生物电化学系统（BES）是近年发展起来的新兴污水处理技术，该技术既能实现污染物的降解，又可实现电能的输出，其生物阳极的产电水平受制于阴极的催化性能。虽然BES产电水平不高，但其能利用污染物产电，实现驱动和催化废水的自身净化。目前国内外对BES的研究已取得丰硕的科研成果。本研究尝试拓展新型电极膜功能，既用作BES的阴极，又兼做MBR过滤介质，在降低系统成本的同时，实现生物产电、自生内电场驱动下的废水自净化、自主控制膜污染，最大限度发挥耦合系统电极膜催化过滤效益和经济效益。本研究从新型电极材料的研制出发，制备了两种不同碳纤维基催化电极膜，在新型BES中开展电极膜对污染物的去除性能及产电性能分析研究；尝试用石英砂、锰砂、活性炭填料层来替代离子交换膜，用空塔被动界面复氧方式提升水体溶解氧水平，采用节能方式减少曝气能耗，降低设备成本和处理成本；用耦合铝阳极絮凝作用，提高污染物处理效果，实现了材料成本降低、出水水质提升的目标。