高氯酸盐是一种稳定性强和易迁移的有毒污染物，常规水处理技术不能有效去除高氯酸盐。高氯酸盐（ClO₄^-）广泛地应用于火箭燃料，推进剂，爆炸物和一些消费类产品中。高氯酸盐通过干扰碘的摄取来破坏甲状腺功能。目前，去除环境中高氯酸盐主要方法是离子交换法和生物处理法。本研究进行硫自养高氯酸盐还原微生物的驯化，考察单质硫填料柱和硫自养与复三维电极生物膜组合工艺处理高氯酸盐的可行性，重点讨论进水浓度和空床停留时间（Empty bed contact time，EBCT）的变化，对高氯酸盐处理效果的影响。通过分析连续运行过程中各项指标变化规律，最终确定了硫单质填料柱和硫自养与复三维电极生物膜组合工艺处理高氯酸盐的最佳运行条件及设计参数。在整个硫自养还原高氯酸盐微生物驯化过程中，ClO₃^-和ClO₂^-的积累作用不明显，所以ClO₄^-可以按化学计量数1:1转化为Cl^-。在高氯酸盐还原过程中，S0的歧化反应是导致产生过量SO₄^2-主要原因。通过批量试验，利用微生物分别进行以ClO4-和ClO₃^-为限制性基质Monod动力学试验。以ClO₄^-为限制性基质，qpmax和Kp分别0.43mg-ClO₄^-·mg-DW^-1·d^-1和6.63mg·L^-1。以ClO₃^-为限制性基质，qcmax和Kc分别0.41mg-ClO₄^-·mg-DW^-1·d^-1和1.70mg·L^-1。Kc明显小于Kp，所以微生物对氯酸盐更具亲和性，也说明氯酸盐对高氯酸盐的还原有强烈抑制作用。通过扫描电镜观察，微生物主要菌种为杆状菌。在EBCT为18h下，改变进水浓度研究单质硫填料柱性能。试验数据表明，进水ClO4-浓度从60²00μg·L^-1，出水ClO₄^-浓度均小于美国环保署（US EPA）推荐浓度18μg·L^-1。说明该反应器该浓度范围内，可以承受一定的冲击负荷。当进水浓度为60μg·L^-1不变，改变进水EBCT来研究单质硫填料柱还原ClO₄^-性能。进水EBCT从8⁴h，出水ClO₄^-浓度均小于18μg·L^-1。在以上两种运行条件下，出水pH同时满足高氯酸盐还原菌的生长以及饮用水水质要求。出水低ORP和DO，为硫自养微生物还原ClO₄^-提供良好的缺氧环境。在进水ClO₄^-浓度为1mg·L^-1，改变进水EBCT来研究硫自养与复三维电极生物膜组合工艺处理高氯酸盐的性能。进水EBCT为8h，6h，4h时，经过一定时间适应后，出水ClO₄^-浓度均小于18μg·L^-1。由于氢自养电化学还原ClO₄^-和硫自养填料柱复合在一起，两种还原ClO₄^-方式分别承担一定还原ClO₄^-负荷，在进水ClO₄^-浓度为1mg·L^-1，出水中SO₄^2-浓度达到饮用水水质标准，出水SO₄^2-浓度低于单质硫填料柱。采用硫自养与复三维电极生物膜组合工艺处理高氯酸盐能创造合适的ORP和低DO，有利于在缺氧条件下还原ClO₄^-，出水pH达到饮用水水质要求。