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三维生物膜电极反应器是一种新型的水处理技术,采用不同的反应器结构形式和运行参数可以去除不同的目标污染物及取得不同的去除效果。本研究在资料分析及课题组前期研究的基础上,构建了平板式和圆环式三维生物膜电极,两种新型反应器结构。平板式采用可变电极间距的结构形式,阳极为石墨板,阴极为不锈钢板,上下平行布置,中间填充活性炭作为颗粒电极;圆环式采用阳极为石墨棒设置在中心,阴极为不锈钢网筒设置在四周,中间填充活性炭为颗粒电极。首先在不接种生物膜的条件下,研究了两种形式反应器在纯电化学作用下,对水中硝酸氮的去除效果及影响因素。然后通过接种氢自养反硝化菌,对两种三维生物膜电极反应器进行了生物膜负载的启动。研究了启动完成后两种三维生物膜电极反应器形式对硝酸氮和微量有机物的去除效果和影响因素,并通过正交试验得出两种反应器运行的最佳工况。对比纯电化学与负载氢自养型反硝化菌反应器之间、两种三维生物膜电极反应器之间的处理效果差异,分析了三维生物膜电极反应器的工作机理。得出主要结论如下:（1）平板式三维生物膜电极反应器在纯电化学作用的条件下,阴极对水中的硝酸氮具有一定的去除作用,但是去除率较低。当电极间距为50mm,电流强度为80mA,进水硝酸氮浓度为30mg/L,pH为7,水力停留时间为12h时,硝酸氮去除率最大为60.32%。（2）电流强度对平板式和圆环式三维生物膜电极反应器的影响都符合Y.SaKaKibara提出的三阶段理论;并且随着进水硝酸氮浓度的增加,硝酸氮去除率都先上升后下降;水力停留时间的影响显示,水力停留时间与硝酸氮去除率和出水氨氮浓度呈正相关,与亚硝酸氮积累量呈负相关。（3）进水p H对平板式和圆环式三维生物膜电极反应器的影响效果不同,当进水pH从6上升到9,平板式反应器硝酸氮去除率先上升后下降,然而圆环式反应器硝酸氮去除率持续上升。（4）对比平板式和圆环式三维生物膜电极反应器在相同运行工况下的硝酸氮去除率,平板式大部分工况下都要优于圆环式,说明平板式反应器具有更加均匀的电场,还原态氢的分布更加均匀,可以被微生物更加高效的利用。（5）三维生物膜电极反应器对微量有机物具有一定的去除效果,由于异养反硝化菌在反应器里不占优势,15h后CODMn去除率只能达到58.52%。（6）平板式三维生物膜电极反应器去除硝酸氮的最佳工况为电流强度40mA,进水硝酸氮浓度30mg/L,进水pH为7,水力停留时间14h,影响程度电流强度>进水硝酸氮浓度>进水pH>水力停留时间;去除微量有机物的最佳工况为电流强度40mA,进水硝酸氮浓度10mg/L,进水pH为7,水力停留时间12h,影响程度进水硝酸氮浓度>电流强度>进水pH>水力停留时间。（7）圆环式三维生物膜电极反应器去除硝酸氮的最佳工况为电流强度40mA,进水硝酸氮浓度10mg/L,进水pH为9,水力停留时间10h,影响程度电流强度>进水pH>进水硝酸氮浓度>水力停留时间;去除微量有机物的最佳工况为电流强度40mA,进水硝酸氮浓度10mg/L,进水pH为7,水力停留时间12h,影响程度进水pH>电流强度>进水硝酸氮浓度>水力停留时间。