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三级处理是废水营养物的“抛光机”，在当今全球废水处理需求不断增长以及排放标准更加严格的情况下，其在城市废水处理厂中发挥着越来越重要的作用。

然而，大多数运转中的城市废水处理厂使用的是第一代三级处理工艺（例如：依赖额外碳源的脱氮和化学除磷），这引发了严重的可持续性问题。

基于此，2024年8月2日，北京工业大学的彭永臻院士在国际期刊Nature Water上发表题为《Elemental sulfur-siderite composite filler empowers sustainable tertiary treatment of municipal wastewater even at an ultra-low temperature of 7.3 °C》的研究论文。

图1：S⁰SCF的制备工艺及理化特性

为了实现有效且可持续的营养物质抛光，作者采用基于液浸制粒技术的熔融-嵌入策略，开发了一种元素硫 (S⁰)-菱铁矿复合填料 (S⁰SCF)。

作为工程应用的先决条件，S⁰SCF克服了困扰传统S⁰基反应性填料的不良机械性能和安全问题。

图2：S⁰SCF填充床生物反应器的设置和操作

S⁰SCF继承了S⁰驱动的高效自养反硝化作用，并获得了高效的除磷能力，其除磷机制与S⁰驱动的自养反硝化诱导Fe²⁺从菱铁矿中浸出，以及随后的Fe²⁺-PO₄^3-共沉淀有关。

在超低温测试(7.3±0.3°C)期间，S⁰SCF填充床生物反应器对氮氧化合物(NO₃^–和NO₂^–)(0.29±0.02kg N m^-3/天)和PO₄^3-(0.014±0.004kg P m^-3/天)表现出强劲的去除率，分别达到91.2±3.2%和81.4±7.8%。

图3：菱铁矿在S⁰SCF中的多重作用

同时，一氧化二氮排放量和游离硫化物的低水平产生量，进一步突出了基于S⁰SCF营养抛光的可持续性意义。

这项工作为开发低碳和环保的三级处理工艺提供了新的思路，为解决废水处理行业的持续性危机迈出了必要的一步。

文献信息：Zhao, Q., Wang, L., Jia, T. et al. Elemental sulfur–siderite composite filler empowers sustainable tertiary treatment of municipal wastewater even at an ultra-low temperature of 7.3 °C. Nat Water (2024). https://doi.org/10.1038/s44221-024-00285-8

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