当前去除氮污染的主要途径是反硝化,但该过程的核心限制因素是电子供体不足。另一方面,光催化技术在难降解污染物的处理方面具有突出的优势,但也面临着实际应用的难题,需要解决催化剂固定化和回收利用等问题。而利用光催化电极耦合生物电极可以制成微生物光电化学池,这种微生物光电耦合体系在结合光催化和生物降解的优势方面十分突出,相关研究尚不多见。为此,针对反硝化电子供体不足和光催化剂固定化利用的问题,本研究将不同光催化阳极与生物阴极进行耦合,实现低功率LED驱动下阳极光催化降解磺胺二甲嘧啶（SMT）和阴极微生物同步利用光生电子进行反硝化脱氮。使用SEM、TEM研究了电极的表面形貌,使用XRD、FTIR等方法分析了阳极的结构特性,运用UV-vis DRS、光电流测试、EIS等手段探讨了阴极阳极的光电化学性能,根据测试同位素N₂、监测温室气体产量等指标评价反硝化效果,通过分析微生物群落和测定反硝化功能基因丰度揭示了功能微生物的分布情况及活性,并比较了不同光阳极的耦合体系去除污染物效果的差异,对降解效果和运行机制加以解释。主要研究结论如下:（1）利用聚乙烯醇缩丁醛（PVB）为固化稳定剂、石墨为增强导电剂,将Ti/α-Fe₂O₃（TF）、聚3-己基噻吩（P3HT）/α-Fe₂O₃（PF）以及P3HT/Ti/α-Fe₂O₃（PTF）三类光催化剂（分别代表金属掺杂、普通PN异质结和Z型异质结）稳定固定在不锈钢基底上制成光阳极;生物阴极为接种了反硝化污泥的石墨毡,经过驯化培养得到了三个不同光阳极的成熟实验体系。（2）SEM图像显示阳极表面呈颗粒状;EDS谱图显示出不同催化剂材料造成的各阳极表面元素分布不同,TEM观测到了不同催化剂各自特征晶格间距证实了催化剂被成功负载;TGA结果显示各阳极在200℃以下均保持相当的稳定性;UV-vis DRS分析表明PF禁带宽度1.58 e V,PTF为1.63 e V,均低于TF的1.96 e V;光电流和EIS分析证实PTF具有更强的电荷分离效率和光催化活性。（3）TF、PF和PTF光阳极7 d对10 mg/L SMT的去除率分别为41.8%、52.4%和56.1%,动力学拟合结果均符合准二级反应动力学,动力学常数分别为0.010 d^-1、0.015 d^-1和0.018 d^-1,推测光阳极表面可能存在固定数目的与SMT结合的饱和位;PTF氧化能力相对更强,符合对催化剂能带的分析和电子跃迁机理的解释。（4）生物阴极的CV、Tafel曲线和EIS分析的结果均表明,PF生物阴极拥有相对更强的电子传递效率和活性更高的功能微生物菌群;PF与PTF生物阴极对NO₃^--N去除率均为100±0%,TF为96.56±3.36%;TF反硝化符合零级反应动力学,动力学常数为0.133±0.021 d^-1,而PF和PTF均符合一级反应动力学,动力学常数分别为0.649±0.161 d^-1和0.433±0.115 d^-1;PF异质结具有更优的载流子分离和远距离传输电子的能力;反硝化过程进行彻底,绝大部分产物为N₂。（5）经过驯化培养生物阴极生物多样性下降明显,反硝化优势菌属突出,寡养单胞菌属、Denitratisoma、黄杆菌属、热单胞菌属和陶厄氏菌属五个具有反硝化能力的菌属占比在7.9-29.0%,且在污泥中富集程度高于水溶液中;nar G、nir S、nir K和nos Z功能基因均在PF生物阴极中出现了最高的绝对丰度,功能基因绝对丰度的分布差异解释了各阴极反硝化速率的差异。（6）电流监测直接证实生物阴极接受来自阳极的光生电子,TF电流效率为83.9%,高于PTF的82.5%和PF的76.3%;耦合体系均能耐受长期运行,保持良好的稳定性,具备实用价值。