本论文以颗粒活性碳(GAC)和颗粒沸石(GZ)作为粒子电极和生物膜载体构建三维电生物反应器(3D-BERs),分别以难降解有机物四溴双酚A(TBBPA)和罗丹明B(Rh B)作为降解对象,进行实验研究,探讨了不同粒子电极材料和电场条件对生物膜挂膜和污染物降解效果的影响,并进一步探讨了其中的机理。获得主要研究结论如下:1.在不同的粒子电极材料和电场的驯化后下,形成不同的生物膜,微生物的多样性和优势种群差异很大。GZ反应器对TBBPA的去除效果更好,去除率达到了90%以上,GAC反应器的脱溴效果更好,出水Br~-浓度超过了4mg/L。水力停留时间(HRT)越长,电压越大,反应器处理Rh B模拟废水效果越好,相反,处理效果差。当HRT为24h、电压为9V时,Rh B、TOC和TN的平均去除率分别为71.9%、73.3%和74.4%。2.GAC和GZ在形态结构、元素组成、表面官能团、导电性能上存在差异,造成了生物膜的形态、分布、结构、微生物组成和代谢活动不同。相比于GZ,GAC上生成的生物膜多样性和生物活性更高,与电化学氧化之间形成了很好的协同作用,电化学氧化产生了丰富中间产物给微生物提供了丰富的碳源,加强了TBBPA的降解。3.电场作用的增强能提高反应器的处理效果,但使生物膜的多样性和生物量降低,生物代谢作用减弱甚至丧失,降解机制由协同作用变为以电化学作用为主。适当的电场能选择出耐受性强并具有较强降解作用的微生物,增强了新陈代谢活动,最大发挥生物代谢作用,并与电化学形成了很好的协同作用,加强了对Rh B的降解。4.污染物的降解是粒子电极吸附、电化学氧化和微生物代谢等协同作用的结果。吸附作用是降解的前提,电化学氧化和微生物代谢是主要的降解机制。污染物首先被吸附到反应位点上,接着被氧化和微生物代谢作用分解,转化成中间产物,或者被完全矿化。被吸附的污染物的矿化过程即是粒子电极的再生过程。