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近年来，随着我国工农业的发展，含氮废水排放及农药化肥地表径流逐年增加，氮已成为水体的一种主要污染物，而在污染氮源中，硝酸盐氮又占有重要位置。研究表明，使用高硝酸盐含量的饮用水，可导致婴儿血红蛋白增高，也可以引起成年人与此相关的癌病发生。因此，解决水体硝酸盐氮污染已迫在眉睫。目前，水体脱氮方法和工艺有离子交换、生物膜技术、电化学脱氮等，在繁多的脱氮技术中，电化学脱氮因其处理效率高、占地面积小、无二次污染等优点而受到众多研究者的关注。然而，由于电化学脱氮的复杂性，在阴极还原和阳极氧化相结合方面的研究还不够充分，以至于这一领域迅速成为了脱氮研究的热点。 本论文针对传统三维电极生物膜反应器对主电极板氧化还原能力利用不够充分、反应器中反应电流不足、生物膜脱氮与电化学脱氮作用结合不充分等问题，选取钛基铜钯电极(Ti/cu-pd)作为阴极、钛铱钌（Ti/IrO2-TiO2-RuO2）作为阳极、活性炭颗粒与磁铁粒子的混合物作为第三极、污泥驯化得到自养反硝化菌作为负载菌，构造了新型三维电极生物膜反应器。研究了电极对的氧化还原能力，自养反硝化菌的脱氮能力以及填充物对反应过程的促进作用，探讨了氯化钠浓度、电流密度、pH等反应条件对反应效果的影响。主要结论归纳如下: 1、在硝氮还原反应中，产生的主要副产物为氨氮，而氨氮的去除主要是利用间接氧化反应去除。 2、不同初始pH和稳定pH对硝氮反硝化过程影响基本相似，当pH为10.0～10.7是反硝化过程的最佳反应pH，在反应过程中电解质pH会逐渐增大。 3、反硝化反应过程符合准一级动力学方程式。 4、Cu-pd阴极的瞬时电流效率(ICE)和持续电流效率(ACE)较高，都超过51.4％，而Ti/IrO2-TiO2-RuO2阳极的瞬时电流效率(ICE)和持续电流效率(ACE)较低，低于14.2％。利用Design-Expert软件中的Box-Benhnken设计方法优化由Ti/Cu-pd阴极和钛铱钌(Ti/IrO2-TiO2-RuO2)阳极组成的电化学反应器脱氮效果的结果为:初始硝氮浓度为72mg/L，电流密度:25mA/cm2，pH:1.01，NaCl浓度为1.0mg/L，5h内反应器对TN去除率的预测值为99.98％。按照此实验条件，通过5次重复实验，实际5h内反应器脱氮百分率为94.35％，并且经验证，预测值与实测值相差不大，拟合方程失拟度也处于理想数值，表明Ti/Cu-pd阴极和Ti/IrO2-TiO2-RuO2阳极组成的电化学反应器能有效脱氮，且能证明Design-Expert软件中的Box-Benhnken设计方法能有效优化电化学脱氮实验参数。 5、电极生物膜反应器中对反应进程起主要影响的因素有水力停留时间、电流强度、NaCl浓度等，通过实验发现，反应器中的的最佳反应条件:HRT为12h，电流强度为80mA，NaCl浓度为0.3g/L，主电极间距为2cm。