从微生物生态学视角对短程硝化工艺进行系统重构，聚焦氨氧化菌（ammonia-oxidizing bacteria，AOB）与亚硝酸盐氧化菌（nitrite-oxidizing bacteria，NOB）在启动-维持-失稳全过程中的动态竞争机制，将持续选择压力作为解释短程硝化稳定性的核心线索，提出群落-过程耦合的分析框架。综述表明：短程硝化工艺启动阶段的关键在于非稳态扰动放大AOB增殖优势；维持阶段呈现结构动态-功能相对稳定的亚稳态特征，NOB常以低丰度或空间受限形式保留；当扰动累积削弱AOB优势时，NOB可快速回弹并触发由短程硝化（partial nitrification，PN）向完全硝化的临界转变。基于此，提出以“资源供给-生态位约束-群落反馈”为主线的运行策略要点，强调在工程尺度上通过窗口期管理提升系统韧性。进一步讨论将时间序列群落数据与关键运行参数对齐，识别短程硝化工艺的失稳边界，并提取预警信号，以支撑预测性调控与运行风险评估。

随着城镇化与工业化进程不断深入，含氮污染物的排放量持续增加，若不经有效处理直接排入自然环境，将加剧水环境氮素污染。当前，污/废水处理正处于由传统“以能耗能”的污染物削减向“减污降碳、协同增效”转型的关键阶段，绿色、可持续的脱氮技术已成为水污染控制的研究热点与前沿。基于此，全面分析了我国污/废水氮污染的现状，系统梳理了各行业含氮污/废水的水质特征，指出其普遍存在的浓度跨度大、种类多样、难降解等治理痛点。综述了物理化学法、生物法、电化学/生物电化学法及高级氧化法等先进脱氮技术的原理与适用场景，分析了各类技术的处理效能、优势及局限性，特别聚焦于高级氧化技术在难降解含氮污染物治理中的应用。指出未来应进一步发展低能耗、低药耗的生物脱氮工艺，加强电化学、高级氧化等技术与传统生物法的耦合，提升污/废水处理效能、降低处理成本，全面支撑国家水处理“双碳”战略与社会可持续发展目标。

臭氧氧化技术作为印染废水深度处理的有效手段，其规模化应用受限于臭氧传质效率低的核心瓶颈。膜接触反应器（membrane contactor reactor，MCR）通过构筑微尺度气液界面，可显著强化臭氧传质过程，兼具传质效率高与无二次污染等优势，但膜污染、材料成本及运行稳定性等问题制约了其工程化推广。系统综述了MCR强化臭氧传质机制的研究进展，介绍了气液界面传质原理与中空纤维膜反应器构型设计规律，解析了膜材料特性（疏水性PTFE/PVDF选择）、工艺参数（气液流速、跨膜压差、pH值）及传质模型对臭氧体积传质系数的调控规律，评述了MCR在印染废水处理中对染料高效脱除、有机物矿化及色度控制的应用效能。研究表明：优化后的MCR系统臭氧体积传质系数比传统鼓泡塔工艺高5~10倍，大幅强化了污染物降解动力学，但膜污染引发的通量衰减、溴酸盐副产物生成及成本效益平衡仍需突破。最后，提出未来研究需重点关注抗污染-耐腐蚀-低成本协同的多功能复合膜材料的理性设计、超重力场/电催化等多技术耦合的界面反应机制解析、基于过程模型的智能参数调控体系构建、中试规模的技术经济性与环境风险综合评价方法等方向，为MCR-臭氧工艺的工程应用提供理论依据与技术参考。

反硝化过程是污水深度脱氮的关键环节，其本质是微生物驱动的电子传递平衡过程。随着脱氮研究从宏观指标向微观调控转变，从电子流视角探究反硝化机制已成为当前研究前沿。系统综述了反硝化过程中电子流的理论基础，比较了异养与自养反硝化菌胞内电子传递路径及其能量分配特征，重点阐述了以醌池为核心的电子汇集与再分配作用。同时，从微生物种间相互作用角度总结了间接种间电子传递（IIET）与直接种间电子传递（DIET）机制，分析了混合体系中不同微生物在电子供体与电子受体利用过程中的竞争与协同关系。在此基础上，进一步讨论了碳源类型、pH、氧化还原电位及共存污染物对电子传递链及电子分配路径的影响机制。最后，针对当前电子通量原位量化手段匮乏等挑战，提出了多尺度原位表征技术突破、新型电子传导材料开发及智能化电子流调控模型的未来研究方向，旨在为实现低碳、高效的生物脱氮工艺提供理论基础与技术支撑。

在全球可持续发展挑战日益严峻的背景下，双极膜电渗析技术以其独特的优势，正逐渐成为推动化工和环境与资源管理领域变革的关键技术。该技术不仅在资源提取、污染控制和二氧化碳捕获等关键方面显示出显著的效率和经济效益，而且展现了在大规模商业应用过程中的巨大潜力。综述了双极膜的工作原理、制备方法及其在不同行业领域的应用，揭示了双极膜在促进工业过程绿色化和高效化方面的巨大潜力。列举了双极膜在资源回收、污染控制和二氧化碳捕获等关键方面的应用案例，展示了其在工业应用方面的前景，证明了其在资源回收、污染控制和环境保护方面的实用价值。

铁自养反硝化（iron-dependent autotrophic denitrification， IDAD）是一种在低碳氮比废水处理中具有潜力的生物脱氮技术。目前，不同研究所报道的IDAD菌群在群落结构上存在显著差异，其原因尚不明确。基于亚铁盐中阴离子类型可能是导致菌群结构差异的关键因素的假设，分别以FeCl₂和FeSO₄为电子供体，在相同接种污泥条件下富集获得2种IDAD菌群（R1和R2），系统比较了其在长期运行过程中的脱氮性能、胞外聚合物组成、铁氧化产物性质、微生物群落结构及功能基因分布特征。结果表明，R1具有更高的反硝化效率和Fe（Ⅱ）氧化活性，其菌群中Gallionella等关键铁氧化菌属的相对丰度显著高于R2，且菌群多样性更高。宏基因组分析进一步揭示，R1中与铁氧化和反硝化相关的功能基因丰度更高，而R2中则富集了更多与硫酸盐代谢和复杂有机物降解相关的菌属。此外，不同菌群的胞外聚合物（EPS）组分和铁矿物表面特性也存在明显差异。研究结果证实了亚铁盐类型对IDAD菌群结构组装与代谢功能具有显著调控作用，为优化其在实际废水处理中的应用提供了理论依据。

以北方某大型城市污水处理厂为研究对象，系统探究了进水水质异常变动对活性污泥微生物群落结构的影响特征及相应的调控策略。结果表明：进水冲击引起活性污泥微生物群落结构发生剧烈变化，变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）核心功能菌群的相对丰度分别下降了55.30%和44.35%，群落多样性降低，硝化功能减弱，出水氨氮浓度升高；与此同时，绿菌门（Chlorobi）SJA-28菌属等耐冲击菌群快速增殖，相对丰度较正常期增加了5.68倍，在一定程度上维持了系统对污染物去除能力，体现出活性污泥系统具有较强的抗冲击与自我恢复能力。通过实施缩短泥龄、增加乙酸钠与除磷药剂投加量等调控措施，可促进功能菌群的快速恢复，建议在实际运行中结合进水水质特征和温度条件等综合确定泥龄调控策略，提升污水处理系统应对冲击负荷的稳定性。

海口市江东水厂采用直接超滤工艺处理南渡江水制备饮用水，通过中试试验优化了过滤周期、反冲洗模式、化学强化反冲洗（CEB）加药量及周期等关键运行参数，并综合评价其在优化工况下的净水效能、膜污染特性及技术经济性。结果表明，当运行参数为过滤周期90 min，反冲洗模式采用“170 L/（m²·h）水通量-150 s气洗-10 s气水联合上反洗-10 s气水联合下反洗”的高强度短时间策略，CEB次氯酸钠加药量500 mg/L，CEB周期7 d时，系统对不同进水水质表现出良好的适应性与稳定性。高浊期（≥50 NTU）原水COD_Mn达7.01 mg/L时仍能保障出水达标，而低浊期（<50 NTU）原水COD_Mn接近3.6 mg/L时，出水COD_Mn存在超标风险。42 d运行期间跨膜压差累计增长8.48 kPa，经历短期高浊冲击后仍保持稳定，结合膜污染分析证实，该优化工况可有效控制膜污染，硅铝类无机物残留为主要不可逆组分。经济性分析显示，低浊期与高浊期产水成本分别为0.226，0.243元/m³，低于传统“混凝-沉淀-过滤-消毒”工艺（0.261元/m³）。研究所建立的运行参数体系，可为直接超滤工艺作为前置主处理单元的工程应用提供实验依据与技术支撑。

在碳中和目标与能源转型背景下，开发将CO₂高效转化为可再生能源载体（如CH₄）的新技术迫在眉睫。微生物电解池（MECs）作为一种耦合了电化学与微生物代谢的CO₂转化技术，其性能高度依赖于阴极的电子传递能力与生物相容性。因此用Nafion将纳米Fe₃O₄和羧基化多壁碳纳米管负载到泡沫镍（NF）上，并通过EIS、CV、LSV等电化学手段表征其电化学性能，结果表明：经过改性的NF具有更低的内阻、更大的电化学活性面积和更好的析氢能力。最终将其用于恒电流双室厌氧产甲烷MECs的阴极，通过电化学还原CO₂产CH₄。结果表明：在-0.1 A恒电流下，纳米Fe₃O₄和羧基化多壁碳纳米管改性泡沫镍（F/C-NF）组的产CH₄浓度可达到90%，高于NF组的80%，且F/C-NF组的CH₄日均产量为295 mL，高于NF组的260 mL，相比提高了13%，这是由于改性后的泡沫镍有更高的H₂产量和更低的内阻，有利于嗜氢产甲烷菌生长富集以电化学还原CO₂产CH₄。微生物群落分析也表明，F/C-NF组反应器中的氢营养型产甲烷菌Methanobacterium的相对丰度比NF组更高，这也有利于H₂作为电子供体还原CO₂产CH₄过程的发生。研究成果为推动生物电化学体系的新型非贵金属复合阴极材料提供了新的思路与实验依据。

全氟化合物（PFASs）在长江下游水体中被频繁检出，且赋存水平偏高，影响饮用水安全与人体健康。针对23种典型的PFASs，在长江下游8座饮用水处理厂开展了水源水、出厂水和龙头水中PFASs的赋存特征调查研究，评估了PFASs在饮用水处理厂中的去除效能和优先控制等级。结果表明：在8座饮用水处理系统中共检出19种PFASs，总浓度为32.02~167.68 ng/L，平均浓度为85.86 ng/L。其中，长链PFASs检出14种，浓度占比35.7%；短链PFASs共检出5种，浓度占比64.3%，短链PFASs是饮用水处理系统中主要污染物。全氟辛酸（PFOA）、全氟丁酸（PFBA）、全氟丁烷磺酸（PFBS）和全氟己酸（PFHxA）是饮用水系统中主要的污染单体。此外，饮用水处理工艺对于PFASs的总去除率为17.8%，其中长链和短链PFASs的去除率分别为22.2%和15.1%。从出厂水至龙头水的输配过程中，共有14种PFASs出现再增加现象，PFASs检出浓度整体回升率达到39.6%，主要为PFBA、PFOA和PFBS，三者对浓度回升的合计贡献率超过92.8%。模型评估发现，全氟辛酸（PFOA）、全氟壬酸（PFNA）、全氟十二酸（PFDoA）和全氟辛烷磺酸（PFOS）是需要重点关注的PFASs，应加大监测力度并优先管控。