水环境中磷元素是是水体富营养化现象产生的限制因子，因此针对磷的深度去除就显得十分重要。传统水处理技术中主要依靠生物除磷和化学絮凝除磷，而化学除磷是作为深度处理的主要方法，但是由于化学药剂的过量添加、污泥处置以及二次污染的问题，磷的深度处理面临着挑战。电絮凝（Electrocoagulation，EC）技术多用于工业污水的处理，该技术具有去除污染物范围广，适用 pH 范围广，电极利用效率高，泥量小，形成的沉渣密实澄清效果好等特点。电絮凝作为一种电化学处理手段逐渐成为研究热点，但是由于其受限于反应机制的原因存在电能消耗大，电极钝化，处理效率低等问题，限制了其广泛的应用于水处理领域，因此本研究通过将新型空气阴极应用于电絮凝技术并开发了新的反应器构型通过对系统运行参数的优化，解决了传统电絮凝技术在应用过程中存在的最主要的高能耗问题，同时构建了新型空气阴极电絮凝系统，通过对反应器构型的设计，对该系统的电极材料和运行参数优化，针对磷的深度去除和处理过程中的效能特点开展了基础研究与应用基础研究，对于促进该技术的实际应用具有重要的现实意义。　　本研究基于单室微生物燃料电池（Microbial fuel cell，MFC）反应器结构，使用改良过的新型辊压式活性碳不锈钢网空气阴极构建了空气阴极电絮凝系统。辊压式活性碳不锈钢网空气阴极代替传统电絮凝技术中的金属电极，利用空气阴极能够进行自主"呼吸"的特点，避免了曝气所需要的能耗。使用铝网作为牺牲阳极，在空气阴极与牺牲阳极电极间距为1.5 cm，电流密度为8 mA/cm2，处理时间4 h，静置沉淀1 h的运行条件下，处理过程耗能为1.8 kW h/m3，COD出水浓度为130 ± 5 mg/L，去除率为73%，TSS出水含量56 ± 4 mg/L，去除率为72%，氨氮出水0.5 ± 0.02 mg/L,去除率为99%，磷酸盐出水0.3 ± 0.06 mg/L，去除率为 99%。通过研究发现空气阴极电絮凝系统的去除效率受限于空气阴极的有效反应面积，其次由于反应器的构型，生成的沉淀会堆积在反应器底部，并且容易附着在空气阴极的表面，导致溶解氧的含量降低，在电极的局部发生短路的现象，导致了随着处理时间的延长，空气阴极电絮凝系统对污水中营养物质去除效果下降的现象。　　为了避免由于单室立方体空气阴极MFC反应器构型的原因，所导致的牺牲阳极与空气阴极之间形成局部的短路，致使电极消耗大、电能消耗升高，造成空气阴极电絮凝技术对磷去除的影响，研究通过设计新的反应器构型，解决了使用小型MFC立方体反应器在电絮凝过程中产生的絮体沉积在反应器的底部。通过对反应器构型的重新设计，构建了可堆栈式迁移电场辅助空气阴极电絮凝系统（Migration electric-field assisted electrocoagulation，MEAEC）。该技术通过石墨惰性电极与空气阴极的联用，利用辅助电场使带电电荷在液相中产生定向的移动，形成局部浓度梯度差，通过调整电极间距，在电场的作用下使牺牲阳极附近的离子浓度得到富集，利用脉冲的工作模式，进一步提高对磷元素的去除，通过以生成磷酸盐沉淀的形式从污水中去除，在相对较少的处理时间内以较低的能耗达到理想的磷酸根去除效率。在施加 0.5 V的恒定电压下，惰性电极工作时间10 s，牺牲阳极的电流密度为1 mA/cm2，处理时间在15 min内，磷酸盐的去除高达98％，相较于实验的对照组（无迁移电场的施加）提高了6％，但是MEAEC系统的能耗仅为0.14 kWh/m3。这些结果表明，与传统的从废水去除磷酸盐的电絮凝技术相比，MEAEC 系统的使用可以有效地减少电能消耗并同时缩短处理时间。　　为了达到稳定长期运行的处理效果，以及获得更加理想的处理效能，研究对迁移电场辅助空气阴极电絮凝系统进行了优化。通过牺牲阳极材料的对比，对惰性电极材料从工程应用的角度进行了可行性的筛选，并对形成的沉淀产物组成进行了分析。研究使用 MEAEC 系统分别对污水处理厂初沉池污水和二沉池污水进行处理。最终作为惰性电极的钛板，相较于石墨片具有更强的耐久性和抗腐蚀的能力，而作为牺牲阳极材料，铁电极相较于铝电极更廉价且环境友好。铁牺牲阳极处理初沉池出水获得磷酸盐去除率98%，处理时间为7 min，耗能仅为0.039 kwh/m3。使用优化过的MEAEC系统对低浓度含磷污水的去除效果尤其显著，经过2 min Fe-MEAEC处理过的二沉池出水，磷酸盐的浓度为0.2 mg/L，达到了地表四类水的标准＜0.3 mg/L的要求。新型MEAEC系统的引入大大提高了电絮凝技术处理污水中磷酸盐的去除效率，缩短了整体的处理时间，在保证处理效果的同时，降低了电能的消耗，牺牲阳极材料得到最大化地利用。为构建运行能耗低、材料用量少、出水水质高的新型电絮凝技术，旨在降低水环境中的磷污染，减轻环境的负荷，为污水处理提供新的方法和思路。这种可堆栈式的结构和模块化的配置也更有利于实际工程应用的推广，使得 MEAEC系统在生活污水处理领域中具有更好的应用前景。