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本公开属于污水处理技术领域，公开一种双向流甲烷氧化与铁碳强化反硝化爆气生物膜反应器，包括左柱体和右柱体，所述左柱体的外侧壁和右柱体的外侧壁固定连接且左柱体和右柱体顶部连通，所述左柱体和右柱体两侧底部分别开设有通水口一和通水口二，所述左柱体和右柱体内分别设置有铁碳滤料层一和铁碳滤料层二。该生物膜反应器，通过设置铁碳滤料层和中空纤维膜，中空纤维膜既能达到曝气作用，又可以在外部使微生物聚集，有效提高装置脱氮效率，铁碳滤料强化反硝化的同时又可以作为促进微生物间的电子传递的导体，该反应器同时具有厌氧、兼氧和好氧菌层，使得在单一反应器内可同步实现硝化反硝化，实现对污染物的有效去除。