提高工业生产过程中换热设备的换热效率对节能减排有着重要意义，抑垢阻垢是提高换热效率的有效途径，也是当前能源动力工程领域达到“双碳”目标的重要手段。磁场、超声场、高压静电场等物理场抑垢阻垢技术具有操作简单，杀菌灭藻，不停机处理，不产生化学废液等优点。首先，介绍了恒定磁场和高频电磁水处理技术抑垢阻垢的研究现状，并详细讨论了不同工况下磁场的最佳阻垢频率/频段；其次，介绍了国内外超声场和高压静电场在抑垢阻垢方面的最新研究成果，超声场的空化作用及预处理作用，能够提前过滤去除污垢，高压静电场处理后，垢层变得疏松，形貌和特性均发生改变；最后提出了磁场、超声场、高压静电场等物理场抑垢阻垢存在的不足，并对未来关于物理场抑垢阻垢研究在协同作用和分子动力学模拟方面进行了展望。

煤矿开采必然伴随大量矿井水的生成，其中高矿化度矿井水占比逐年上升。研究高矿化度矿井水的处理与利用，有助于缓解煤矿缺水的现状，提高绿色矿山建设和清洁生产水平。对矿井水零排放处理流程中的深度脱盐工艺进行阐述，对处理系统存在的工艺流程长、能耗大、成本高等问题进行总结，并对比分析脱盐领域的前瞻性处理技术。在膜浓缩工艺方面，介绍了基于传统反渗透的改进技术、正渗透技术和膜蒸馏技术。针对分盐结晶工艺的前瞻性技术，对比了共晶冷冻技术、超临界脱盐技术、加湿-除湿技术以及光热脱盐技术。通过对高矿化度矿井水现有处理技术和前瞻性技术的比较，为高矿化度矿井水处理技术的发展提供指导，继而推动高矿化度矿井水的大规模、低成本和高效处理，以应对煤矿开采过程中高矿化度矿井水带来的挑战，促进煤炭行业的可持续发展。

光催化技术在工业废水处理中展现出极大潜力，开发在可见光下高效的光催化剂成为了目前废水处理领域研究的热点。Bi₂O₃具有特殊的电子结构和良好的光吸收性能，使其在光催化领域表现出极大的应用潜力。介绍了Bi₂O₃基催化剂光催化机理，并在此基础上综述了Bi₂O₃的多种改性策略，包括掺杂、负载、表面修饰和与其他纳米材料复合等，同时详细总结了其在光催化领域的最新研究进展；然后对Bi₂O₃基复合光催化剂在有机物降解、重金属离子去除和抑制有害微生物3个方面的应用进行了总结，并对Bi₂O₃基复合光催化剂重复回收利用方法进行了归纳和评述；最后对Bi₂O₃基复合光催化剂存在的问题及未来的发展方向进行了总结和展望，旨在为开发高效、稳定和廉价的Bi₂O₃基复合光催化剂提供参考。

全氟/多氟烷基化合物（Per- and polyfluoroalkyl substances，PFAS）是一种持久性有机污染物，化学性质稳定，难以降解。目前水和土壤等环境介质中均能检出PFAS，且PFAS能由食物链累积至人体，毒害生殖和免疫等系统，因此如何高效降解PFAS受到广泛关注。碱性水热法（Hydrothermal alkaline treatment，HALT）利用亚临界水（170~350 ℃，2~22 MPa）在强碱性条件下产生·OH，再利用·OH攻击PFAS中的羧基或磺酸基，实现PFAS的脱羧基或磺酸基、水解脱氟，是一种高效、低能耗和低成本的PFAS处理工艺。总结了HALT对PFAS的降解、脱氟效果，以及反应条件（如碱浓度、反应温度、催化剂和环境基质等）对HALT降解PFAS的影响；阐述了HALT工艺降解PFAS的脱羧-羟基化-消除-水解路径；综述了HALT工艺处理水性成膜泡沫废水、修复受PFAS污染的土壤和水体、再生吸附PFAS饱和的活性炭和处理蓄积PFAS的宽叶香蒲等实际工程的效果；展望了HALT工艺的未来研究方向，为推动HALT处理PFAS的发展提供一定的理论指导和技术参考。

向水环境排放过多的磷会危害环境和人体健康，同时导致磷资源的浪费。微藻除磷作为一种可以回收资源的污水深度处理方式，受到了国内外学者的广泛关注。然而，目前的研究还未揭开微藻除磷机理的全貌，也未开发出微藻的全部除磷潜力。对微藻除磷的优势进行了综述，基于现有研究成果论述了微藻除磷的机理，重点阐明了微藻除磷过程中“磷库”状态和“磷流”方向，并总结了微藻各种培养方式在除磷方面的优势与弱点。微藻除磷从机理上看，是生物质合成、化学沉淀、过量吸收和表面吸附这4种除磷机制共同作用和互相竞争的结果；从工艺模式上看，藻菌共生模式及光合兼养的营养模式是当前污水微藻除磷工艺的较佳选择。

吸附法除磷具有效率高、吸附材料可再生等优点，被认为是一种有效的深度除磷方法。开发具有特定氢键受体官能团、高络合能力和特殊形态的吸附材料，是提升吸附剂除磷能力及选择性的有效途径。综述了金属（氢）氧化物、层状双金属氧化物、金属有机骨架（MOFs）、自然/改性矿物、碳基材料、MXene、聚合物7种类型吸附除磷材料的优缺点和吸附除磷特性，并对其常用的合成方法进行介绍。在此基础上对其改性方法进行总结，包括金属/金属氧化物材料改性法和磁性材料改性方法，此外对机器学习在除磷吸附材料改性中的应用前景进行总结。最后从磷酸盐的酸碱特性、吸附剂的几何形状、金属络合能力3方面讨论了磷选择性吸附的机理，并对未来制备高选择性除磷吸附材料的研究方向进行了展望。

污水处理厂水量、水质、温度等设计参数与实际运行情况有所差异引发超量碳排放现象，对此，依据污水处理厂一级A出水标准的能耗构成数据，分析间接碳排放的主要影响因素，提出提升环节流量与扬程管理、曝气流量与强度管理、混合搅拌强度管理等低碳运行策略。实际应用案例表明，8座污水处理厂应用低碳运行策略实现“降本增效”，间接碳排放减排效果显著；电耗从3.837 7×10⁷ kW·h/a降低至3.348 5×10⁷ kW·h/a，其造成的碳（以CO₂计）排放由3 424.0 t/a降低至2 987.5 t/a，降幅达12.7%；除磷药剂用量从4 491.1 t/a降低至3 751.9 t/a，碳源药剂用量从5 145.6 t/a降低至2 013.4 t/a，总药耗引起的碳排放量由5 084.9 t/a降低至2 488.3 t/a，降幅达51.1%，减排效果显著，项目收益大幅提升。此外，低浓度进水污水处理厂的低碳运行评价等级提升为三级，但对进水总氮高、使用高耗能工艺设备、工业水占比较高的污水处理厂提升效果不明显，需采用碳捕捉、厌氧消化-热电联产、自养脱氮、反硝化除磷、污水潜热回收与利用等技术方可实现低碳运行。

电容去离子（Capacitive deionization，CDI）作为一种新兴的海水淡化技术，具有低成本、低能耗和无二次污染等特点，在水处理领域展现出巨大的应用潜力。然而，电极腐蚀问题已成为限制CDI技术实际应用的主要难题。针对这一问题，详细阐述了不同类型电极材料的腐蚀机理，说明了运行参数变化和电解液性质对CDI系统电极腐蚀的影响，并探讨腐蚀对电极材料性能和使用寿命的潜在危害。此外，从装置构型的设计、电极材料的改性和操作参数的优化等方面总结了减缓CDI系统电极腐蚀的策略，最后讨论了未来CDI技术抗电极腐蚀可能的研究方向。今后，开发具有卓越抗腐蚀性能的电极材料，并不断改进装置构型和优化操作参数将推动CDI系统电极抗腐蚀性能，拓宽CDI在水处理领域的应用。

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。

高浓度氨氮废水排放量大、毒性强，对环境的污染问题突出。吹脱法具有氨氮去除效率高、操作简便、可实现氨氮资源化回收的优势，合理运用该工艺对处理高浓度氨氮废水具有重要意义。在介绍氨吹脱原理的基础上，分析了pH、温度、气液比3个关键因素对氨吹脱效率的影响规律；从提高氨氮去除效率及降低运行成本的角度回顾了近年来发展的新型氨吹脱工艺；重点分析了将氨吹脱与物理化学或生物处理联用的结合工艺，在去除氨氮的同时实现其余污染物的削减或工艺的强化。最后针对氨吹脱研究目前存在的问题提出展望，认为该工艺未来应面向更加高效化、数字化、集成化及经济化的趋势发展，为今后开展相关研究及应用提供了思路。

半导体行业废水水质复杂，携带大量重金属、有毒氰化物、氟化物、氮、磷等污染物，同时具有可生化性差、C/N低的特点，难以直接采用生物方法处理。某高新技术产业园区污水处理厂采用“格栅+曝气沉砂池+高效沉淀池+改良型A²/O+MBR+接触消毒池”的处理工艺，探究了该工艺实际运行5个月期间的进出水水质变化情况。运行结果表明，该处理工艺对进水中污染物均具有较好的去除效果，运行期间出水悬浮物、COD、NH₄ ⁺-N、TN、TP和氟化物等污染物分别维持在4、26、1、8、0.1、1.5 mg/L以下，始终满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A类标准。此外，水处理电费约0.536元/m³，药剂费用约0.220元/m³，直接运行成本约0.756元/m³。

煤矿矿井水是重要的非常规水源，矿井水的资源化利用对缓解矿区水资源短缺和环境保护具有重要意义。分析了矿井水的来源和水质特点，综述了含悬浮物、高矿化度、酸性和含特殊污染物等不同类型矿井水的主要处理技术，总结了各处理技术的特点和存在问题。大部分矿井水都含有一定量悬浮物，且水质水量变化较大，应着力提高井下水仓和地面调节池的预沉作用，开发和完善矿井水井下处理技术，结合自动化、智能化，实现无人值守；随高矿化度矿井水数量不断增加，其处理技术已成为矿井水处理领域的研究重点，应强化预处理，开发高效除硅除硬技术，引入能量回收装置，结合新能源和可再生能源开发绿色节能耦合脱盐技术，整体优化零排放工艺，降低浓盐废水处理成本；酸性和含特殊污染物矿井水是目前矿井水处理中的难点，应采取分布式高效定向处理技术，探索耦合工艺和自然修复治理。在国家政策引领下，矿井水处理技术将朝着更加节能、高效、智能和环保的方向发展。

对比研究了单独臭氧（O₃）氧化、O₃/单过硫酸氢钾（PMS）氧化和O₃/过氧化氢（H₂O₂）氧化3种工艺预处理磷化废水的效果。通过对不同工艺处理后出水COD、UV₂₅₄和三维荧光光谱分析，研究不同高级氧化工艺对磷化废水出水水质的影响及去除途径。研究表明，增加臭氧投加量和添加适量的PMS、H₂O₂都可以提高对磷化废水出水中有机污染物的去除效果。废水初始COD （130±20） mg/L、反应120 min、O₃投加量7.65 mg/min时，单独臭氧氧化工艺，COD的去除率仅为37%；O₃/PMS氧化工艺，PMS投加量2 g/L，COD的去除率为45.65%；O₃/H₂O₂氧化工艺，H₂O₂（质量分数30%）投加量为0.5 g/L，COD去除率达到58.3%。3种工艺中O₃/H₂O₂对磷化废水中COD去除效果最好，O₃和H₂O₂协同产生更多强氧化性自由基，提高了反应体系的氧化能力。3种工艺对废水中的芳香族化合物及荧光类物质均有明显的降解作用，单独O₃氧化和O₃/PMS氧化工艺主要是将废水中类蛋白等物质降解为类富里酸和类腐殖酸类物质，O₃/H₂O₂氧化工艺可以对类富里酸和类腐殖酸类物质进一步降解。

以铁尾矿为主要原料，粉煤灰为辅料，制备了铁尾矿陶粒，并通过原料配比实验和正交实验优化制备工艺参数。依据吸附等温模型、热力学参数和动力学模型拟合及XRD、SEM、FT-IR表征分析了铁尾矿陶粒对磷的吸附过程及吸附机理。结果表明，铁尾矿与粉煤灰质量比为9∶1，预热温度400 ℃、预热时间10 min、焙烧温度900 ℃及焙烧时间20 min时，制备得到的陶粒对磷的吸附率最高，达到了98.81%。Freundlich等温吸附模型和准一级反应动力学方程能更好地描述其吸附过程，铁尾矿陶粒对磷的吸附属于非均质表面的多层吸附，兼具物理扩散与化学吸附的特点，理论最大吸附量为1.68 mg/g；且铁尾矿陶粒对磷的吸附是一种自发的吸热过程。表征结果表明，铁尾矿陶粒表面粗糙，介孔结构丰富；主要晶体矿物为钙铝黄长石，吸附磷后有新的物相产生，附着在陶粒表面，并且多处波峰都有不同程度的减弱，推测铁尾矿陶粒对磷的吸附机理可能是表面的钙、镁等离子与磷酸盐反应生成Ca₃（PO₄）₂等沉淀，并有羟基等离子与磷酸盐发生配体交换作用。

基于某12寸半导体超纯水中试线，对超纯水系统各处理单元总有机碳（TOC）去除过程及有机组分分子质量分布情况进行了跟踪检测，探究了有机碳紫外降解（TOC-UV）装置照射强度、水力停留时间和有机物分子键能对水中典型痕量有机污染物去除效果的影响。结果表明：两级反渗透（RO）系统可去除98.5%的TOC，一级RO产水中含有97.3%分子质量低于350 u的中性小分子物质；在一定范围内提升紫外光照射强度与水力停留时间可提升对小分子有机物的去除效果，2.46 mW/cm²的185 nm紫外灯对TOC去除效果最好，水力停留时间为40 s时TOC去除效率最佳；UV对有机物的降解效果明显受物质键能影响，TOC-UV对具有较高键能的小分子有机物（如尿素728 kJ/mol）的去除率较低。

传统水质监测手段耗时长、成本高且数据时效性差，污水处理系统参数反馈和调整周期长，在人工智能迅猛发展的背景下，构建基于数据驱动的水质预测技术有重要意义。从大数据收集与处理层面出发，梳理了国内外水质数据收集、清洗策略以及特征工程等方法的特点和应用状况。在此基础上介绍了不同类型水质预测模型的预测效果与特点，统计回归模型、机器学习模型和深度学习模型都展现出一定的优势，但不同数据集质量上存在显著差异，难以获得普适的预测模型。结合大数据特征和数据集质量，采取合理的数据预处理手段，应用不同类型的预测方法或组合，可以显著提高模型预测准确性。最后综述了现阶段水质预测模型的应用现状、存在的问题以及未来发展方向，以期为水质预测模型研究、开发与应用提供参考。

我国水产养殖业正朝着高密度、集约化的方向发展，而养殖水体中NH₄ ⁺-N、NO₂ ^--N、NO₃ ^--N的积累问题严重影响了水资源循环效率及水产品品质。异养硝化-好氧反硝化（HN-AD）菌群可以在较高溶解氧条件下去除养殖水体中的氮素，是净化养殖水质的关键核心。简述了具有HN-AD功能的微生物分类现状，阐述了具有HN-AD功能的微生物群落特征，分析了HN-AD菌在耐盐、降解农药和去除抗生素等方面的拓展效能，同时探究了基于环境因子的HN-AD过程调控效率，最后预测HN-AD技术在未来的发展方向。在可持续发展与“碳达峰”双重目标的驱动下，HN-AD技术正朝着更高效、可持续性和低碳排放的方向发展，助力水产养殖业不断提高水循环利用率和养殖密度。

黑臭水体底泥内源污染的有效治理已成为我国生态文明建设的重要工作。植物修复技术应用较广泛，微生物菌剂因不外加化学药剂而逐渐被认可。采用微生物强化植物修复技术净化黑臭水体，考察单一微生物、单一植物、微生物-植物联合对底泥中氮、磷等内源污染物的去除效果。结果表明：脱氮解磷菌和植物联合技术表现出对TN和TP等污染物较好的去除效果，反应器运行56 d后，底泥中TN和TP的去除率分别为43.59%和52.10%，较单一微生物组分别提升8.74%和5.27%，较单一植物组分别提升19.47%和9.76%；微生物与植物协同作用，可增大底泥中氮、磷的释放和吸收速率，促进氮、磷循环。微生物高通量测序结果表明，微生物-植物体系中优势菌门为变形菌门（Proteobacteria，相对丰度54%），优势菌纲为γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria，相对丰度49%），优势菌属为空洞菌属（Cavicella，相对丰度10%）。微生物强化植物修复技术可为黑臭水体底泥内源污染的治理提供技术支撑。

某火电厂循环冷却排污水经净化处理后再次回用，但净化处理系统反渗透（RO）膜单元运行中出现故障，存在反渗透段间压差快速上升，产水率和脱盐率下降等现象，通过对反渗透进水水质分析、循环冷却系统水源变化分析、膜元件标准测试、膜元件解剖、膜片染色试验、污染物灼烧失重分析和污染物成分鉴定等工作分析RO膜单元运行故障原因。结果表明，采用城市中水作为循环冷却系统补水后，经循环冷却系统浓缩后的排污水中有机物、钙镁离子、磷酸根离子和碱度等含量偏高，是造成反渗透膜污堵的主要原因，膜污染物以磷酸盐无机污垢为主要成分，有机污垢为次要成分，同时伴随硅垢、铁垢等污垢物。采取增加碱加药装置和非氧化杀菌剂加药装置、修复硫酸加药装置、对现有反渗透膜进行彻底离线化学清洗等措施，使反渗透系统恢复正常运行，有效解决了运行中反渗透膜频繁污堵问题。

炼化企业停工大检修期间无组织排放大量高浓度污水，对综合污水处理厂的正常运行构成严重冲击。将宏观污染指标与微观污染组成相结合，从污染负荷、体系稳定性、污染组成及生物毒性4方面，对清洗污水和清洗-钝化混合污水两类典型大检修污水进行水质特性综合分析。清洗污水和清洗-钝化混合污水均表现出极高的有机污染负荷、悬浮态和胶体态污染物、体系稳定性以及较强的急性生物毒性。清洗污水和清洗-钝化混合污水的有机污染组成复杂，两者的极性污染物组成均以O _x S₁类为主，前者以O₃S₁类污染物相对丰度最高，推测源自磺酸盐类表面活性物质；后者以O₄S₁类污染物相对丰度最高，推测源自烷基硫酸盐类或硫酸酯盐类表面活性物质。两者的弱极性污染物组成差异较大，清洗污水以醇醚类、醚类和石油烃类为主，而清洗-钝化混合污水则主要是小分子杂环类、芳香烃类和酚类。对两类典型大检修污水水质特性的分析研究可指导大检修污水预处理工艺开发，为炼化企业大检修期间综合污水处理厂的稳定运行提供支持。