污水的生物处理过程中通常会产生剩余污泥以及膜污染物（膜生物反应器）等污泥基生物质,需要对其进行妥善处理。其中,微生物细胞及其胞外聚合物中的生物大分子是剩余污泥及膜污染物中的重要有机组成。厌氧生物处理被认为是一种绿色可持续的处理方式,然而,厌氧生物处理存在大分子有机物降解速率慢、有机质转化效率低等问题,制约了厌氧工艺的应用。近期研究发现,基于微生物胞外电子传递过程构建的生物电化学系统能够提高厌氧系统的处理性能,但生物电化学系统对生物大分子污染物厌氧分解过程的强化及相关作用机制的研究仍不充分。因此本研究通过构建生物电化学系统,在阳极强化剩余污泥以及污泥滤饼（膜污染物）中生物大分子污染物的分解,并对强化机制进行探索。主要研究结果如下:1)构建生物电芬顿系统,对城市剩余污泥进行阴极芬顿法和阳极生物法的连续预处理,促进剩余污泥的分解。经阴极、阳极以及阴阳极预处理后,剩余污泥中溶解性有机物的COD浓度分别提高了41.0%、25.8%和42.0%,污泥在后续厌氧发酵中甲烷产量分别提升了27.6%、17.9%和31.9%。经阳极预处理后,污泥胞外聚合物中的蛋白和多糖含量分别降低了11.8%和12.6%。污泥表面物质的官能团的变化结果显示,溶菌酶等水解酶可能在阳极处理强化大分子有机物分解的过程中发挥重要作用。阳极处理后,接种污泥的电活性得到提高,接种污泥的电导率相对于对照组提高14.1%。2)构建厌氧电膜生物反应器,并将碳纳米管复合膜作为阳极,强化污泥滤饼中有机污染物的降解,并以此缓解膜污染。因膜污染物的静电吸附等原因,阳极膜生物反应器的跨膜压差在前期快速升高,但随着阳极电势的持续作用,有机物在阳极的氧化和分解过程不断增强,阳极膜生物反应器最终在较低跨膜压差下实现膜污染物的截留吸附与氧化分解的动态平衡。在运行末期,对照组的跨膜压差已升至100.00 k Pa,而阳极膜生物反应器的跨膜压差仅为4.02 k Pa。在阳极电势作用下,污泥滤饼的胞外聚合物中蛋白、多糖及COD含量比对照膜分别下降了73.8%、70.2%以及44.1%。随着胞外聚合物等膜污染物的不断分解,附着在阳极膜上的污泥滤饼变薄,逐渐形成由裸露细胞组成的大孔隙结构,使膜生物反应器具有较高的水通量和出水水质。经阳极电势作用,阳极膜污泥滤饼的电容得到提高,阳极膜滤饼中地杆菌属和脱硫弧菌属的微生物得到富集;对污泥滤饼的原位电化学红外检测显示,阳极膜滤饼中酰胺基团的C=O和C-N键以及N-H键的极性在施加测试电位时变化更明显。3)在生物电化学系统的阳极,进一步观察阳极电势驯化对枯草芽孢杆菌的产电及发酵能力的影响。在体系核黄素浓度不断降低的情况下,以枯草芽孢杆菌构建的BES系统产生的电流仍明显增长（从22.53±1.38μA提高到81.04±8.24μA）;在2 h内电驯化组枯草芽孢杆菌对酪蛋白的降解量是好氧培养组的1.73倍。经阳极电势驯化后,枯草芽孢杆菌产生的电流表现出明显同位素动力学效应,且细菌表面酰胺基团的C=O和C-N键对电势产生了更明显的响应。进一步对枯草芽孢杆菌细胞壁复合物的阳极电势处理结果显示,处理过程中细胞壁复合物混合液的电流从10.00±0.16μA增加至31.51±0.40μA;电势处理后,细胞壁复合物混合液的电导率提高为对照组的3.42倍。此外,经阳极电势处理后,细胞壁复合物具有更高的表面电势。