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从污水中回收氮磷元素是水处理领域的重要发展方向,传统电化学方法难以实现对生活污水中低浓度氮磷的选择性分离和回收。微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)是一种能够同时实现污水处理和产电的新型水处理设备,然而由于其产电功率密度低、输出不稳定,因而难以与用电设备进行对接。本研究以污水净化和氮磷回收为目标,在探索传统电吸附(Capacitive deionization,CDI)反应器对离子选择性浓缩可行性的基础上,设计了一种新型的两极循环型电化学反应器(Circulated electrode-chamber electrochemical reactor,CEER),开展了对污水中低浓度氮磷进行选择性浓缩与回收的研究;进一步构建了MFC-CEER耦合系统,实现MFC净化污水中有机物产电并驱动CEER回收氮磷的二级处理,并探讨了引入电容交替充放电(Alternate charging and discharging,ACD)模式对系统性能提升的可行性。探究了传统电吸附技术选择性分离和持续性浓缩离子的方式,并在此基础上构建了新型CEER反应器。通过两极室浓缩液的循环实现了离子的持续性浓缩;并通过提高两极室极液的盐浓度,实现了对污水中低浓度氮磷的选择性分离和浓缩,其中氨氮和总磷浓度分别可以浓缩到原始污水的5倍和4倍。在长期试验中,结合鸟粪石沉淀法,CEER工艺对浓缩液中的总磷实现了接近100%的去除,并有效地实现了氮磷的回收。通过优化CEER反应器的电极材料及构型,将氨氮的浓缩速率提高了13.8%,回收率提高了24.5%;将总磷的浓缩速率提高了80%,回收率提高了99%。设计了基于电容ACD模式的MFC电能收集系统,通过调节电容交替充放电时间,提升了MFC的产电性能和污水处理效果。平均电流由0.67 mA提高到1.59mA,增幅达439%;在相同时间内,COD去除率由37%提升至63%,增幅达70%。建立了MFC-CEER耦合系统,利用MFC净化污水产生的电能驱动CEER回收氮磷,实现了自驱动的“有机物去除-氮磷回收”的二级处理过程,其中氨氮和总磷的回收率分别达到17.5%和38.6%;通过引入ACD模式,进一步将系统对COD的去除率提高了50%,氨氮回收总量提高26%,总磷回收总量提高20%。