厌氧膜生物反应器（AnMBR）是一种集约型污水处理技术，因具有诸多优点而受到国内外学者的广泛关注，但运行过程中产生的膜污染问题是制约AnMBR进一步推广的关键影响因素。微生物电解池（MEC）耦合AnMBR技术是一种具有应用前景的技术，其可通过利用MEC阴极产氢原位冲刷污染物、增强污染物与膜面之间静电斥力的方式缓解AnMBR运行过程中的膜污染问题。基于此，系统综述了MEC-AnMBR耦合技术近年来的研究进展，介绍了MEC-AnMBR反应器的构成及基本原理，总结并分析了耦合系统在污染物去除、膜污染控制及能源回收中的应用情况，最后讨论了MEC-AnMBR耦合技术运行中的重要影响因素，并对未来MEC-AnMBR耦合技术的研究方向进行了展望。

生化需氧量（BOD）是判断水体受污染程度、指导污水处理工艺设计的重要指标。近年来基于微生物电化学技术开发的BOD传感器因能快速、准确地测定BOD而成为极具应用前景的方法。总结了微生物电化学BOD传感器的工作元件及其原理，并对不同类型的微生物电化学BOD传感器进行了对比；在此基础上重点分析了微生物燃料电池（MFC）型BOD传感器的发展历程、传感原理、反应器构型以及产品化应用；进一步讨论了各种新兴技术给MFC型BOD传感器带来的发展契机，提出了将其商品化的发展见解；最后对微生物电化学BOD传感器的发展进行了总结与展望，以期为开发快速高效的微生物电化学BOD传感器技术奠定基础，为推动水生态环境监测技术的创新发展提供思路。

由于我国污水处理厂进水碳源不足，传统生物脱氮技术需补充碳源以满足脱氮要求，这额外增加了碳足迹和碳排放。碳中和背景下，低碳生物脱氮技术的发展为脱氮技术革新提供了基础。基于此，首先系统介绍了传统生物脱氮技术的原理及对应的功能微生物，分析了传统技术存在的问题；针对传统生物脱氮技术，提出添加新型碳源、调整工艺运行和挖掘内碳源等途径来提升脱氮效率。概述了几种低碳脱氮技术（短程硝化反硝化、同步硝化反硝化、厌氧氨氧化、微生物电化学技术）的工艺特点和创新原理，并与传统工艺进行了比对。最后对目前污水厂的生物脱氮技术进行了总结和展望，以期能更好理解我国污水厂生物氮转化工艺。

针对源分离尿液富含氮、磷等多种营养元素，且具有较高资源回收潜力的特点，首先概述了源分离尿液的特征，重点总结了源分离尿液的氮、磷回收技术（浓缩脱水技术、吸附技术、化学沉淀技术、生物处理技术、电化学技术），并对各项技术的研究进展进行了阐述；然后分析了源分离尿液在农业生产和同步产电领域的应用价值；最后通过展望源分离尿液的发展趋势，指出未来应进一步提高源分离尿液处理过程中氮、磷资源的回收率并将其应用于实际污水处理，以期为真正实现源分离尿液的资源化、无害化和规模化提供参考。

在环境保护压力和国家政策的双重推动下，太阳能光伏技术作为一种低碳排放和低碳足迹的方法成为了当前研究的热点，污水处理厂因其独特的空间分布和处理流程很适合嵌入光伏技术。介绍了国内外的光伏-污水厂应用现状和实例，其中国外的光伏-污水厂技术相对成熟并逐步实现了电力自给自足，而国内的光伏-污水厂自2011年在政策鼓励下开始发展，目前发电量和强度结构等问题仍待进一步研究；总结了光伏和水务结合过程中的具体关键技术，如非晶柔性薄膜电池组件、钢结构支架、柔性支架、储能技术，以及“光伏+水务”的智能化管理技术；最后介绍了国家在光伏技术与污水处理领域所推进的相关激励政策。光伏-污水厂具有显著的能源替代优势，虽然存在一些供电不稳定和运作上的问题，但在政策激励和技术创新的推动下仍能在当前获得较大的收益。

碳中和背景下，污水处理厂不仅要实现水资源的可持续性，还要实现碳减排。若在污水处理过程中对污水中潜在的化学能和热能进行回收利用，则可弥补污水处理厂运行中的能量损耗，甚至达到碳中和的目标。为探明污水处理厂实现碳中和的可行性，通过对国内外污水处理厂实现碳中和案例的解读分析，总结了实现碳中和目标的实施途径和主要减排工艺，并提出了碳中和视角下我国未来污水处理厂所面临的技术挑战和研究方向。

针对厨余垃圾液化处理后的废水难以降解和资源化的难题，本研究构建了一种紧凑堆栈式微生物电解池（Microbial electrolysis cell，MEC），实现了废水中有机物的快速降解和资源化产氢。以乙酸盐为底物，通过比较不同阳极材料和不同操作条件（辅助电压、溶液扰动）对堆栈式MEC反应器性能的影响，优化了反应器构型和运行参数。结果显示，使用厚度为5 mm的碳毡作为阳极材料的反应器在36 h内的COD去除率为（92±1）%，产氢速率达到了（65±12） mL/（L·d），远高于使用碳布和厚度为2 mm的碳毡作为阳极材料的反应器的性能。增大辅助电压和增加溶液扰动可以进一步优化反应器的性能，5 mm碳毡反应器在外加（0.70±0.02） V电压并增加溶液扰动的条件下，在13 h内去除了（96±2）%的COD，产氢速率高达（1 225±72） mL/（L·d）。参数优化后的反应器用于处理厨余垃圾液化液，可在20 h内去除（75±1）%的COD，并以（161±6） mL/（L·d）的速率产生氢气，实现了厨余垃圾液化液有机物降解和同步资源化产氢。

通过在产乙酸混菌表面合成CdS，构建了微生物耦合CdS光催化系统，并考察了该系统对磺胺甲 唑（Sulfamethoxazole，SMX）的降解性能以及降解机理。结果表明，当CdS浓度为2 mmol/L、光照强度为50 mW时，耦合系统能够在24 h内实现对2 mg/L SMX的100%去除；相比之下，单一微生物体系和CdS光催化体系的SMX去除率分别为31%和27%。在CdS浓度为0.5~4.0 mmol/L条件下，耦合系统对SMX的去除率与CdS浓度呈现正相关关系。产物分析结果表明，与单一光催化或生物降解过程相比，微生物耦合光催化降解可促使SMX转化为结构简单的降解产物——3-氨基异 唑。

加速实现碳中和已成为全球共识，污水处理领域的碳排放情况和低碳技术的发展也逐渐被关注。光合细菌污水资源化技术是一种新兴的污水处理技术，可同时实现污水处理和资源回收，目前该技术的碳排放情况还没有被研究。基于光合细菌的处理过程和物料平衡原理，根据污水处理数据计算出CO₂的净产生量，并对该技术进行低碳程度评价。结果表明，光合细菌污水资源化技术单位COD去除量对应的CO₂净产生量（碳排放量/COD去除量）的值均在1.1以下，该值远低于其他污水处理技术。同时，该技术还会产生多种高价值物质如辅酶Q10等，可抵消一部分碳排放。因此，光合细菌污水资源化技术是一种适应碳中和目标的低碳污水处理技术。

H₂O₂因其安全高效的优势成为高级氧化技术中的常用氧化剂。在H₂O₂的众多合成方法中，电化学合成法是一种绿色环保的技术方法，但其生产过程中产生的废弃电解液存在污染环境的问题。本研究以可分解的NH₄HCO₃作为绿色电解液电化学原位合成H₂O₂，考察了电流密度、反应器构型、电解液浓度对H₂O₂合成的影响，探究了NH₄HCO₃与Na₂SO₄电解液的差异性。结果表明，在电流密度为20 mA/cm²、NH₄HCO₃电解液浓度为50 mmol/L时，单室、双室反应器可分别高效累积合成（237±2） mg/（L·h）和（327±2） mg/（L·h）的H₂O₂。同时本研究搭建了绿色高级氧化苯酚处理系统，利用UV催化在NH₄HCO₃电化学体系中原位合成的H₂O₂快速产生·OH，进而高效降解苯酚。结果表明，在低功率UV条件下，该系统单室反应器可在120 min内快速完全降解废水中的苯酚。

在没有NO₂ ^-或短程硝化的情况下，厌氧氨氧化菌（AnAOB）可以微生物电解池（MECs）的阳极为电子受体氧化NH₄ ⁺-N，这种电极驱动型厌氧氨氧化（E-Anammox）可有效解决传统厌氧氨氧化（Anammox）电子受体NO₂ ^-供给不稳定的问题。但MECs系统常用的铁阳极易发生腐蚀板结，导致电极导电能力下降、电子利用率降低。针对铁阳极易腐蚀的问题，对普通铁阳极进行包覆改性制备改性铁阳极，将改性铁阳极和普通铁阳极分别与MECs系统耦合加载于Anammox反应体系中，考察了2个反应体系中氨氧化、系统阻抗值、微生物群落结构的变化特征。结果表明，改性铁阳极-MECs反应器（R2）对氨氧化的促进作用强于普通铁阳极-MECs反应器（R1），至实验末期（第70天），R1和R2的NH₄ ⁺-N去除速率分别为35.57 mg/（L·d）和76.72 mg/（L·d）；R1的阻抗值由运行前期的小于R2增大至后期明显大于R2；AnAOB在R2中的相对丰度高于R1，而铁还原菌在R1中的相对丰度明显高于R2。对铁阳极进行包覆制备的改性铁阳极可减缓铁腐蚀，且在没有NO₂ ^-供给的情况下，可作为电子受体实现氨的厌氧氧化。

厨余废水具有氨氮浓度高的特点，常用的两级硝化反硝化脱氮工艺停留时间长、占地面积大，难以广泛应用。厌氧氨氧化（Anammox）作为一种节能高效的脱氮方式，可大幅缩短水力停留时间、减少占地。本研究提出采用Anammox处理厨余废水厌氧出水，探究两级Anammox工艺处理厨余废水厌氧出水并实现高效脱氮的可行性和稳定性。结果表明，两级Anammox工艺处理厨余废水厌氧出水实现了最高的总氮去除率（90.1%），总氮去除效率达到2 050 mg/（L·d）以上。两级Anammox工艺对总氮的去除是通过Anammox和反硝化耦合作用实现的，其中Anammox贡献了87.7%，反硝化贡献了2.4%。微生物群落分析结果表明，Anammox反应器中主要的厌氧氨氧化菌为Candaditue kuenenia，两级Anammox反应器相对于一级反应器具有较高的适应性，可保持较高的Candaditue kuenenia相对丰度，有助于实现高效稳定脱氮。该研究结果为厨余废水处理提供了高效省地的新工艺。

水体富营养化已成为严重的全球性水环境问题，威胁着水质安全，亟需经济高效的水质生态修复技术。人工湿地具有低成本、生态化的去污禀赋，可通过植物-基质-微生物之间形成的物理-化学-生物复合修复机制协同去除水体中的营养物质和有机污染物。归纳了人工湿地对水体中氮、磷及有机污染物的生态修复机制，主要包括植物光合泌氧和吸收能力、基质表面附着和吸附性能以及微生物生化除污作用；同时总结了影响人工湿地除污性能的主要因素，即低温、湿地氧环境和湿地水力性能；据此提出可通过强化湿地低温去污效率、调控湿地氧补充方式和水平以及改进湿地水力性能等措施增强人工湿地去污效率。最后，针对人工湿地设计、使用及研究中存在的一些问题，提出建议及展望，为人工湿地的推广和应用提供科学依据。

在基于硫酸根自由基（SO₄ ^·-）的高级氧化水处理技术中，SO₄ ^·-的来源主要集中于过硫酸盐，关于亚硫酸盐〔S（Ⅳ）〕的报道较少。对比分析了S（Ⅳ）和过硫酸盐（PS）产生自由基的特点，总结了由S（Ⅳ）活化产生SO₄ ^·-降解有机物的机理，介绍了过渡金属活化、光活化、电活化以及多种方式联合活化等方法活化S（Ⅳ）并用于废水处理的最新研究进展，讨论了不同活化方法的差异，并对基于S（Ⅳ）活化产生SO₄ ^·-的高级氧化水处理技术未来的研究方向进行了展望。

近年来，新型纳米材料MXene因独特的形态及化学结构受到了广泛关注。MXene是一个二维过渡金属碳化物和氮化物的家族，通常由刻蚀前驱体MAX层状金属陶瓷相合成。通过刻蚀较弱的A原子将MAX上下两层抽出，即可得到层状的MXene材料。该类材料具有类石墨烯二维层状结构、较大的比表面积、良好的亲水性能、优异的稳定性和导电性，被广泛应用于吸附多种污染物质。介绍了MXene材料的制备方法，综述了MXene材料在重金属吸附领域的应用及机理，分析了影响MXene材料吸附性能的主要因素，最后指出了MXene材料面临的挑战并展望了未来的研究方向。

铁基石墨相氮化碳复合材料结合了铁基材料、石墨相氮化碳（g-C₃N₄）以及异质结结构的优点，在促进复合材料光生电子-空穴的分离、扩大可见光响应能力、提高材料光催化性能等方面有着显著的优势。综述了铁基石墨相氮化碳异质结体系的基本分类、结构特点及其研究进展，包括Ⅱ型异质结体系（n-n结、p-n结）、Z型异质结体系（全固态Z结、直接Z结）以及典型非异质结体系（铁离子掺杂、核壳结构）中光生载流子的转移机制，总结了铁基材料在不同异质结体系中光催化降解有机物过程的氧化机理与增强机制。

自由基模拟因可以深入了解高级氧化技术（AOPs）的内部机制及动力学规律而受到广泛关注。利用准稳态模型可以较好地模拟体系中的自由基分布，深入了解AOPs体系中的反应机制；基于第一性原理的动力学模型可以有效地模拟体系内不同物质的浓度变化，实现水质变化条件下体系中污染物降解的动态预测。自由基模拟已在基于‧OH、SO₄ ^·-及含氯自由基的AOPs体系内广泛应用，最新的研究表明自由基模拟可同样推广至基于有机自由基的AOPs体系。综述了自由基准稳态模型在纯水体系及复杂基质中的应用情况，总结了基于第一性原理的动力学模型在不同AOPs体系中的应用及技术发展，并初步探讨了不同模型的相关技术性问题。

通过简单的溶剂热法将球形BiOBr固定在电纺聚乙烯醇（PVA）/SiO₂有机-无机杂化纳米纤维上，制备了柔性PVA/SiO₂@BiOBr纳米纤维。电纺PVA/SiO₂纳米纤维由Si—O—C—O—Si键桥链接而成，具有良好的机械强度、耐溶剂性和耐热性，且其表面含有未交联羟基，可为BiOBr晶体的生长提供成核位点，无需额外的表面改性，是合适的BiOBr载体。PVA/SiO₂@BiOBr纳米纤维与粉体BiOBr相比，由于可见光捕获能力的提高以及暴露的活性位点数量的增加，其对罗丹明B（RhB）表现出更强的可见光催化活性，可见光照射180 min后，RhB的降解率可达约63%，光催化降解速率是粉体BiOBr的2.1倍。此外，PVA/SiO₂@BiOBr纳米纤维表现出良好的稳定性和可重复使用性，3次循环后光催化活性仅降低了约5%，同时光催化剂所具有的柔韧性使其回收过程方便，可直接从水中夹取。

本研究通过简便的水热和煅烧两步法合成了CeO₂，采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）对CeO₂的微观形貌和晶型结构进行了表征；为提高实际制药废水深度氧化处理的效果，Oxone试剂被引入UV/CeO₂氧化体系。研究结果表明，UV辐照协同CeO₂可高效活化Oxone试剂产生SO₄ ^·-、SO₅ ^·-和·OH等多种活性氧化物质，实现制药废水深度氧化的目的；溶液pH、Oxone用量、CeO₂用量、反应温度等因素影响制药废水COD和TOC的去除效果，在制药废水初始COD为326 mg/L、TOC为132.6 mg/L、Oxone质量浓度为1.0 g/L、CeO₂质量浓度为0.6 g/L、pH为6.86、温度为30 ℃、反应时间为60 min时，UV/CeO₂耦合Oxone氧化工艺对实际制药废水COD的去除率达到90.21%，TOC去除率为76.99%。UV/CeO₂耦合Oxone氧化具有潜在的工业应用前景。

以皇竹草为原料制备活性炭（PAC），采用氯氧化锆（ZrOCl₂·8H₂O）和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）对其联合改性，制备出复合材料Zr-CTAB-PAC，探讨了吸附剂投加量、接触时间、pH、磷酸盐和硝酸盐初始浓度等因素对Zr-CTAB-PAC吸附水中硝酸盐及磷酸盐性能的影响。结果显示，Zr-CTAB-PAC是一种比表面积大、含有多种含氧官能团的材料，可同时吸附水中的硝酸盐及磷酸盐。在pH为5~9、Zr-CTAB-PAC用量为0.3 g、初始磷酸盐和硝酸盐质量浓度分别为15 mg/L和30 mg/L、接触时间为120 min时，Zr-CTAB-PAC对磷酸盐和硝酸盐的最大吸附量分别为3.090 mg/g和2.911 mg/g。此外，Zr-CTAB-PAC对磷酸盐和硝酸盐的吸附均符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线。Zr-CTAB-PAC对磷酸盐和硝酸盐的吸附机理主要是静电吸附和离子交换。

采用间歇式批次实验，考察不同进水C/N（以COD/NO₃ ^--N计，2.0、2.5、3.3、5.0）条件下短程反硝化过程NO₂ ^--N的积累特性及影响机理。实验结果表明，以乙酸钠作为碳源，当C/N为2.0~2.5时，NO₂ ^--N转化率（NTR）随C/N的升高而升高，在C/N=2.5时，NTR达到最高值82.18%；C/N为3.3~5.0时，NTR随C/N的升高急剧下降，当C/N=5.0时，反应器内几乎没有NO₂ ^--N的积累。此外，C/N=2.0~2.5与C/N=3.3~5.0工况下NO₂ ^--N积累的机理是不同的，前者取决于高浓度NO₃ ^--N对亚硝酸盐还原酶（NiR）的抑制，而后者主要依赖于不完全反硝化菌在污泥菌群结构中占优势。对接种污泥及4组反应器内的污泥样品进行高通量测序分析，结果表明Thauera、Flavobacterium、Saprospiraceae是实现短程反硝化的主要功能菌属。

含油浮渣处理一直是炼油企业的环保难题。采用超声辅助热碱洗-电化学法联合处理含油浮渣，先通过L ₉（3³）正交实验确定超声辅助热碱洗的最优反应条件，再通过单因素实验优化电化学反应条件。结果表明：当碱洗pH=10、温度=75 ℃、超声功率=700 W时，超声辅助热碱洗可将浮渣干基含油率由27.35%降至17.38%。以Ti/RuO₂-IrO₂为阳极的电化学处理，在泥水比为1∶2、电流密度为4 A/dm²、初始Cl^-质量浓度为10 g/L、反应时间为5 h时，处理效果最佳，浮渣干基含油率大幅降至1.75%，满足资源化利用标准。7种主要重金属离子（Zn、Mn、Cu、Ni、Cr、V和Pb）的去除率均超过65%，大大降低了浮渣资源化利用的潜在风险。

阳极氧化技术作为最简单的高级氧化技术，可有效去除水中残留的除草剂等持久性有机污染物。利用硼掺杂金刚石（BDD）电极作为阳极构建了阳极氧化体系，研究了电解质种类、浓度和电流密度等参数对BDD阳极降解三嗪类除草剂阿特拉津效能的影响规律，并利用UPLC-MS/MS对阿特拉津的降解产物进行了定性分析。结果表明，在NaCl投加量为0.05 mol/L和电流密度为12 mA/cm²时，处理90 min后，BDD阳极基本可实现对阿特拉津的完全去除；处理300 min后，阿特拉津的矿化率可达（56±2.4）%。BDD阳极氧化体系共检出6种阿特拉津降解的主要产物，主要反应类型为脱氯-羟基化反应、脱氯-脱烷基化反应、侧链的烷基氧化反应、脱氢-烯化反应。

采用乳化交联法制备磁性O-羧甲基壳聚糖（MOCMC）后，利用三乙烯四胺（TETA）对其进行胺化改性，制备胺化改性MOCMC吸附剂。考察不同制备条件对胺化改性MOCMC吸附性能的影响，探讨胺化改性MOCMC吸附模拟含Co（Ⅱ）废水的最佳条件，并研究其吸附动力学、等温吸附模型与再生性。结果表明，胺化改性MOCMC的最佳合成条件为MOCMC与TETA的用量比为1∶3（质量比）、反应温度为120 ℃、反应时间为6 h。室温下，0.10 g胺化改性MOCMC对100 mL 50 mg/L的Co（Ⅱ）溶液（pH=6）的吸附在120 min后达到平衡，剩余Co（Ⅱ）浓度低于《铜、镍、钴工业污染物排放标准》（GB 25467—2010）的规定限度。拟二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型可描述该吸附行为。在循环使用6次后，该吸附剂的吸附量仅下降7.07%，具有良好的再生性。因此，胺化改性MOCMC适用于含Co（Ⅱ）污水的处理。

采用O-AO-MBR组合工艺处理某煤化工综合废水，处理规模为1 300 m³/h。针对装置运行过程中存在的来水水质和水温波动大、A/O池运行负荷低的问题进行了工艺优化。工程运行监测结果表明：该工艺脱氮除碳能力强且耐冲击负荷，在平均进水COD、氨氮、总氮、SS分别为655.6、169.9、178.3、72.6 mg/L的条件下，经该组合工艺处理后，平均出水COD、氨氮、总氮、SS分别为27.2、0.99、49.5、6.3 mg/L，平均去除率分别为95.9%、99.5%、72.2%、91.3%，达到了装置设计的出水水质指标要求。该组合工艺直接运行成本为2.39元/m³，可连续稳定运行，具有较好的工程示范作用。

结合燃气电厂特性和废水情况，实施了针对燃气电厂的废水零排放处理工程：苦咸水反渗透+一体化澄清器+纳滤+电渗析/海水反渗透+次氯酸钠发生器。经处理，90%以上的废水制成了优质淡水，回用水电导率小于120 μS/cm，优于电厂取水水质；浓缩后的高盐水经电解制成次氯酸钠，该次氯酸钠可替代市售次氯酸钠用于电厂循环水杀菌；本工程无其他污染物外排，仅在澄清器输出污泥。该工程稳定运行1 a有余，期间未出现设备故障、膜污堵等问题。膜正常清洗周期为0.5 a，发生器正常清洗周期为1 a，维护工作和清洗频率均符合预期要求，实现了燃气电厂内废水的资源化利用。

对某钢铁企业大型双膜法中水回用系统进行了升级改造，介绍了系统改造前存在的问题、改造方法、改造后系统的运营效果。运营结果表明：该中水回用系统经专业的技术改造及运营方案实施后，解决了原系统存在的运行问题，实现了超滤（UF）系统水回收率≥92%、反渗透（RO）系统水回收率>75%、系统产水电导率<100 µS/cm、系统产水量>3.2万t/d的目标。该钢铁企业双膜法中水回用系统的成功改造与运营，为其他类似钢铁企业水处理与回用系统的升级改造起到良好的示范效应。