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焦化废水中有害物质繁多,其不达标排放对环境影响巨大。当前的大部分深度处理方法在使用过程中存在一定的弊端,所以寻找有效的深度处理工艺并研究其机制迫在眉睫。电化学系统（BES）是一种有前景的深度处理技术,它包括微生物燃料电池（MFC）和微电解池（MEC）。本文构建了三套不同的电化学装置,包括质子交换膜微生物燃料电池（PEMFC）、双室无膜微生物燃料电池、铁碳微电解池。分别研究了两套燃料电池的产电性能,探讨了微生物电池膜微生物的群落结构,并研究了燃料电池和微电解池对焦化废水的处理能力,结果发现:（1）MFC反应器可以产生稳定的电压输出。在无膜MFC反应器中,随着反应器中焦化废水处理负荷的增加,MFC最大电压减小,功率密度先增大后减小,内阻减小。当进水CODcr含量1g/L·d时电池最大电压最大达到了0.56V,同时最大功率密度也达到了1.22 W m-3。最终进水CODcr含量6g/L·d时电池电压下降到了0.43V;电池功率密度下降到了0.89 W m-3。在PEMFC反应器产电能力更高,电流密度为240.8A m-3时,最大功率密度达到105.2±12.6 W m-3,接近于生物阴极MFC中的最高功率输出水平(83–117 W m-3)。（2）生物阴极上的细菌可以促进微生物燃料电池的阴极还原反应,本研究利用焦磷酸测序方法描述了具有高还原活性的阴极细菌群落,发现它具有高度多样性。群落结构分析表明:阴极生物膜上的群落结构由以下细菌主导:Proteobacteria（42.7%）,Firmicutes（25.0%）,9.7%Bacteroidetes（9.7%）,Actinobacteria（7.7%）and Aquificae（7.1%）。功能成分分析表明膜转运是微生物群落最重要的代谢活动。（3）双室微生物燃料电池处理焦化废水污染物去除效果良好,在焦化废水处理负荷为CODcr 1、2、3、4g/L·d时NH4+-N去除率达到了99%以上,CODcr的最大去除率达到了90%以上。在每日进水CODcr含量提高以后,污染物质去除率会有下降趋势,其中CODcr去除率下降了16.09%。采用铁碳电极微电解法处理焦化废水生化水,结果表明通过用铁碳微电解工艺深度处理焦化废水,焦化废水中COD和色度具有较好的处理效果。120h的最终出水CODcr去除率达到了72.4±4.4%。微电解法处理焦化废水,随着反应时间增加,经过处理的水样有机物种类、含量显著下降。铁碳电极可以有效降低有机质浓度,并可以去除大部分苯环物质。通过本课题的研究,进一步阐明了电化学系统性能的影响因素,揭示了微生物群落特征,明确了焦化废水污染物去除机制,为焦化废水深度处理应用提供一定的依据。