曝气池或沟渠已被广泛运用于废水处理，由于在废水处理过程中需要进行曝气，消耗大量的电能，因此能耗、投资、运行费用都比较高，研究低能耗、低运行费用、高处理效率的新型污水处理方法成为必然。本文研究一种新型的生物电化学反应器，小试实验主要研究了反应器启动过程及正常运行阶段各因素对反应器性能的影响，确定该BES反应器在实验条件下的最佳运行参数；中试实验在合肥某污水处理厂内进行，研究反应器对于实际城市污水的处理效果。实验结果表明：在本实验条件下，BES反应器启动时间约为35d。在水力停留时间为12h，外接电阻为500时，BES反应器对COD的去除率达到50%左右，对NH₄⁺-N的去除效率达到80%，出水中NO₂^-和NO₃^-浓度基本为0，pH略有升高，并且在500电阻两端最大可产生98mV的电压，明显高于曝气BES反应器。在相同运行条件下，曝气BES反应器对于COD和NH₄⁺-N的去除率优于好氧反应器，优于BES反应器，优于厌氧反应器；在不同运行条件下，4种反应器出水pH都明显增加，出水pH稳定在8.5左右；这说明BES可以强化污水的处理过程。BES反应器处理模拟城市污水最佳的水力停留时间为24h，最佳进水pH为7.5，在实验条件下，BES反应器COD去除率平均为82%，最高可达92%，并具有一定的脱氮效果，对NH₄⁺-N去除率平均为82%，最高可达99%，出水NO₂^-浓度很低，几乎为0，出水NO₃^-浓度小于进水浓度，平均为0.314mg/L；并可以在外接5000电阻两端产生22.5mV的电压。在水力停留时间为24h、外接电阻不同时，本实验BES反应器对COD和氨氮等去除效果变化不大，外接电阻两端电压随电阻值的增加明显增大。曝气量从25mL/min降到12mL/min时，对好氧反应器影响不大，对曝气BES反应器有一定的影响，2种反应器出水NO₃^-浓度明显降低。在中试实验中，BES系统外接电阻两端电压与COD去除率呈现一定的相关性。BES反应器对于城市污水COD去除率最大可以达到88.3%，略低于污水处理厂MBR曝气池，并可以在10外接电阻两端产生最大为106mV的电压；BES出水pH值高于进水，而曝气池出水pH值比进水低；在实验条件下，BES对于城市污水具有很好且稳定的去除效果，对于城市污水处理是可行的，能够降低传统曝气池的能耗，并可以产生电能。本文的实验结果具有一定的理论和实际意义，对该新型污水处理工艺的开发和应用具有一定的参考价值。