纺织印染行业是废水及污染物排放量最大的工业行业之一，同时也是能源密集及碳排放高的行业；废水低碳治理已成为纺织印染行业可持续发展的重要路径。在分析印染废水处理工艺温室气体排放特征的基础上，提出依据染化料助剂推定的碳排放潜势概念；针对纺织印染废水处理工艺复杂及水质时变性大的问题，建立了基于碳氮物料平衡的废水处理工艺碳排放精准核算方法。面向废水低碳处理运行需求，总结了纺织印染废水低碳治理技术进展及发展方向。

纳米零价铁（nZVI）因其高比表面积、高反应活性和强还原性能，在水处理领域具有广阔的应用前景。阐述并比较了nZVI常用的4种制备方法，主要包括液相还原法、碳热还原法、绿色合成法及机械球磨法；针对nZVI容易团聚、氧化等问题，介绍了负载改性、双金属改性、硫化改性、表面改性等4种nZVI的改性方法；重点分析了nZVI耦合几种常见氧化剂（O₂、H₂O₂、O₃、PS等）去除难降解废水的机理，并对nZVI在水处理领域的研究趋势和发展方向提出了展望。

短程反硝化可以将硝酸盐部分还原并实现亚硝酸盐的积累，是厌氧氨氧化反应获取亚硝酸盐底物的重要途径，在污水高效低耗脱氮中具有较大的应用潜力，成为近年来的研究热点。首先从短程反硝化的生物过程及相关微生物菌群类型方面介绍了短程反硝化的作用机制；随后针对碳源、C/N、环境条件、重金属等方面总结了影响短程反硝化过程的因素，并阐述了近几年短程反硝化工艺在实际污水脱氮过程中的工艺研究；最后，探讨了现阶段短程反硝化研究过程中存在的问题，并对工艺的优化启动策略进行了展望，以期为该工艺在污水脱氮中的进一步发展和应用提供理论支撑。

电容去离子技术（Capacitive deionization，CDI）是一种新兴的电化学硝酸盐脱除技术，具有结构和操作简单、成本低、能耗低、对环境友好等优点，但存在吸附容量不足、选择性较差、脱盐能力有限等问题。针对CDI存在的问题，国内外学者在CDI装置结构优化及电极材料改性方面进行了深入研究。介绍了CDI装置在膜电容去离子技术（MCDI）、流动电极电容去离子技术（FCDI）、电容-电催化耦合技术等结构优化方面的研究进展。电极材料改性研究进展主要从树脂类涂覆、表面改性、金属氧化物/氢氧化物掺杂、结构调控等方面进行了介绍。通过CDI装置结构优化和电极材料改性，提高了电容去离子技术去除硝酸盐的性能，扩大了其去除硝酸盐的适用范围，使得电容去离子技术在去除硝酸盐方面有十分广阔的应用前景。最后针对提高选择性与去除率、提高电极吸附容量、增强电极可持续利用性、实际应用等方面提出相应建议，以期为CDI的进一步发展提供参考。

随着工业的迅速发展，含有大量难降解有机污染物的生活生产废水被排入水体，对人体健康与环境产生严重威胁。基于过硫酸盐的高级氧化技术在处理难降解有机废水上有着突出表现，而采用单原子催化剂能最大限度地利用金属原子，减少金属离子溶出，在活化过硫酸盐降解有机污染物中有很好的应用前景。综述了单原子催化剂的制备方法，并阐述了各种方法的优缺点。分别论述了Fe、Co、Mn和Cu等金属单原子催化剂活化过硫酸盐降解有机污染物的应用，并总结了单原子催化剂活化过硫酸盐的机理以及单原子催化剂活化过硫酸盐体系对有机污染物的降解机理。最后对单原子催化剂活化过硫酸盐降解有机污染物未来的发展做出了讨论及展望。

膜分离具有常温下可操作、分离效率高、对环境友好等特点，已在水处理领域得到了广泛的应用。然而悬浮物或可溶性物质形成的膜污染，限制了膜技术的进一步发展。光催化膜能利用光催化剂将膜上的污染物高效降解，提高膜分离效率和抗污染性能。基于此，首先介绍了用于制备光催化膜的光催化剂种类，包括金属氧化物、石墨相氮化碳、铋系材料和新型二维材料；综述了具有自清洁能力的光催化膜的两种构筑方法，成品膜的表面修饰和聚合物基质共混，并揭示膜的分离机制；列举了光催化膜在处理含染料、抗生素、新兴污染物等不同行业废水中的应用，并对其未来发展做出了展望，为高抗污染膜材料的开发提供了一定的参考。

在电子级超纯水的生产过程中，痕量H₂O₂主要由真空紫外线降解器产生的羟基自由基复合而成，会影响半导体材料清洗的某些特定工艺。将复相纳米催化技术应用于电子级超纯水制备系统，可以有效去除超纯水中微污染H₂O₂，是促进含O—O键活性氧物种快速解离的绿色清洁技术。简要阐述了微污染H₂O₂的产生及对半导体材料清洗工艺的影响，着重分析了Ⅷ族过渡元素中铂系金属纳米粒子对H₂O₂催化解离的反应途径和作用机理。还讨论了金属表面吸附构型、吸附能、电子结构以及载体化学性质、水中卤族阴离子等因素对纳米粒子强化去除特性的影响，综述了Ⅷ族过渡金属在超纯水生产、检测以及半导体工艺辅助系统的应用与研究进展，为超纯水新型反应体系的构建和水处理材料的研发及应用提供参考。

含磷废水的大量排放使水体富营养化，最终导致区域水质恶化。为有效去除水中的磷酸盐，以硝酸锌、硝酸锰为原料，三乙醇胺/水为溶剂体系，采用水热法合成ZnO和层状锌锰氢氧化物（ZnMn-LDHs）纳米吸附材料，利用SEM、XRD、Zeta电位仪、FT-IR对纳米材料进行表征，并考察了纳米吸附材料对磷酸盐的去除性能。结果表明：n _Zn∶n _Mn是影响ZnMn-LDHs向ZnO纳米材料转变的主要因素；ZnO和ZnMn-LDHs对磷酸根的吸附均符合Freundlich等温吸附模型及准二级动力学模型；相同条件下，ZnMn-LDHs对磷酸根的吸附性能优于ZnO；通过0.01 mol/L的NaOH脱附可实现材料的再生，6次循环利用后，ZnO和ZnMn-LDHs对磷酸根的去除率仍可达80%以上。

磷超标的水产养殖尾水易导致受纳水体富营养化，而目前常用处理方法存在二次污染、费用高、稳定性较差等弊端。生物炭作为经济除磷材料已被广泛研究，但缺乏其处理实际养殖尾水的基础数据。制备了4种生物炭，即杉木生物炭（WBC）、菌渣生物炭（VBC）、鳗鱼粪便生物炭（MBC）及改性杉木生物炭（SBC），并研究其对淡水养殖场尾水、淡水养殖场尾水浓缩水及海水养殖尾水中磷的去除效果。结果表明，生物炭对TP的去除效果随着投加量的增加而提高，SBC处理效果最优，VBC次之，WBC除磷能力较差，而MBC则会释放磷。SBC对3种养殖尾水中活性磷的吸附在30~60 min后达到平衡（去除率76.78%~93.07%），而对有机磷的去除率仅为14%~17%；SBC对不同形态磷的吸附过程均可用拟二级动力学模型拟合，且吸附活性磷的机制主要为配体交换和化学沉淀。该研究有望为生物炭处理实际含磷废水提供指导，促进生物炭及其改性材料从基础研究走向实际应用。

为解决电化学法除垢存在的电极频繁清理及效率低下的问题，开发了电极水平排列的新型电化学水软化反应器，设置从阴极区进水，从阳极区出水，利用水流和气泡运动推动OH^-扩散，强化CaCO₃在溶液中成核。通过优化电流密度、流速和进水硬度强化电化学水软化反应器内CaCO₃在溶液中的成核，在流速为2.7 L/h、电流密度为80 A/m²、进水硬度（以CaCO₃计）为400 mg/L时，软化效率可达到155 g/（h·m²），硬度去除量可达到150 mg/L，电流效率可达到50%，去除单位质量CaCO₃能耗为15 kW·h/g，有效地降低了阴极清理频率。

采用复合改性剂〔NaOH或Al（OH）₃+粉煤灰〕在高温下对钢渣进行改性，探究了碱熔融温度、碱熔融时间及碱掺量等因素对改性钢渣吸附铅离子性能的影响，并结合XRF、XRD、SEM和BET等测试方法，对改性钢渣的化学成分、矿物组成、微观结构及孔径进行分析，并考察了最优条件下制备得到的改性钢渣的重金属浸出毒性，对铅离子吸附的再生性及选择性。研究结果表明，在碱熔融温度700 ℃，碱熔融时间4 h，钢渣、粉煤灰和碱性改性剂Al（OH）₃质量比100∶10∶20条件下，吸附铅离子效果最佳。改性钢渣没有生成新的晶体，只是破坏了钢渣中原有的晶体结构，生成了具有一定活性的多孔硅酸铝盐，表面松散堆积细小熔融颗粒，孔径集中分布在5~20 nm，在孔的吸附、化学沉淀和离子交换等反应共同作用下，对废水中铅离子的吸附率达98.15%，且具有较好的再生性和选择吸附性，是一种绿色安全的重金属离子吸附剂。

将低共熔溶剂（DES）接枝到金属有机框架ZIF/磁性还原氧化石墨烯（MG）制备了一种复合吸附剂（DES@ZIF@MG），用于吸附水中甲基苯丙胺。采用SEM、FT-IR、BET、VSM、TGA等表征研究复合材料的微观形貌及理化性质。通过吸附动力学、吸附等温线以及吸附影响实验（pH、离子浓度和腐殖酸）探究吸附剂对甲基苯丙胺的吸附性能及机理。结果表明：吸附剂DES@ZIF@MG对甲基苯丙胺的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir等温模型，说明吸附过程是以化学吸附为主导的能量均匀吸附。结合XPS表征进一步分析，DES@ZIF@MG对甲基苯丙胺的吸附过程中主要存在氢键作用、π-π作用、静电作用以及螯合作用。

大多数合成缓蚀阻垢剂对环境的有害影响是研究环保型提取物的动机。采用红外光谱（FTIR）和紫外可见光谱（UV-vis）研究了蚕沙提取物（SSE）的主要成分；采用电导率、静态阻垢法，结合扫描电镜（SEM），研究了SSE作为阻垢剂在氯化钙盐溶液中的阻垢效果；采用电化学阻抗技术（EIS）和动电位极化曲线（PDP）研究其在模拟冷却水中的缓蚀性能。结果表明：SSE的主要成分为叶绿素；当SSE质量浓度达到30 mg/L以上时，对碳酸钙、硫酸钙的阻垢率都在90%以上，SSE可以抑制碳酸钙的过饱和，延长成核时间，并会使钙垢的晶型发生变化；SSE在盐溶液中对Q235钢具有良好的缓蚀效果，其缓蚀机理为SSE在Q235钢表面形成一层保护膜。SSE能起到阻垢、缓蚀双重作用，是一种潜在的新型、环境安全的缓蚀阻垢剂，适用于冷却水系统。

米氏凯伦藻是引发赤潮的经典赤潮微藻，会造成水体环境污染甚至是水中动植物死亡。将膨胀珍珠岩（EP）作为漂浮性载体，采用水热合成法、简易包衣法和海藻酸钠固定法3种方法合成的漂浮性光催化剂，并探究3种方法合成的漂浮性光催化剂对于米氏凯伦藻的抑藻作用。结果表明，水热合成法制备的漂浮式光催化剂对于米氏凯伦藻的抑藻作用最为有效，实验进行4 h后藻类去除率达到80%以上；漂浮式光催化剂作用1 h后米氏凯伦藻体内叶绿素a含量和可溶性蛋白质含量急剧下降，表明米氏凯伦藻的光合系统受到破坏，藻细胞失去了能量来源，而蛋白质含量的降低也使得藻细胞的代谢活力下降。该研究为光催化技术应用于赤潮治理提供了一定的理论依据。

以价格低廉、亟需大规模高值应用的煤气化细渣为载体，采用浸渍-煅烧法制备负载铁的煤气化细渣活性炭（Fe/MAC）催化剂，并以未加铁的煤气化细渣活性炭（MAC）为对照，对模拟苯酚废水进行处理实验研究。用扫描电镜（SEM）、比表面积及微孔分析仪（BET）、X射线光电子能谱仪（XPS）对催化剂进行表征，并系统研究了不同反应时间、反应温度以及催化剂投加量对苯酚去除率的影响。结果表明，通过浸渍-煅烧法将铁成功负载到了MAC上，基于Fe/MAC/H₂O₂非均相Fenton体系去除苯酚最佳条件为Fe/MAC催化剂投加量为0.35 g、反应时长为5 h、温度为70 ℃。该研究结果为缓解传统Fenton法中铁对废水的二次污染和催化剂分离难的问题提供了新思路，拓展了煤气化细渣的高值应用，为苯酚废水的高效处理提供了新途径。

农村污水水量变化大，容易影响污水处理设施的正常运行，应用废砖构建农村污水处理型接户井能够实现污染控制前置，提高污水治理体系的稳定性，也能够实现农村建筑废弃物的资源化利用，前景广阔。但是，该技术的影响因素和参数选取尚不明确，影响其推广应用。为解决上述问题，采用小试和中试装置，结合材料表征、单因素分析和响应曲面分析等方法，对基于废砖的农村污水处理型接户井的废砖粒径影响、污染控制效果和参数优化过程开展研究。结果表明，基于废砖的农村污水处理型接户井具有良好的污水处理效果，0.5~<1.0 cm粒径的废砖碎块较为适用；填料高度、折流深度和跌水高度影响接户井的污染控制效果，随填料高度和折流深度的增加以及跌水高度的降低，污染物去除率升高；接户井在最优条件下的COD、悬浮物、氨氮、总氮和总磷去除率分别达58%、68%、60%、52%和58%，就地还田利用情景下填料高度宜为90 cm、折流深度宜为64 cm、跌水高度宜为12 cm。该研究可为农村污水的污染控制前置提供可行技术方案并为农村污水治理技术的进步提供参考。

随着工农业的发展，大量磷被排入自然水体，导致水体富营养化现象的发生。传统化学法和生物法无法有效去除水中低浓度磷酸盐，将吸附剂与超滤膜相结合，通过错流过滤的方式有望捕获并吸附水中低浓度磷酸盐。将白云石改性生物炭吸附剂（DO/BB）装载于聚偏二氟乙烯（PVDF）超滤膜中制备了PVDF-DO/BB复合膜，并考察了PVDF-DO/BB复合膜的微观结构、力学性能及对磷酸盐的吸附分离性能。结果表明，与纯PVDF膜相比，PVDF-DO/BB复合膜的表面粗糙度增加，亲水性变差；拉伸强度增强约23%，柔韧性也有所提升；当初始磷酸盐质量浓度为1.0 mg/L时，经PVDF-DO/BB处理后最低可降至0.16 mg/L，且在5次吸脱附循环后去除率依然>75%。通过吸附动力学和吸附等温线模型拟合，发现吸附过程主要受单层的化学反应控制，活性位点分布均匀。结合PVDF-DO/BB吸附磷酸盐前后的XPS分析，阐明吸附机理主要包括静电引力、内层单齿络合物的形成、内层双齿络合物的形成和羟磷灰石沉淀的生成。此外，PVDF-DO/BB可高效拦截大分子污染物，具有吸附-超滤双功能。

针对目前常用的蒸氨法和吹脱法去除煤化工废水中高浓度氨氮带来的能耗高、处理成本高、操作复杂等实际问题，对天然沸石进行改性，探究改性沸石对煤化工废水中高浓度氨氮的吸附性能和化学再生性能。结果表明，相较于未改性天然沸石，经300 ℃热处理与1.5 mol/L NaCl溶液协同改性后，沸石的比表面积由18.541 m²/g增加至32.198 m²/g，吸附容量提升了74%，NH₄ ⁺去除率达88.94%。吸附动力学和等温线分析表明，改性沸石对煤化工废水中高浓度NH₄ ⁺的吸附过程符合化学多层吸附过程。0.100 mol/L NaClO溶液对改性沸石再生效果最好，再生率高达94.5%，且可将再生NH₄ ⁺转化为无毒、无害的N₂，实现了沸石的高效、可持续再生，且无二次污染。

为了解决工业废水处理过程中分离效率低、运行能耗高的问题，设计搭建了一套新型的机械蒸汽再压缩（MVR）耦合中空纤维真空膜蒸馏系统，考察了耦合系统的运行特性，并开展了不同进料条件及长时间运行下系统对氯化铵溶液蒸发的试验研究。结果表明，当进料液氯化铵质量分数、进料液温度、进料液流量和真空侧压力分别为5%、75 ℃、10 m³/h和24 kPa时，产水速率和产水电导率基本稳定在45.9 kg/h和11.9 μS/cm，分离效率为99.9%，单位加热能耗（SHEC）为118.5 kW·h/t。随着进料液氯化铵质量分数的增加，产水速率减小，SHEC增加；而随着进料液温度和进料液流量增加，产水速率增加，SHEC减小。经过240 h运行试验，膜污染并未明显影响产水水质，但降低了产水速率，经膜清洗后，产水速率可恢复至原来的96.1%，该系统能够高效分离氯化铵溶液，回收能源，应用前景非常广阔。

复合式膜生物反应器（Hybrid membrane bioreactor，HMBR）是在膜生物反应器（Membrane bioreactor，MBR）中引入悬浮生物膜载体。利用高通量测序及相关分析软件筛选出具有降碳、脱氮、除磷功能的微生物，对比HMBR、MBR内微生物群落结构差异，结合两种反应器各自最优工况下对污染物去除效果，探究二者除污效能存在差异的原因。试验结果表明，HMBR的除污性能优于MBR，且MBR与HMBR污染物降解机制不同。HMBR拥有更优运行性能的原因在于HMBR内部拥有物种更加丰富、分布更加均匀、数量更多的微生物群落，相关功能菌在HMBR内增殖明显，尤其是悬浮填料的投加带来了功能菌的额外增量，从而提升了HMBR的污染物降碳、脱氮、除磷效能。

污水脱氮是污水净化处理的关键步骤之一。为去除水体中高浓度氨氮，于某化工污水中筛选出一株具有异养硝化-好氧反硝化性能的菌株鲍氏志贺菌（Shigella boydii Y5），通过单因素实验研究其最佳生存环境，并考察其应用于实际废水中的脱氮性能。结果表明，其最佳生存环境是碳源为蔗糖，C/N为10，pH为7，转速为140 r/min，此环境下生长的菌株Y5对初始质量浓度为1 000 mg/L氨氮废水具高效的脱氮能力，且菌株Y5为嗜盐菌。将菌株Y5应用于核酸废水，对氨氮和总氮的最大降解率达98.22%和90.27%。通过高通量测序分析废水脱氮过程中Y5菌株的作用和稳定性，结果表明，与只添加碳源处理组相比，添加碳源和菌株Y5处理组废水中微生物多样性水平出现显著性差异，表明Shigella boydii Y5在实际废水处理中有巨大应用价值。

针对油井采出废水中硫化物去除难的问题，采用分段递进式除硫工艺对油井采出废水经过UASB生物反应池和仿生池进行分段递进式回流处理。实验结果表明，采用分段递进式除硫工艺，调节采出废水中S/N为5.2∶2，补充一定量的HCO₃ ^-，设置回流比为2.7∶1条件下，采出废水中的硫化物（S^2-）去除率为95.8%，最大容积载荷6.46 kg/（m³·d）；硝酸盐（NO₃ ^--N）去除率达99.6%，最大容积载荷1.13 kg/（m³·d）。经SEM和XRD验证，硫代谢产物以单质硫（S⁰）为主，回收率83.8%，其次为SO₄ ^2-和S₂O₃ ^2-；硝酸盐代谢产物以N₂为主，产率72.4%，其次为NO₂ ^-。分段递进式除硫工艺不仅解决了采出废水中的硫化物去除难题，同时实现了资源回收（S⁰）和主要代谢终产物（如N₂）的无污染排放。

针对离心法无法准确检测海水基免混配聚合物压裂液的残渣含量，提出了一种抽滤法。通过与离心法中胍胶体系压裂液破胶后残渣的粒度分离范围进行对标，选择孔径适宜的过滤纸。同时研究了不同滤样量、蒸馏水清洗量以及石油醚清洗量对检测数据的影响，以确定最佳的操作条件。结果表明，利用孔径为38~45 μm的过滤纸、100 mL的滤样量、75 mL的蒸馏水量及100 mL的石油醚量，可得到平行性好、准确性高的检测数据，所测得的残渣质量浓度为188 mg/L，残渣得率为98.2%。此外，该方法对于1510、7130聚合物压裂液残渣含量的检测，依然具有良好的适用性。

针对某企业丁二烯法尼龙66盐生产废水生化出水，研发特定的臭氧催化剂，采用高效沉淀+前臭氧催化氧化+两级前置反硝化+后臭氧催化氧化处理工艺进行深度处理。运行结果表明，系统处理效果稳定，出水COD≤40 mg/L、氨氮≤2 mg/L、总氮≤5 mg/L，远优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A排放标准。生化池细菌培养期间，后臭氧催化氧化池对于氨氮、总氮平均去除率分别为81.1%、63.7%，表现出优异的同步去除氨氮、总氮性能，前臭氧催化氧化池对COD去除效果较好，平均臭氧消耗量与COD去除量的质量比为1.64∶1。高效沉淀+前臭氧催化氧化+两级前置反硝化+后臭氧催化氧化处理工艺处理丁二烯法尼龙66盐生产废水吨水运行成本4.86元，具有较好的经济性，为类似行业废水处理提供参考。

重介速沉工艺在煤矿采煤废水中应用广泛，其工艺特点是多变量、非线性和时变性。加药的精准程度影响重介速沉工艺出水指标和运行成本。AI人工智能软件作为一款数据科学工具，用数字技术取代了“传统人的经验和直觉”。与传统加药控制方式相比，采用AI人工智能加药系统，可以根据水量和水质，实时地精准调控加药量，保证出水水质平稳，可以实现提前对出水水质指标的预测。通过AI人工智能软件对现有重介速沉工艺进行数据分析，并寻找数据间的潜在关联，自主创建算法模型，并对其有效性进行验证，最终达到可用于指导生产的实验目的。在同样工控下对比，AI人工智能加药比传统加药节省药量13.5%，实现节能降耗；AI人工智能加药系统可以对连续增加的数据进行深度学习，不断自动校正模型参数，使控制更加精确。

为应对焦化废水不再用于熄焦补充水，在考察焦化项目并结合文献研究的基础上，提出焦化废水处理后直接排放工艺流程和间接排放工艺流程。间接排放采用“预处理—水解酸化—A/O生化—二沉池—活性炭加载高效沉淀池”的流程，可应用于原位提标升级改造，具有投入资金少、改造工期短、出水指标提升效果显著的特点；直接排放采用“预处理—水解酸化—A/O生化—二沉池—高效沉淀池—臭氧催化氧化—A/O生化—高效沉淀池”的流程，可应用于改扩建、新建项目，具有出水水质稳定、难降解有机物去除彻底的特点。对两种工艺流程设计的关键点和间接排放工艺流程的工程应用案例进行简要介绍，并根据工程应用中出现的问题提出“精细化运行管控”的建议。