本发明公开了一种用于地下水硝酸盐生物脱除的可渗透反应墙填充材料、系统及其填充方法，属于地下水污染修复领域。本发明中的可渗透反应墙系统填充材料由生物缓释碳源材料、pH缓冲营养元素材料和菌群富集水处理填料混合组成，可渗透反应墙系统的工艺进、出区填充水处理滤料，工艺反应区中填充石英砂或玄武岩与填充材料的混合物，菌群富集水处理填料上接种了经过驯化的土著反硝化菌。本发明能灵活投加缓释碳源材料、缓释pH营养元素材料和水处理填料，避免了碳源材料亦是接种挂膜材料和修复区域土著微生物不足的弊端，出水区域水处理滤料能有效防止二次污染。