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面对日益提高的水处理要求，传统废水生物处理技术的局限性限制了其进一步的发展和应用，因此开发和研究成本低、效率高的新型废水生物处理技术是环境工程的主要研究方向之一。微生物电解池（MEC）作为一种新型的污染物处理技术，展现了耗能低、效率高等多方面优势。本文主要研究了两部分内容：1、利用双室微生物电解池处理偶氮染料废水；2、利用单室微生物电解池同步硝化反硝化脱氮。 通过构建双室MEC反应器处理刚果红偶氮染料废水，优化了环境条件（电压、刚果红初始浓度、COD）对其性能的影响。以碳刷作为电极材料的MEC的处理效果优于碳毡做为电极材料，碳刷电极具有更好的电化学性能，其阴极电位能够在1h内快速稳定在-0.76V，碳刷阴极的氧化还原峰电流高于碳毡电极。以碳刷作为电极材料时，其表面的生物膜具有更高的丰富度和多样性，碳刷阴极表面的Pseudomonas（10.81%）和碳刷阳极上Acinetobacter sp.（13.90%）的增加有利于生物电化学活性的增加。 在单室MEC同步硝化反硝化的研究中，以1.0V交流电作为电源，经过驯化后的MEC能够实现稳定80%以上的总氮和COD去除效率。在使用内循环、采取间歇曝气、C/N比为10时，12h的总氮去除率可以达90%;400HZ的交流电有利于MEC的同步硝化反硝化进程，采用低频率时会产生NO-3、NO-2的积累；稳定运行时的交流电MEC断电4个批次时去除效率仅降低了10%，8个批次时下降至50%，恢复供电后其性能迅速恢复。 通过对电极表面的微生物结构分析，在交流电的MEC中，二者的主要菌纲均为Alphaproteobacteria、Betaproteobacteria、Chitinophagia，上下两部分电极均附着了硝化和反硝化微生物，二者的共同作用实现了同步硝化反硝化。