电极生物膜法是一个电化学作用与微生物作用相耦合的过程，比较传统的生物脱氮工艺而言，具有脱氮效率高、处理效果稳定、易于控制、适合处理低C/N含氮废水等优点。本论文在成功启动三维电极生物膜反应器自养脱氮系统后，探讨了第三电极填充介质对反应器性能的影响，并以三维电极生物膜反应器处理低C/N氨氮废水自养脱氮过程为研究对象，采用454高通量测序技术对三维电极生物膜自养脱氮系统细菌群落特征进行初探，从而为系统高效脱氮功能的实现和优化提供理论依据。　　本论文以金属钛板为阳极，活性炭纤维毡为阴极，活性炭颗粒和多孔陶瓷球的混合填充介质为第三电极填充于反应器阴极区，在阳极区与阴极区溶液中插入盐桥以构成电解池的闭合回路，构建分隔式三维电极生物膜反应器。在控制运行条件为进水NH4+-N浓度30mg/L，pH7.0~7.5，环境温度30℃，运行周期24h，电流从0mA增至2.0mA的情况下，经过140天的培养驯化，反应器阴极区出水NH4+-N转化率达到59％，TN去除率为56%，出水NO3--N、NO2--N浓度均低于1.0mg/L，成功实现了三维电极生物膜反应器氨氮进水自养脱氮的启动。三维电极生物膜反应器自养脱氮过程中，电流强度、DO和pH均为重要生态因子。　　反应器阴极区的填充介质不仅是三维电极的有效部分，同时还是生物膜载体。电化学作用下，活性炭颗粒与多孔陶瓷球混合填充介质比例为8:2的反应器脱氮效果稍优，氨氮转化率为14%；电化学-生物效应下，活性炭颗粒与多孔陶瓷球混合填充介质比例为8:2的反应器总氮去除率为89%，较混合填充介质比例为5:5的反应器高出8%左右。在相同控制运行条件下反应器中电化学氧化去除氨氮占电极生物膜法总氮去除的13%左右，电极生物膜法脱氮过程中起核心作用的仍是生物作用。　　通过采用454高通量测序方法，对三维电极生物膜反应器自养脱氮系统中脱氮功能菌和细菌群落结构的研究，发现反应器中细菌多样性丰富，优势菌门为Proteobacteria（60.83%）、Chloroflexi（6.61%）和 Bacteroidetes（6.32%）等。脱氮功能菌中硝化细菌结构较单一，AOB由 Nitrosomonas属和 uncultured Nitrosomonadaceae属组成，NOB为Nitrospira属；而反硝化细菌种属组成丰富，它们共同完成系统的自养脱氮。