本发明涉及一种嵌入式生物电合成系统，主要由厌氧氧化反应器、生物电合成反应器、培养液循环控制系统、电源和外电路等组成；生物电合成反应器从内到外由导电的反应器壁、隔膜和阳极构成，导电反应器壁同时也是反应器的阴极；培养液循环控制系统用来控制调节培养液的pH值、温度、CO₂浓度等。利用本系统，通过外加电势，把废弃物、废水厌氧氧化与生物还原合成进行偶联，厌氧氧化反应器内的废弃物、废水厌氧氧化产生的电子传递到作为导电器壁的阴极后，电子流通过器壁向电合成反应器内的微生物菌群传递，微生物菌群获得电子后，将CO₂还原合成有机化学品。