最大丰度达到了84％。Thiobacillus为丰度最大的菌属，其丰度最大达到了50.04％。Thiobacillus、Rhodocyclaceae、Thauera三种菌属在阴极样品中丰度远大于阳极样品中的丰度。此外，其他大部分菌属在阳极丰度均高于阴极。