随着我国社会经济的不断发展,城市和县城污水处理率均已达到较高水平,所以增加城市和县城污水处理率已经不再是污水处理行业的主攻方向,而对于以广大农村为代表的典型区域远离城镇集中式污水管网,产生的分散式污水得不到有效收集和处理,外排污水会影响周边水体环境、危害人类健康生活,分散式污水处理成为当前亟待处理的问题。本研究针对甘肃省以农村地区为典型代表的分散式污水处理现状和要求,在目前分散式污水处理工艺发展基础上,将电-生物耦合技术引入分散式污水处理,有效提高污水的处理效果及处理效率,进一步缓解分散式污水造成的环境和健康威胁,改善地区生态环境。通过对国内外分散式污水处理技术的分析、总结,本试验将生物法和电化学法结合起来,以生物法为主,电化学法为辅,采用电-生物耦合技术对生活污水进行处理,将NH₄⁺-N、COD、TN及TP的去除效果作为评价指标,探究电-生物耦合系统对污染物的去除效能。首先,本试验设置小试电-生物耦合反应器探究不同电压、水力停留时间及pH下对污染物的去除效果,筛选出影响电-生物耦合反应器的关键调控因子,试验同期设置对照组普通生物反应器。其次,设置了试验组静态装置（有电）和对照组静态装置（无电）,并对这两套装置污染物降解规律进行了动力学拟合及生物膜样品高通量测序,分析了污染物降解速率和微生物多样性之间的关联;最后,通过前序实验室试验,在现场进行中试扩大试验,对现有的研究成果进行中试试验验证。通过本文的研究,得到以下结论:本试验条件下,在有无外加电压、不同水力停留时间及不同进水pH作用下,NH₄⁺-N、COD、TN和TP的去除效果均呈现显著性差异（P<0.05）,电-生物耦合反应器较普通生物反应器去除效果更好。（1）当水力停留时间为4h,进水pH为7.0左右,溶解氧为4.5mg/L左右时,施加不同外加电压后,NH₄⁺-N、TN的去除效果变化明显,电压为2V时,NH₄⁺-N、TN的去除效果最好,平均去除率分别为58.95%、39.29%;电压为6V时,NH₄⁺-N、TN的去除效果急剧下降,甚至低于无外加电压下NH₄⁺-N、TN去除效果。施加不同外加电压（2V、4V和6V）后,COD、TP的去除效果变化无明显差异,平均去除率分别在63%和19%以上,但均优于无外加电压下COD、TP去除效果。（2）当反应条件为施加电压2V,进水pH为7.0左右,溶解氧为4.5mg/L左右时,水力停留时间从2h延长至6h,除TP外,两反应器NH₄⁺-N、COD、TN的去除效果均呈现上升趋势,电-生物耦合反应器6h平均去除率最高,分别为95.17%、73.09%、49.91%。（3）当反应条件为施加电压2V,水力停留时间为4h,溶解氧为4.5mg/L左右时,电-生物耦合反应器NH₄⁺-N去除效果在进水pH为7时最好,平均去除率为71.52%。进水pH改变对COD去除效果并无过大的影响,pH在7-8时效果最优,平均去除率在69.67～72.3%之间。进水pH对反应器的反硝化效果有明显影响,pH为7-8时,TN去除率最好,平均去除率在45.96～50.57%之间。电-生物耦合反应器除磷效果在pH为7-8的中性偏碱性条件下较好,平均去除率在18.51～20.15%之间。（4）通过动力学分析表明,试验组和对照组装置降解废水的氨氮和COD趋势更符合一级反应动力学方程,试验组装置降解速率高于对照组。本试验条件下,随着电极间距从5cm,10cm增加到15cm,NH₄⁺-N平均去除率从96.44%下降至83.43%,COD平均去除率从81.15%下降至74.60%,极板间距的改变对NH₄⁺-N去除效果的影响大于COD。极板间距为5cm时的NH₄⁺-N降解速率明显高于10cm、15cm。相较于NH₄⁺-N降解速率,不同极板间距下的COD的降解速率差异小,10cm和15cm时的降解速率基本相差不大。同样,不同外加电压（1V、2V、3V和4V）的改变对NH₄⁺-N去除效果的影响大于COD,电压为2V时的NH₄⁺-N去除效果最好,平均去除率为91.73%。本试验条件下,电压在1-2V时的NH₄⁺-N降解速率好,不同电压下的COD降解速率相差不大。（5）试验组装置（施加2.0V电压）阴级和阳极附近生物膜样品中属水平下优势菌群分别为19个属和13个属（相对丰度>1%）,门水平下优势菌群均隶属7个门（相对丰度>1%）;对照组装置（不施加电压）生物膜样品中属水平下优势菌群为9个属（相对丰度>1%）,门水平下优势菌群均隶属6个门（相对丰度>1%）。经过加电驯化后种群丰富度得到显著提高,因而出现试验组装置污染物降解速率优于对照组装置。（6）中试现场试验通过连续监测一定时间内反应装置的进、出水水质,分析中试反应条件下污染物的去除效果,验证了最优工况下反应装置对NH₄⁺-N、COD和TN去除效果与前期试验具有一致性。另外,分析了溶解氧、温度及回流比对反应装置的去除效果的影响。试验发现溶解氧控制在5～6mg/L时,第Ⅰ、Ⅱ阶段NH₄⁺-N、COD去除率均达到最大,但不利于装置反硝化;溶解氧控制在4～5mg/L时,第Ⅰ、Ⅱ阶段TN去除率均达到最大,分别为43.38%和49.34%。温度为25℃左右时,第Ⅰ阶段COD、NH₄⁺-N和TN的去除率分别可以达到75.34%、93.42%和47.93%,随温度下降NH₄⁺-N、TN去除效果较COD降低明显。COD、NH₄⁺-N及TN在回流比为100～150%、100～150%、100%时去除效果最好,去除率最高分别可以达到82.09%、99.34%及66.64%。