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针对目前难转化有毒物质2,4-二氯苯酚处理工艺的高效性与低成本不易兼顾的问题,本研究将传统厌氧生物法与电化学系统相结合构成生物电化学系统处理2,4-二氯苯酚废水以达到经济、高效的目的。首先采用双极室微生物燃料电池反应器,以松花江与阿什河交汇处底泥接种,在室温下启动,集中驯化阳极。因MFC与BES的运行差别,通过测定阳极极化曲线,设计针对BES的生物阳极驯化策略。测定启动成功的BES内阻发现,1000mg/L葡萄糖共基质生物阴极内阻为37.38Ω,非葡萄糖共基质生物阴极内阻为44.25Ω,非生物阴极中的欧姆内阻为56.7Ω左右。其次分析影响阴极性能的主要因素,发现最适pH为6.5~7,葡萄糖共基质最适浓度1000mg/L,最适外加电压为0.7V。此状态下运行48小时对200mg/L的2,4-DCP的转化率达到98.5%。微生物的接入使得2,4-二氯苯酚还原所需的最低电压从0.5V降到了0V,大大缩小了能耗。通过循环伏安测得2,4-二氯苯酚在生物阴极中的还原电位约为-0.37V,在非生物阴极中的还原电位约为-0.4V。对应的还原峰值电流分别为1.6mA和2.5mA。再次分析不同条件下阴极中的微生物群落结构,发现开路状态下主要以Swine manure pit bacterium,Pseudomonas aeruginosa strain,Dysgonomonas wimpennyi,Bacterium C111为优势菌群,MFC状态下阴极微生物主要以Enterococcus aquimarinus strain,Swine manure pit bacterium,Clostridiaceae bacterium为优势菌群, 1000mg/L葡萄糖共基质的阴极微生物主要以Swine manure pit bacterium为优势菌群,兼有Enterococcus aquimarinus strain,Dysgonomonas wimpennyi,Clostridia bacterium等,而未加葡萄糖的阴极微生物主要以Enterococcus aquimarinus strain,Dysgonomonas wimpennyi,Pseudomonas aeruginose为优势菌群。最后,通过不同条件下阴极的循环伏安曲线与HPLC的测试结果并结合相关报道文献分析推测出生物阴极转化2,4-DCP的转化机制均是2,4-二氯苯酚先转化成4-氯酚或2-氯酚,然后再转化成苯酚。