目前城市二级出水中普遍出现硝酸盐氮含量高,不达标的情况。同时最新的研究表明常规的生物处理单元并不能将难降解有机物去除,因而二级出水中常常检测到难降解有机物残留的问题。由于这些物质的难降解性,生物富集性以及生物毒性,严重危害生态环境以及人类健康,因而急需找到一种有效处理技术将它们去除。针对硝酸盐的深度处理,通常采用厌氧生物滤池通过添加外源电子供体实现硝酸盐深度去除,但往往投加碳源是过量的,因而使得硝酸盐的深度处理的成本较高,同时容易造成二次污染(COD超标)。微生物燃料电池(MFC)是一种具有应用前景的技术,它能够将剩余的碳源转化为电能,实现能源回收利用。因而我们研发了基于生物滤池的MFC-生物滤池(MFC-AF)的反应体系,预期实现硝酸盐的深度去除的同时,实现难降解有机物如四溴双酚A(TBBPA)的进一步降解和矿化,并将剩余碳源转化为电能。该研究为污水中硝酸盐和难降解有机污染物的深度去除提供了理论和技术参考。首先本研究富集了能有效脱溴TBBPA的微生物富集液,实验证明TBBPA可以在厌氧条件下30天内完全脱溴TBBPA并以BPA为最终产物。同时驯化和富集了能在6小时内完全反硝化100 mg/L硝酸盐氮的微生物富集液。之后将具有TBBPA降解能力和具有反硝化能力的富集液接种于MFC体系中,经过3个月驯化,MFC-AF体系实现稳定的电流输出(0.6 mA),并且能在24小时内同步去除硝酸盐和TBBPA。MFC-AF体系中硝酸盐去除率达到95%以上,TBBPA去除率达到100%,同时在阳极区检测到TBBPA完全脱溴产物BPA,BPA在阳极进一步降解实现最终矿化。实验证明MFC-AF体系能同步去除硝酸盐和TBBPA,同时实现剩余碳源回收能源。从各个部分微生物群落分析可以看出,MFC-AF反应器中下部(A、B、C)微生物群落包括Azospira sp.、Trichococcus sp.、Nitrospira sp.、Dechloromonas sp.、Desulfomicrobium sp.、Flavobacterium sp.、Terrimonas sp.、Geobacter sp.等。其中,Trichococcus sp、Geobacter sp、Flavobacterium sp、Azospira sp、Dechloromonas sp、Nitrospira sp可能参与了TBBPA的脱溴过程。其中Terrimonas sp.已被证明具有反硝化能力。