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染料废水排放量大、色度高、毒性强、难降解,寻找一种高效低能耗的染料废水处理方法是当务之急。本文提出将电化学氧化技术与生物电化学系统相耦合构建电催化膜（ECM）-生物阴极串联反应器（BSR）,利用电化学脱毒-生物矿化机制实现染料废水的高效、低能耗处理。以微孔Ti膜为基体,采用溶胶凝胶法制备了纳米Mn Ox负载Ti基电催化膜（Mn Ox/Ti）。根据串联反应器中阳极、阴极停留时间需要独立调节的需求,设计了电催化膜面积、块数可灵活调变的反应器构型。确定阳极停留时间范围5～20min,阴极停留时间范围8～32 h。此外,采用上述Mn Ox/Ti电催化膜为阳极、碳毡为阴极填料及微生物载体、阳离子交换膜为阳极室与阴极室分隔材料,成功构建了两室型电催化膜-生物阴极串联反应器（ECM-BSR）（尺寸100×101×184 mm）。ECM-BSR系统分别采用恒电流与无电流恒电压两种供电方式启动。结果表明,以无电流恒电压的供电方式启动失败,无法实现阳极与阴极同时去除有机物。以2 m A恒电流供电方式启动成功,启动时间为18天。阳极与阴极分别独立运行,阳极进水为超纯水配制的100 mg/L亚甲基蓝和15 g/L Na2SO4,进水COD浓度120 mg/L,COD去除率为40%,阳极出水可生化性指标BOD5/COD由0.295提高至0.65。阴极进水为阳极出水配制的阴极基质溶液,阴极COD去除率60%,实现了ECM-BSR阳极与阴极同时去除有机物。ECM-BSR系统进一步采用阳极-阴极串联运行处理染料废水,考察阳极电催化膜数量、进水亚甲基蓝浓度以及电流等参数对ECM-BSR去除效果及能耗的影响。结果发现,当进水亚甲基蓝浓度为100 mg/L,Na2SO4浓度为15 g/L,操作电流为2 m A时,阳极和阴极COD去除率分别为28.8%和15.9%,总COD去除率为44.7%。同时发现,电催化膜数量对ECM-BSR去除效果影响不大。此外,随着亚甲基蓝浓度增加为700 mg/L时,总COD去除率为69%,能耗为0.12k Wh/kg COD,远低于文献报道的其它电化学氧化技术能耗。随着电流增加,阳极COD去除率增加,阴极COD去除率基本不变,总去除率增加,能耗增加。ECR-BSR的反应动力学分析表明阳极降解符合一级动力学模型,在电流为3.5 m A和6.5 m A时的反应速率常数分别为0.00615/h和0.02112/h。