随着工业化的进行,水体中氮磷元素已经由生态系统循环的必要物质演变成环境污染物,造成了水体富营养化等环境问题；同时由于在污水处理过程中会产生大量碳排放(碳排放是关于温室气体排放的总称,温室气体中最主要的代表是二氧化碳),造成温室效应,加快了全球气候变暖进程,因此城市污水中的氮磷和碳变成污水处理的主要目标。从另一角度来说,随着近几年氮磷资源短缺问题的出现及二氧化碳合成技术的研究热门,氮磷元素及二氧化碳的回收利用变得更为迫切。传统的处理工艺将污染对象转化成无污染的物质,并没有实现物质的回收,存在很大的资源浪费问题,寻求一种兼备污染物去除及物质回收的工艺将是以后的研究方向。电去离子技术(EDI)作为一种高科技绿色环保新工艺,在金属／重金属离子回收及净化已有广泛的研究,但是针对无机阴离子的处理仍还罕见于报导。基于电去离子技术既可脱除离子得到净化水又能浓缩回收有用物质,本论文对脱除回收水体中的氮、磷及碳酸根等离子进行了系统的研究。设计了五隔室电去离子装置,以NH4+、PO43离子为对象离子,在间歇模式下研究EDI对于氮磷离子的脱除效果,对比于ED和EDI,显示了加入树脂的电去离子在降低能耗和彻底脱盐有明显的优势。经过EDI系统处理后出水氮磷浓度分别为0.89mg/L和0.15mg/L；考察电流和液体循环速度的影响,电流对离子脱除效果影响大,循环流速对离子脱除影响不大,说明在电迁移、对流、扩散对离子迁移的影响中,电迁移占主导地位。进一步探究装置对氮磷离子富集,在连续进水模式下出水水质稳定,氮磷离子在浓室不断富集,分别可浓缩至起始浓度的13和11倍。进而提出选择分离电去离子装置,阻止了钙镁离子和氮磷之间沉降反应的发生,回收率提高至90%以上。同时能耗计算结果表明,在0.18A时氮磷出水水质能够达标且回收氮和磷的能耗分别为19.104g/kwh,4.848g/kwh。再次,选择碳酸根为研究对象,设计了一种新型的四隔室EDI装置,实现了同时回收二氧化碳并再生碱液的目的。对工艺参数如电流、流速、进水浓度、进水组成等的影响关系都进行了详细考察,结果表明,从碱性碳酸盐溶液中回收二氧化碳的能耗是1.41MJ/kgCO2,电流效率高达80%。由此可见,以EDI技术为基础的工艺可以实现水体中氮磷营养盐和碳酸盐阴离子的同时脱除与回收,这种方法有望成为新的污染物处理工艺。