垃圾焚烧飞灰中的重金属元素一旦释放到环境中将会对土壤和水体造成严重的污染。为从根本上解决飞灰造成的环境安全问题，基于电动去除技术能够将多孔介质中的重金属有效去除的特点，将其引入垃圾焚烧飞灰的无害化处置中。本论文针对重庆某垃圾焚烧发电厂的焚烧飞灰展开了一系列的电动去除实验并对其机理进行了科学探讨。　　1、对垃圾焚烧飞灰的物理与化学特性进行实验室分析，其物理特性包括颗粒粒径、元素组成、物相结构以及形貌特征等，其化学特性分析，包括浸出毒性、化学形态等。飞灰的颗粒粒径较小，绝大多数飞灰粒径处于15～200μm。焚烧飞灰中的主要元素是O、Ca、Cl、K、Na、S、Si，重金属元素主要为 Pb、Zn、Cd和Cu，并以氧化物、氯化物、硅酸盐以及碳酸盐的形式存在。绝大部分飞灰颗粒为微小颗粒，比表面积大，以不规则形状聚合体居多。重金属 Pb的浸出毒性为9.132mg/L，Zn的浸出毒性为124.385mg/L，Cd的浸出毒性为5.793 mg/L，Cu的浸出毒性为7.828 mg/L。进行形态分析，显示Cd、Zn、Pb和Cu的酸可提取态的所占比例分别为57.3％、23.4%、21.4%和25.5%，极不稳定容易在自然条件下释放。　　2、基于电压梯度、处置时间和阳极槽电解液添加量三个因素，进行了正交实验，从正交实验极差和方差分析结果来看，电压梯度和处置时间是影响锌、铅、镉和铜脱毒效率的关键因素，而阳极槽电解质溶液的添加量对脱毒效率影响不显著。在最优参数条件下，选择铝制电极进行实验并与石墨电极做对比，结果显示铝制电极条件下重金属的脱毒效率要略高于石墨电极条件下重金属的脱毒效率，但是铝制电极腐蚀严重，且给系统带入新的离子，为了避免其在电动去除过程中与其他离子结合反应，认定惰性电极石墨电极作为系统电极更合适。　　3、采用水洗、酸洗方法预处理飞灰后进行强化电动去除实验，结果表明在相同液固比和清洗时间条件下，对于水洗来说，清洗次数越多，电动去除的脱毒效果越好，对于酸洗来说，在40%浓度的硝酸酸洗条件下，“酸洗+电动去除”组合工艺实验的重金属的脱毒效果最好，其酸可提取态和可还原态的Zn、Pb、Cd和Cu所占比例与原样相比均出现了明显的下降，其中Zn和Cd的可氧化态所占比例与原样相比也出现了明显的下降。在相同液固比和清洗时间条件下，酸洗条件下重金属的脱毒效率要高于水洗条件下重金属脱毒效率。　　通过添加乙酸，柠檬酸和EDTA（乙二胺四乙酸）做为添加介质在最优实验条件下进行电动去除实验，结果表明柠檬酸的脱毒效率高于乙酸和 EDTA的脱毒效率。Zn、Pb、Cd和Cu的酸可提取态、可还原态所占的比例与原样相比均有不同程度的下降，其中，仅柠檬酸处置条件下，Zn、Pb、Cd和Cu的可氧化态所占比例略微下降。　　4、通过驯化适合浸出飞灰中重金属的氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌，在不同的灰浆浓度1%、5%和10%条件下进行重金属浸出实验，结果显示相同灰浆浓度条件下，有菌条件下重金属的浸出浓度明显高于无菌条件下重金属的浸出浓度。选取10%灰浆浓度，进行微生物+电动去除技术（EK）耦合实验，与单独电动去除技术做对比，结果显示有菌+电动耦合方法脱毒效率高于单独的电动脱毒，表明电动去除技术与微生物耦合技术在一定条件下是可行的。　　5、自制圆柱体装置中，阳极槽位于中心圆环，阴极槽位于外区域圆环，样品区域位于中心圆环与外区域圆环之间。采用圆柱体结构进行电动去除技术实验研究，使得样品区域传质速率更加均匀的同时又能避免电动去除的死角。实验结果表明重金属的脱毒效率相对于传统的长方体装置有一定程度的提高，酸可提取态与可还原态的重金属出现了明显的下降。圆柱体的设计为以后的工程实践应用也提供了理论依据。　　6、通过对电动去除技术重金属运移过程的数学模型的研究，推导污染物浓度与时间及空间关系的偏微分控制方程；利用Comsol软件，选取适当的边界条件和初始条件，对电动去除过程中的流场变化情况进行了数值模拟。结果表明电压梯度恒定条件下，电渗流流场的流速分量对于整个区域的流场扰动明显大于水力梯度流场的流速分量，表明了电迁移和电渗流是整个电动去除实验的重要的影响因素。同时，利用示踪污染物的运移，研究了污染物在样品区域迁移的规律，从而得知在相同时间点处，示踪污染物上部的运移速率略高于底部的运移速率。