본 발명은 탄소전극을 이용한 전기화학적 수처리 방법 및 시스템에 관한 것이다. 상기 전기화학적 수처리 방법은 (a) 탄소전극쌍에 1.4V 이하의 직류전원을 인가하여 수중 질소화합물을 상기 탄소전극쌍의 표면에 흡착 및 농축하는 단계; 및 (b) 상기 탄소전극쌍에 직류전원의 극성을 역전시키는 동시에 상기 직류전원을 1.4V이상으로 상승시켜 상기 전극에 흡착 및 농축된 질소화합물을 질소가스의 형태로 전환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.