污水处理填料能够提高污水处理效果，但其堵塞问题会降低处理能力、恶化运行工况，亟待解决。为提高污水处理填料的抗堵塞能力，综述了污水处理填料堵塞的相关研究，从填料特性、应用场景、物质分类、堵塞特点、发展机制和影响因素等方面总结了污水处理填料堵塞的形成机理，从事前、事中、事后三个方面讨论了针对污水处理填料堵塞问题的7项常用控制措施，并根据研究现状提出了堵塞形成机理、堵塞控制措施、填料设计优化等方面的研究建议，以期为污水处理填料及配套工艺的后续研究和技术开发提供支撑，提高污水处理填料的应用效益。

短程反硝化具有稳定的亚硝态氮积累能力，这为厌氧氨氧化的应用带来曙光。相对于分段式短程反硝化-厌氧氨氧化（PD-A），一体式PD-A布局更紧凑、操作更方便。首先介绍了短程反硝化与厌氧氨氧化的脱氮机理；接着从悬浮污泥、生物膜、颗粒污泥、细胞固定系统下阐述一体式PD-A的启动方式和工艺形式，发现一体式PD-A中的空间结构不仅利于功能菌的保留还有利于衍生工艺的开发；随后从碳源、进水基质、pH等方面总结PD-A的影响因素，并介绍强化PD-A的方法；最后概括PD-A及其衍生工艺的应用进展、并探讨发展方向，发现一体式PD-A在城市污水脱氮处理以及资源化利用方面具有广阔的前景，符合我国“双碳”目标发展要求。

选择性离子去除作为一种新兴的水处理方法，已被用于废水中的养分回收、水的软化、从盐水提取关键矿物质以及工业废水的利用等水处理领域。生物离子通道具有高效的单离子选择性，在过去的20 a里，纳米级和亚纳米级离子通道都被成功制备出来以模拟生物离子通道。主要介绍了天然离子通道的概念和理论框架，综述了目前纳米离子通道膜的材料与制备方法，总结了典型水污染离子的纳米离子通道选择性及优缺点和研究方向。单/多价离子之间的离子大小、电荷和亲疏水差异可测量，因此构建单/多价之间的离子选择性通道的基础是通道尺寸、表面电荷和亲疏水性的调节。而单价离子间尺寸差异并不显著，因此，特异性离子结合相互作用被引入到亚1 nm通道中以实现单离子选择性。分析了理想的纳米离子通道如何构建，提出目标离子选择性通常取决于通道的物理和化学性质，包括孔径、通道维度、表面电荷、功能位点和通道壁极性等，通过改变或优化这几种因素，可以提高膜对于目标离子的选择性分离。最后，对未来将膜技术与纳米离子通道结合以实现离子选择性去除进行了展望。

电化学耦合膜生物反应器（EMBR）是新兴的污废水处理技术，除了能够高效去除常规污染物，EMBR在去除微污染物和病原微生物、缓解抗生素抗性基因增殖、控制膜污染和回收生物能源与资源等方面也具有显著的优势。综述了EMBR工艺的原理及特点、污废水处理效能、能源与资源回收效果、膜污染控制和技术挑战。为了推动EMBR的工程应用，未来仍需开发具有高导电性、生物相容性的电极材料，优化反应器构型和操作条件，以持续提升对污废水的处理效能。

传统电化学技术再生吸附饱和活性炭具有再生效率高、活性炭无质量损失的优点，但其存在着矿化效率低、生成毒理性副产物、能耗高等缺陷。电化学高级氧化（E-AOP）再生技术能有效克服传统电化学再生存在的问题。简述了传统电化学再生活性炭再生效能及机理，分析了操作参数（电流、电解质种类及浓度、再生位置、阳极材料等）对解吸-吸附平衡和污染物矿化效能的影响。总结了3类E-AOP再生技术（电Fenton再生技术、电活化臭氧再生技术、电活化过硫酸盐再生技术）在活性炭再生过程中的作用机制与应用。电Fenton再生技术再生效果较优，通过新型方式再生可有效克服体系内金属离子污染的问题；电活化臭氧活性炭再生技术无需添加任何化学品及催化剂，有利于控制反应条件及实现再生过程自动化；电活化过硫酸盐再生活性炭技术操作便捷、能耗较低，具有广泛的适用性。最后，提出了E-AOP再生技术存在的问题及发展前景，以期为开发一种新型高效环保的活性炭再生技术提供理论依据。

对污泥进行调理改性，提升污泥脱水性能是实现污泥妥善处置和资源化利用的重要前置条件。基于絮凝原理的调理技术效果显著，成本可控，是改善污泥脱水性能的最可靠和应用最广泛的技术之一。此外，絮凝联合调理技术能发挥协同作用，功能特性更加完备，是当下污泥脱水的研究热点。介绍了污泥处理处置现状及污泥脱水的技术难点，阐述了不同种类絮凝剂和絮凝联合调理技术的作用机理及应用效果，以期为利用絮凝调理技术强化污泥脱水性能提供理论依据和应用参考。

二维材料中，MXenes材料由于具有超薄结构、良好的导电性、表面功能可调性、优异的光热转化等特性而受到广泛欢迎。使用MXenes材料对一系列脱盐材料进行改进，使其在脱盐领域得到了广泛应用。综述了MXenes材料脱盐策略的最新发展，介绍了MXenes材料在电容去离子、太阳能界面蒸发、渗透气化脱盐等领域中的应用和发展。MXenes材料具有优异的脱盐能力，可以为当前日益严峻的淡水危机提供解决途径。

生物脱氮技术在高氨氮废水处理过程中因废水的水质特异性问题存在启动时间长、脱氮效率低等瓶颈，而筛选的单一高效脱氮菌株在实际废水处理过程中也存在稳定性差的问题。在筛选出大量高效异养硝化-好氧反硝化菌株的基础上，通过部分因子实验确定了核心菌株139^#和142^#，结合代谢关联与分层抽样方法优化菌株组合，人工构建高效脱氮菌群，在pH为5.5的条件下与污泥混合培养复筛得到了最佳菌群组合，最终采用反应器模拟弱酸性废水处理实验对构建菌群的脱氮能力进行了验证。结果表明：筛选出的高效菌群P44-P83-A88-P94-A142在初始NH₄ ⁺-N质量浓度为200 mg/L，初始pH为5.5的条件下，48 h时对NH₄ ⁺-N的去除率达到96.97%；利用反应器模拟实际废水环境，在pH为5.5的弱酸性条件下，加入该菌群使得体系对NH₄ ⁺-N的去除率从44.89%提升到了75.17%，出水pH从6.9左右提高到了8.3左右。该研究可为人工构建菌群在弱酸性废水脱氮处理中的应用提供理论依据。

水体中的镉、砷等重金属污染严重威胁人类的健康安全，其中镉/砷复合污染去除难度更大。通过水中镉/砷复合污染去除试验，探究机械力活化方解石复合硫酸亚铁去除镉/砷复合污染的性能，发现机械力活化方解石可显著提升水中镉/砷复合污染的去除效果。试验结果表明，活化方解石复合硫酸亚铁在30 min内对溶液中镉、砷离子的去除率可达到99%以上。采用SEM-EDS、XRD、XPS等方法对活化方解石复合硫酸亚铁高效去除水中镉/砷复合污染机理进行研究，结果表明，方解石在机械力活化的作用下改变了自身的结晶度和溶解活性，其在水体中溶解水解产生CO₃ ^2-与OH^-的性能明显提升，OH^-促进硫酸亚铁在溶液中与砷形成稳定的铁氧结合态沉淀，CO₃ ^2-与溶液中的镉结合形成稳定的碳酸镉沉淀。

为探索一种改良的磷酸盐吸附材料，以优化其在去除富营养化水体中无机磷的应用效果，提出了一种纳米羟基铁（FeOOH）与阴离子交换树脂D-201复合的方法。首先将FeOOH分散于阴离子交换树脂D-201中，得到FeOOH@D-201复合树脂。然后进行批量吸附实验，通过比较FeOOH@D-201与纯D-201对磷酸盐的吸附量来评估其改善程度。并采用准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线模型进行拟合，从而分析复合树脂的吸附过程及其机理。结果表明，FeOOH@D-201复合树脂的最大磷酸盐吸附量达到了132.1 mg/g，比纯D-201的吸附量提高了46%，突破了常规阴离子交换树脂在去除无机磷应用中的局限性。模型拟合结果表明，其吸附过程与准二级动力学模型和Langmuir模型较吻合，推断吸附机理主要是静电吸引和配位络合的共同作用。FeOOH@D-201经过5次醋酸脱附-吸附再生循环后，吸附剂去除磷酸盐的能力仍然保持在70.4%以上，证实了复合树脂的良好再生性能。

膜蒸馏是一种逐渐兴起的热驱动膜技术，近年来在高盐废水的处理中受到了大量关注。然而，膜结垢是制约膜蒸馏工业化应用的瓶颈问题。通过向直接接触式膜蒸馏系统中引入脉冲流场来缓解硫酸钙结垢，分别探讨了脉冲时长与脉冲频率对抑制结垢效果的影响以及通量强化效果。结果表明，在脉冲时长为0.5 s，脉冲频率为5 min^-1的最佳条件下，膜蒸馏通量在运行20 h后仍能达到初始通量的70%以上，并且通量强化比（FER）接近于1.3。实验结束后的膜表面形貌分析也表明，最佳脉冲条件下的膜表面结垢较少，仍能够清晰地观察到膜结构，而稳定流下的膜表面则有大量硫酸钙晶体堆积。这是因为，与稳定流条件相比，脉冲流能够促进硫酸钙的均相结晶，并利用形成的膜表面剪切力与膜振动将硫酸钙晶体去除。

金属有机框架（MOFs）作为非均相Fenton氧化法催化剂，在处理印染废水时难以多次利用、易引起二次污染。为解决此问题，通过多酚杂化网络涂层对聚丙烯熔喷无纺布（PP）表面进行改性，使其具有优异的黏附性和二次反应性，并在其表面原位生长MIL-88B（Fe）晶体，制备出金属有机框架聚丙烯熔喷复合材料（TA-APTES@MOF@PP）。利用亚甲基蓝染料（MB）作为目标污染物，测试复合材料的催化降解效果及回收利用性能，经单因素优化实验确定催化剂投放比例及最佳反应条件。结果表明，当染液pH为3，H₂O₂浓度为50 mmol/L时，TA-APTES@MOF@PP（MOF负载量为20 mg）在黑暗条件下对MB的降解效果在3 h时最佳，降解率达到95.3%。复合材料无二次污染、方便回收，有较好的稳定性、耐酸碱性，在染液pH为2~11范围内均具有催化效果，5次循环使用后3 h时MB的降解率仍在73.4%以上。该复合材料在印染废水处理和水环境治理领域具有广阔的应用前景。

甲硝唑（MNZ）是一种硝基咪唑类抗生素，在环境中易积累且代谢产物具有潜在的致癌、致突变性。研究了高铁酸盐/过氧乙酸〔Fe（Ⅵ）/PAA〕耦合技术深度处理水中MNZ的特性，模拟了MNZ在废水中的降解，并深入研究其反应机理。在Fe（Ⅵ）/PAA体系下，pH为8，Fe（Ⅵ）、PAA投加浓度分别为500、100 μmol/L，反应时间为60 min时MNZ的降解率可达94.85%，且降解过程遵循伪一级动力学。变量试验表明，MNZ的降解与Fe（Ⅵ）和PAA的投加量呈正相关，且在pH=8时达到最佳效果。水基质中的氯离子（Cl^-）和硝酸根离子（NO₃ ^-）对MNZ降解的影响较小，铵盐（NH₄ ⁺）能促进MNZ的降解，而碳酸氢根离子（HCO₃ ^-）和腐殖酸（HA）则抑制MNZ的降解。Fe（Ⅵ）/PAA体系对模拟医疗废水中MNZ降解与在超纯水中的降解效果相似，可以达到较好的去除效果。探针实验和猝灭实验表明，该体系的主要活性物种是Fe（Ⅳ）/Fe（Ⅴ），PAA溶液中的H₂O₂是Fe（Ⅵ）的主要活化剂，PAA对活性物种去除MNZ起加速作用。该结果有望为Fe（Ⅵ）/PAA体系应用于医疗废水中深度处理MNZ提供理论参考和数据支撑。

为增强黏土材料对有机污染物的吸附，以双子羧酸型甜菜碱表面活性剂〔1，2-双（N-甲基-N-羧甲基-十四烷基铵）乙烷，MCTA〕为改性剂，改性了蛭石（Vt）和二氧化硅纳米片层（SL），制得两种有机黏土吸附剂MCTA-Vt与MCTA-SL。以染料柯依定（CG）为吸附质，考察了改性剂投加量、反应时间、初始pH、染料浓度、温度等因素对吸附性能的影响。结果表明，改性后的MCTA-Vt和MCTA-SL对CG的最大吸附量分别为131.13 mg/g和58.14 mg/g，相较于未改性的Vt和SL（23.70 mg/g和10.56 mg/g），吸附量有了大幅提升。吸附机理包括烷基链的疏水相互作用、羧基官能团的静电相互作用和分子轨道间的电子转移作用。采用双子羧基型甜菜碱作为改性剂，既可以为黏土提供疏水长链，改善其疏水性，增加其对有机污染物的吸附能力，又能够赋予黏土N⁺阳离子和—COO^-阴离子官能团作为新的吸附位点，进而提高黏土的吸附能力。

天津某净水厂主水源为南水北调中线工程引江水，该水厂在常规工艺基础上增设预臭氧、后臭氧和活性炭强化工艺，以期进一步提升出水水质。建立小试试验装置，对以上各工艺强化常规工艺处理引江水的效果展开探讨。结果表明，絮凝剂PAC和FeCl₃的最佳投加量均为17 mg/L；在常规工艺基础上增设预臭氧或后臭氧工艺可以有效提升有机物的去除效果，增设活性炭工艺可同时提升浊度和有机物的去除效果，同时增设后臭氧和活性炭工艺强化去除浊度和有机物的作用最显著。预臭氧和后臭氧的最佳投加量均为1.0 mg/L，当原水中溴离子质量浓度高达150 μg/L时，常规-后臭氧工艺、预臭氧-常规-后臭氧工艺中臭氧的投加量应调整为≤0.5 mg/L。

以乙二胺（C₂H₈N₂）和二硫化碳（CS₂）为原料，采用共混法合成重金属捕集剂N，N-双（二硫代羧基）乙二胺（EDTC）。考察物料配比、投加顺序、溶液pH、时间和温度等因素对EDTC作为药剂协同处理废水中络合态铜（EDTA-Cu）和染料罗丹明B（Rhodamine B，RhB）双组分体系的去除特性影响，并与单组分EDTA-Cu和RhB体系的去除效果进行对比。结果表明：常温下，于180 mg/L的EDTA-Cu和1 800 mg/L的RhB水体中投加1.3 g/L EDTC时，EDTA-Cu和RhB的去除量分别高达150 mg/g和850 mg/g，水体pH在2~10范围内运行稳定。与EDTC处理水体中单组分EDTA-Cu和RhB的去除效果相比，EDTC可有效同时去除水体中的络合铜和RhB，且具有协同效应。因此，EDTC可作为水处理药剂应用于协同处理带有络合态金属和染料的复杂废水。

A²/O是一种常见的生活污水处理工艺，其好氧段的曝气方式通常采用传统的底部曝气，溶氧效率较低。为了实现对污水高质高效的处理，基于气-液传质强化和流体力学理论，自主开发了一种无动力驱动静态螺旋切割器，可将气-液混合溶液中的大气泡切割细化成微纳米量级的小气泡，可在较短的时间内提高溶氧，且控制气体流量即可实现对溶氧量的调节。对无曝气、传统底部曝气采用静态螺旋切割进行对比实验，结果表明：与传统底部曝气工艺相比，静态螺旋切割对固体悬浮物（SS）的去除率提高了12.3%，对COD的去除率提高了5.6%，对氨氮（NH₃-N）和总磷（TP）的去除率分别提高了约8.1%和8.5%，饱和态溶氧（DO）浓度提高了48.2%。静态螺旋切割器具有结构简单和经济性好的优势，因此对于优化污水处理曝气具有较好的应用前景。

利用超滤-纳滤膜耦合技术，探究了pH为5~9条件下膜耦合技术对沼液的浓缩效果、净化能力等。结果表明：体积浓缩倍数（VRF）分别为5倍和10倍时，在pH为5~7的条件下，沼液浓缩效果和净水效果均优于碱性条件。当pH为7，VRF为10倍时，浓缩液中总氮（TN）、总磷（TP）、总钾（TK）分别为1 760、435、2 100 mg/L，浓度浓缩倍数分别达到8.8、7.63、6.34倍，盐分去除效果最好，浓缩效果最佳。透过液中NH₄ ⁺-N、TN、TP、COD的去除率分别达到89.71%、81%、99.82%、95.77%，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）二级标准。通过扫描电镜（SEM）和X射线能量仪（EDX）分析可知，膜污染包括有机-无机协同污染，通过酸洗、碱洗能够对膜面污染物的去除起到一定的效果。

溶解性有机物（DOM）是废水达标排放标准的重要考虑因素，综合分析废水中DOM的分子组成是对其高效去除的前提。以某天然气净化厂废水为研究对象，采用傅里叶变换离子回旋共振质谱法（FT-ICR MS）和三维荧光光谱（3D-EEMs）从分子层面深入分析氧化过程中DOM的荧光性质、分子组成、质荷比、分子转化。EEM结果表明，废水中主要以类腐殖质物质为主，其次为富里酸类物质。O₃/H₂O₂氧化降低了类腐殖质物质的荧光强度，但DOM降解受限于臭氧与富含电子有机物的反应特性；而O₃/H₂O₂-Fenton联合氧化能大幅降低总荧光强度，有效去除类腐殖质。FT-ICR MS结果表明，O₃/H₂O₂氧化去除了部分CHO类、CHON类DOM，但对CHOS类、CHONS类DOM的去除效果欠佳。多环芳烃和高度不饱和的化合物被臭氧降解为脂肪族类化合物，增加了CHO类DOM含氧量。O₃/H₂O₂-Fenton氧化对CHOS类、CHONS类DOM具有较好的去除效果，去除了大部分多酚化合物，生成具有含氧量更低和饱和度更高的DOM。同时，联合氧化极大地缓解了超滤膜污染，去除了大部分可逆污染和不可逆污染。

选择常用的聚结除油材料聚四氟乙烯（PTFE），将其表面负载聚苯胺（PANI），成功构建超疏水纤维，并将其与亲水棉（Cot）纤维编织成超疏水/亲水异质材料（PANI/PTFE-Cot）用于处理含油废水。结果表明，具有微/纳结构的PANI成功负载在PTFE上，苯胺的投加量和反应温度影响PANI/PTFE的疏水性能。当反应温度为25 ℃，苯胺投加量为0.2 mol/L时，其水接触角达到最大，为154°。当PANI/PTFE和Cot纤维数量比为2∶1时，除油效果最佳。与传统的聚结材料PTFE相比，超疏水-亲水PANI/PTFE-Cot异质聚结材料的品质因子提高了46.7%。

通过简单可控的电沉积方法制备了一种高性能MnO₂包覆Ti基电催化膜（MnO₂/Ti）。系统地表征了所制备的MnO₂/Ti膜形貌、元素含量、价态分布和电化学阻抗以及循环伏安交流测试，并考察了流速和电流密度对MnO₂/Ti膜水处理性能的影响。结果表明，MnO₂均匀分布在Ti膜表面，电沉积MnO₂可以显著提高Ti膜电化学活性，增强Ti膜电催化氧化性能，从而提升Ti膜自清洁能力。在电流密度为10 mA/cm²，流速为1.5 mL/min的工作条件下，乳化油的去除率高达91%。此外，MnO₂/Ti膜具有良好的稳定性和可重复使用性能。氧化机理表明，MnO₂/Ti膜在电催化处理过程中具有直接和间接氧化活性，MnO₂涂层可提高Ti膜的直接氧化能力和·OH、O₂ ^·-产量。

为了提高强乳化含油污水的破乳处理效率，以超支化聚乙烯亚胺（HPEI）和复合脂肪酸单体FO-1为主要原料制备了一种超支化聚合物破乳剂HPO-1，采用红外光谱图和核磁¹HNMR谱图对其结构进行了表征，评价了其界面活性，考察了破乳剂投加量、温度、沉降时间和污水矿化度对HPO-1破乳效果的影响，并与现场用破乳剂XCP-16S的性能进行了对比。结果表明：HPO-1的界面活性和破乳性能均明显优于XCP-16S，当HPO-1投加量为50 mg/L，温度为30 ℃，沉降时间为30 min，污水矿化度为8 350 mg/L时，其脱油效率可以达到90.8%，破乳处理后水相中HPO-1的残留量小于0.5 mg/L。HPO-1对海上A油田某采油平台强乳化含油污水的现场破乳处理效果较好，沉降时间大于30 min后，脱油效率即可以达到90%以上。研究结果表明HPO-1能够满足强乳化含油污水快速高效破乳处理的需求。

管式油水分离技术具有占地面积小、分离效率高、成本低等优点，基于管式油水分离原理，设计一种Y型管式油水分离结构，利用Fluent数值模拟软件，采用标准k-ε湍流模型和Mixture多相流模型，对Y型管内部流场特性以及外部参数对分离效率的影响进行了研究。结果表明，Y型管对流体扰动小，内部流场特性稳定不易产生涡流，能够实现油水分离，支管与主管交汇处存在油水分离现象；油水分离效率随着油滴粒径的增大而逐渐提高，油滴粒径越大越利于油相上浮聚集在Y型管上层，能有效提高油水分离效率；入口速度对油水分离效果的影响很大，速度越大，油相上浮时间越短，Y型管的分离效率越低；分离效率随支管分流比的增大而增大，当入口速度为0.5 m/s时，分流比超过0.4后，分离效率不再增加。研究结果为油水分离提供了新思路，可为Y型管的设计提供理论参考。

针对丙烯腈生产废水具有难降解有机物浓度高、总氮浓度高、毒性大、成分复杂的特点，采用“臭氧催化氧化+混凝沉淀+改进A/O”组合工艺进行处理，介绍了工艺流程、主要构筑物和设备设计参数、调试难点及方法，并对工程运行效果和成本进行了分析。运行结果表明，该工艺具有耐冲击负荷、运行稳定、管理方便的特点。丙烯腈生产废水采用本技术组合工艺处理后，出水COD、NH₃-N、TN、SS、总氰化物（TCN）分别稳定在34~97、0.3~2.7、9~26、8~23、0~0.1 mg/L，完全满足《石油化学工业污染物排放标准》（GB 31571—2015）表2间接排放标准要求，而出水中有机特征污染物丙烯腈则满足《石油化学工业污染物排放标准》（GB 31571—2015）表3排放限值要求，满足该区域集中污水处理厂接管标准。

湖北某牛磺酸生产企业废水处理工程，从企业生产工艺和废水水质特点出发，有针对性地采用“水解酸化+前缺氧+好氧生化+后缺氧+二沉”工艺处理该企业生产废水。进水平均COD、氨氮、总氮分别为956.8、50.6、99.1 mg/L时，出水平均COD、氨氮、总氮分别为73.6、1.6、12.2 mg/L，COD、氨氮、总氮平均去除率可分别达到92.3%、96.9%、87.7%，出水水质稳定，达到《化学合成类制药工业水污染物排放标准》（GB 21904—2008）中新建企业水污染物排放浓度限值。采用渐减曝气和风机变频控制，能耗显著降低，单位水量运行费用为1.60元/m³。

能量回收装置能够降低反渗透海水淡化系统的比能耗与运营成本，是重要的核心节能装备。预设进水流量与回收率均相同的反渗透海水淡化系统，提出无透平单级、单透平单级、双透平双段、单透平段间增压这4种组合工艺，对反渗透系统进行工艺路线设计和设备选型研究。为验证组合工艺的性能，选取两种计算方式对系统比能耗进行分析。结果表明，能量回收技术能够降低系统比能耗，通过对透平式能量回收装置进行优化组合，特别是双透平双段式和单透平段间增压式的组合工艺能够大幅降低系统比能耗和综合成本。