本研究将固定化细胞技术用于三维电极-生物膜反应器的阴极微生物挂膜,对现有的三维电极-生物膜反应器进行了改进。同时,以城市污水二级生化处理系统的出水为研究对象,利用自制的固定化三维电极-生物膜反应器进行了反硝化深度脱氮试验。考察了电流强度、HRT、不同C/N值等因素对硝态氮和COD去除率的影响,并通过对比试验证实了固定化细胞技术的使用可提高反应器的反硝化性能。试验结果表明,在电流强度30mA,进水流量9ml/min时,COD的去除率为50%,硝态氮的去除率可达82.03%,反应器NO3--N负荷为0.297mgNO3--N/(cm2·d);同等操作条件下,采用固定化方法挂膜的反应器的脱氮效率可比普通反应器提高20%以上。在电流强度30mA、槽电压为1V时,处理1m3含硝酸盐氮38mg/L和COD76mg/L的污水,仅需要0.06KW·h电能,对硝酸盐氮的去除率达到80%。可以看出,电极-生物膜污水处理装置具有低能耗的优点。为充分发挥电极-生物膜的作用,进行了电极-生物膜前置和后置条件下去除污水中COD和硝酸盐氮的对比试验。试验在温度18℃,HRT为4h,电流强度为30mA条件下进行,进水中硝酸盐氮为40mg/L左右。结果表明:在前置条件下,电极-生物膜对COD的去除能力略高些;电极-生物膜后置时,对污水中的硝酸盐氮有较好的去除效果,与前置时相比去除率有所提高。根据试验结果,从微生物营养的角度对电极-生物膜前置和后置条件下的反硝化反应过程进行了详细分析和比较。