针对电极生物膜法去除地下水中硝酸盐氮的研究现状和存在的问题，在二维电极生物膜反应器的基础上，以石墨为电极并在平行的主电极间填加颗粒活性炭介质构成复极性三维电极生物膜反应器。优化了复三维异养电极生物膜反应器的参数，并对复三维电极生物膜法的反硝化机理进行初步探讨。 采用快速排泥法完成了对复三维电极生物膜反应器的挂膜，并进行了通电驯化，共历时35d。对生物膜通电驯化结果发现，在一定的进水硝氮负荷下，反应器出水硝氮浓度由未通电前的42.34mg/L降低至3.74mg/L。并进一步确定了通电连续运行时反应器的硝氮容积负荷为2.644kg/(m3.d)。 采用乙酸钠作为碳源，研究了碳氮比分别为3.0：1、2.5：1、1.85：1、1.6：1和1.4：1时，复三维电极生物膜的反硝化性能和出水剩余有机物的浓度。经过一段时间的连续流实验，得到适宜的碳氮比应为1.6。此时，出水硝氮的浓度满足水质标准，有机物含量也在10mg/L以下。DGGE分析结果表明，C/N降低的过程也是生物种群发生变化的过程，有些非优势种群消失了，产生了一个优势种群。分别考察了电流强度为10、20、30mA时电极生物膜系统对硝氮的去除能力及亚硝氮的积累情况，由实验结果可知，在20mA时反应器具有最佳的反硝化性能，此时的出水中硝酸盐氮浓度最低，亚硝酸盐氮的积累最少。DGGE分析结果表明，20mA时微生物种群最丰富，优势种群数量也最大。通过主极板间距分别为2.5cm和5.0cm时反应器的反硝化效果对比，确定2.5cm为比较理想的主极板间距，电极间距太大时需要施加的电压较高，容易产生氢抑制现象，不利于反硝化进行。 最后对复三维电极生物膜反硝化机理进行了初步分析。在各自最优条件时，对二维和复三维电极生物膜反应器的反硝化效果进行了比较，复三维电极生物膜反应器仅仅用了80min就将硝酸盐氮彻底去除，而二维电极生物膜反应器则用了8h，降解时间相差60倍。正是电化学和生物的协同作用使得系统的反硝化效率成倍增加。比较了通电与不通电时复三维电极生物膜反应器的反硝化效果，通电时反应器硝氮负荷2.644kg/(m3·d)，不通电时反应器硝氮负荷1.67kg/(m3·d)。DGGE结果表明，通电后不仅出现了新的种群，该种群的已经成为反应器内的优势种群并与原有的优势种群一起协同作用，共同促进反硝化反应的进行。