本发明涉及处理染料废水的生物－电化学组合系统及其操作方法。微电解过滤器通过管线与生物膜厌氧反应器相连通，生物膜厌氧反应器的液体出口通过管线与立体循环一体化氧化沟相连通，立体循环一体化氧化沟的液体出口通过管线与电解絮凝槽相连通；生物膜厌氧反应器和立体循环一体化氧化沟的气体出口分别通过管线与生物除臭反应器相连通。微电解过滤器对染料废水脱色；厌氧生物处理的作用是将水中的难降解有机物水解，改善废水的可生化性；立体循环一体化氧化沟是去除水中的有机物；电解槽的作用是去除水中残余的难降解有机物和悬浮颗粒污染物；染料废水及处理过程挥发的臭味气体由生物除臭反应器处理。处理后的水质可达到国家综合排放水标准。