城市污水处理厂二级出水中仍有相对高含量的硝酸盐氮存在。硝态氮通过再生水回用的途径进入环境中可导致多种公共健康和环境安全隐患，因此，对于城市污水回用水中TN的深度去除新工艺研究成为目前迫切需要解决的关键问题。三维电极生物膜反硝化工艺是一种电化学与微生物相耦合的脱氮系统，具有操作运行简单、碳源需求量少等特点。　　本文根据三维电极生物膜法的脱氮机理，自行设计了一套三维电极生物膜反应器(3D-BER)装置，分别研究了该工艺低温环境中的启动方法，不同C/N、HRT和电流强度条件对脱氮效果的影响，以及反应器中微生物群落的形态和构成，并对反应器运行过程中出现的问题进行了分析。主要研究成果如下:　　对三维电极生物膜反应器在低温条件下的启动运行特性进行了研究。分析了挂膜过程中氮素的转化规律，微电流作用对反硝化脱氮过程中碳源消耗量和出水pH的影响;并观察了填料表面微生物的形态特征。结果表明，经过一个月的驯化挂膜过程，反应器对硝酸盐氮的去除率达到90％，总氮去除率稳定在65％左右;微电流的电化学作用能够有效地缓冲反硝化脱氮系统的pH，并加强自养反硝化作用;挂膜完成后，填料表面生长了大量1-2μm的短杆状反硝化菌。　　从宏观和微观两个角度研究了三维电极生物膜反应器的稳定运行特性。一方面，进行HRT、C/N、I三个运行指标的单一变量试验，研究了各指标对反应器脱氮效果的影响;另一方面，通过16 SrDNA克隆文库技术和扫描电子显微镜，分析观察反应器填料上生物膜的微生物群落组成和形态特征。研究结果表明，三维电极生物膜工艺对C/N较低的城市污水处理厂二级出水有较好的处理效果，这是因为在反应器中同时存在异养和自养两种反硝化细菌。在C/N=1.5、HRT=10h、I=60mA的运行条件下，硝氮去除率达85％-90％，处理效果显著优于单纯生物膜处理法。16SrDNA克隆文库分析结果表明，反应器填料生物膜中的优势菌群为proteobacteria，其中β-proteobacteria占61.77％γ-proteobacteria占30.39％。两种菌纲中的主要菌属或菌科Thauera, Comamonadaceae和Enterobacter均为反硝化功能菌，即反硝化细菌在反应器中为优势菌。扫描电镜下细菌的形态主要是短杆状和椭球状。　　该研究对于改善现有再生水厂出水氮素含量偏高的现状，推进污水资源化进程，提高再生水品质具有重要意义。