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废水中氮的资源化利用是环境可持续发展的重要环节,作为其代表性工艺,常规活性污泥工艺与Haber-Bosch工艺的联用在当下普遍使用。但由于其氮循环链条过长,在资源化利用过程中通常会面临能耗较高、回收率低的问题,因而有必要研究新的高效率低能耗氮回收工艺。流动电极电容去离子（Flow electrode capacitive deionization,FCDI）与中空纤维膜、平板透气膜等氨回收工艺的组合除氨工艺作为新型的氮去除回收工艺,具有氮去除回收效率高、能耗低等优点。本文将FCDI工艺用于废水中NH4+的浓缩去除,中空纤维膜和平板透气膜用于NH4+的提纯回收,考察进水流量、电流密度和电极液中活性炭质量分数等参数对FCDI除氨性能的影响,构建FCDI去除NH4+和氨回收模型,阐明FCDI除氨机理,分析电荷转移途径,优化装置结构和工艺运行参数,开展用于多种进水情况下的FCDI除氨情景分析,为该工艺推广应用提供借鉴支撑。基于以上的研究得到的主要结论如下:1.流动电极电容去离子除氨性能影响因素研究。从除氨能力方面来看,NH4+去除效率随着电流密度的升高而增大,随着进水流量的升高而降低,在进水流量为0.7 m L/min时取得最大值为98.2%,当电极液中活性炭质量分数从5%增长到10%时,NH4+去除效率增大,大于10%时则趋于稳定。从能耗方面来看,去除单位质量N所需能耗随着进水流量和电极液中活性炭质量分数的升高而降低,随着电流密度的升高而增大。从连续运行除氨能力方面来看,平均盐吸附速率ASRR随着进水流量、电流密度和活性炭质量分数（5%至10%区间内）的升高而增大,在大于10%区间内随着活性炭质量分数的升高而趋于平缓。2.流动电极电容去离子除氨模型构建及验证基于双电层理论和离子传输理论,结合电势平衡和质量守恒等条件,构建了包含p H影响和多离子竞争性吸附在内的FCDI去除NH4+电化学模型,NH4+去除效率实验结果模拟准确率达到93.8%,总体拟合效果较好。3.氨回收工艺模型构建、验证及比选以FCDI去除NH4+的模型出水为进水条件,基于电离平衡和溶解平衡以及传质方程分别建立中空纤维膜和平板透气膜回收氨的传质模型,回收效率实验结果模拟准确率分别达到76.7%和90%,总体拟合情况良好。使用归一化回收效率进行两种工艺的比选,最终选择性能更为优良的平板透气膜氨回收工艺用于后续的研究。4.流动电极电容去离子除氨工艺优化将模型应用于城市污水厂进水的模拟情景中,计算离子选择性和去除速率两个指标,定性阐明操作参数对去除氨的影响机理,分析得到最适工艺参数组合为进水流量1.24 m L/min,电流密度21.26 A/m~2,活性炭质量分数10%,酸液流量50 m L/min,取得较为理想的除氨性能。在保持脱盐室流道长度不变的条件下将FCDI除氨装置串联,改进后的装置去除效率上升31.8%,同时去除单位质量N的能耗降低26.1%,实现了优化的目标。将模型应用于尿液处理的模拟情景中,分析得到最适工艺参数组合为进水流量0.64 m L/min,电流密度235 A/m~2,活性炭质量分数10%,酸液流量50 m L/min时,取得较为理想的除氨性能。在保持脱盐室流道长度不变的条件下将FCDI除氨装置串联,改进后的装置去除效率上升9.3%,去除单位质量N的能耗降低40.7%,实现了优化的目标。本文结果表明,FCDI去除NH4+和氨回收模型可以有效实现FCDI除氨工艺的性能研究和优化,为该工艺推广应用提供借鉴支撑。