Water Insight丨高浓度硝酸盐废水反硝化脱氮过程强化原理与应用

Leading Water Research and Future

高浓度硝酸盐废水反硝化脱氮过程强化原理与应用

    清华大学环境学院教授刘锐平受邀在第2期“水科学与技术前沿论坛（Water Insight）”作了题为《高浓度硝酸盐废水反硝化脱氮过程强化原理与应用》的报告。

    氮素利用对社会经济发展具有重要推动作用，但过量氮素使用和排放对人体健康、水生态环境安全导致了不容忽视的风险。市政或园区污水是含氮污染物的主要来源，控制需求迫切。典型行业（如光伏、电镀）高浓度硝酸盐废液被纳入《国家危险废物名录》。目前，高浓度硝酸盐废液处理工艺存在中和过程碱耗量大、蒸发浓缩能耗大和高浓度硝酸盐泥处置困难等挑战，技术研发和工程应用亟需创新突破。

    物理化学转化和微生物化学转化是污染物控制的两个主要途径。刘锐平教授针对高盐、高毒性硝酸盐废水转换控制提出了4个关键问题：1）微生物异养反硝化处理高盐度高毒性硝酸盐废水是否可行？2）物理化学过程是否可以强化或调控反硝化过程，提升脱氮性能？3）高浓度有毒有机废液是否可作为反硝化碳源，降本增效？4）如何建立反硝化脱氮过程强化的应用工艺？

    针对上述关键问题，刘锐平教授及其团队开展多年研究。在微生物异养反硝化方面，识别出电镀行业广泛采用的螯合剂枪羟基乙叉二磷酸是抑制微生物反硝化的主要物质，会导致膜电位崩溃和硝酸盐还原酶活性下降。选择性去除枪羟基乙叉二磷酸的前处理可为高硝酸盐废水的微生物反硝化处理提供重要保障。在微生物反硝化调控方面，纳米材料和光场照射可促进微生物反硝化过程。Co/C₃N₄-C纳米片可促进P. denitrificans对铁的吸收，提高反硝化酶活性和电子转运蛋白含量，强化微生物反硝化过程。不同波长辐照会引发显著的微生物群落演替，黄光可促进微生物生长繁殖，蓝光可促进硝酸盐还原至亚硝酸盐。在有机废液作为碳源方面，信号分子可延缓苯酚等有毒物质对厌氧酸化的抑制作用，通过引入信号分子可实现有机废液-硝酸盐废液协同处理。在工程应用方面，人工模拟酶调控微生物可在实际废水中实现短程反硝化，未来低成本高效率的人工模拟酶研发将成为大规模工程应用的重要研究领域。

    他指出，未来高浓度硝酸盐废水的处理要以“污染控制+高值资源转换+能源化”为重要发展目标。面对高盐与高毒性的极端条件，全工艺链条系统中核心单元的突破是关键。反硝化脱氮过程强化原理的科学基础研究是关键技术突破的基石，推进实验室研究成果在实际工程中的规模化应用还需要长期实践与经验积累。

刘锐平教授作主讲报告

    哈尔滨工业大学（深圳）程浩毅教授高度肯定了刘锐平教授及其团队所开展的系列工作，并提出开展以高浓度硝酸盐废水为氮源，与不同行业废水协同处理，并开展适配处理筛选研究，是废水资源化利用的新思路。中国环境科学学会水处理与回用专业委员会（以下简称“专业委员会”）期刊工作组成员、华东理工大学厉巍副教授就实际工程中高浓度硝酸盐废水处理装置要求、污泥钙化应对措施以及实验成果在工程应用中的转化三方面开展讨论。刘锐平教授回应，为实现工程应用，应依次进行实验室小试研究、中试研究和应用示范研究，三个阶段的实验条件应尽可能模拟实际水质条件。此外，三个阶段是互相联系、循环推进过程，中试和应用示范研究中发现的问题，可能需要回到小试研究中开展深入探索。

程浩毅教授和厉巍副教授参与研讨

    2023年1月7日上午，第2期“水科学与技术前沿论坛（Water Insight）”以线上形式成功举办。Water Insight由《Water Cycle》国际期刊、中国环境科学学会水处理与回用专业委员会、清华大学环境学院、环境前沿技术北京实验室主办。

    出席此次论坛的专家有专业委员会主任、清华大学环境学院教授胡洪营，清华大学环境学院教授刘锐平，专业委员会常务委员、北京工业大学教授杨庆，哈尔滨工业大学（深圳）教授程浩毅，专业委员会期刊工作组成员、华东理工大学副教授厉巍等专家学者。论坛在学术会议平台直播，来自全球各地的环境领域专家、学者、研究生等6000余人次参加。

    论坛由杨庆教授主持，刘锐平教授作主讲报告，程浩毅教授和厉巍副教授作特邀讨论专家。    

杨庆教授主持论坛

    论坛的联合主办单位为北京工业大学环境与生命学部、哈尔滨工业大学（深圳）土木与环境工程学院、华东理工大学资源与环境工程学院、清华大学深圳国际研究生院、中国人民大学环境学院、北美环境工程与科学华人教授协会（CAPEES）、欧洲环境-生态与可持续发展华人学会（CESEES）等。

        专业委员会定期举办“水科学与技术前沿论坛（Water Insight）”，旨在交流水生态环境领域前沿性、创新性研究成果，激发学术思想碰撞，识别重要科学问题和技术难题，探讨水科学与技术研究发展趋势与未来方向，促进水处理与循环利用学术发展，支撑水生态环境治理实践。

第七届全国水处理与循环利用学术会议

会议时间：2023年4月14日-16日

会议地点：上海

会议网址：https://chinawtr2023.scievent.com/

Water Cycle

Q2区，Scopus数据库等收录

《环境科学领域高质量科技期刊分级目录》，CiteScore 2021=3.9

Water Reuse

IWA Publishing出版，IF=3.054

《环境科学领域高质量科技期刊分级目录》

    水处理与回用专业委员会是中国环境科学学会的下属分支机构，成立于2015年。该专业委员会秉承“善水循环、尚法自然”理念，致力于促进水处理与循环利用领域理论、技术、工程、标准和管理研究与创新发展，开展学术交流、人才培育、科普与宣传教育等公益活动，为水资源可持续利用、水生态环境安全保障和生态文明建设做出积极贡献。

    专业委员会定期举办水与发展纵论(WaterTalk)、先进水技术博览（WaterTech.）、水科学与前沿技术论坛（WaterInsight）、全国水处理与循环利用学术会议（ChinaWTR）、亚洲水循环利用研讨会(AsiaSWR)、全球水循环研讨会（GlobalSWC）、 国际青年学生水科学与技术研讨会（YouthWater）和ISO水循环利用国际标准研讨会等高水平学术活动，主办再生水网、Water Cycle国际学术期刊和《水工程科学进展》通讯。

    专业委员会网站：http://reuse.reclaimedwater.net/

    再生水网：http://www.reclaimedwater.net/

    Water Cycle投稿链接：https://www.keaipublishing.com/en/journals/water-cycle/guide-for-authors/#3514771

善水循环 尚法自然

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中国环境科学学会水处理与回用专业委员会

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