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三級處理是廢水營養物的“拋光機”，在當今全球廢水處理需求不斷增長以及排放標準更加嚴格的情況下，其在城市廢水處理廠中發揮著越來越重要的作用。

然而，大多數運轉中的城市廢水處理廠使用的是第一代三級處理工藝（例如：依賴額外碳源的脫氮和化學除磷），這引發了嚴重的可持續性問題。

基于此，2024年8月2日，北京工業大學的彭永臻院士在國際期刊Nature Water上發表題為《Elemental sulfur-siderite composite filler empowers sustainable tertiary treatment of municipal wastewater even at an ultra-low temperature of 7.3?°C》的研究論文。

圖1：S⁰SCF的制備工藝及理化特性

為了實現有效且可持續的營養物質拋光，作者采用基于液浸制粒技術的熔融-嵌入策略，開發了一種元素硫 (S⁰)-菱鐵礦復合填料 (S⁰SCF)。

作為工程應用的先決條件，S⁰SCF克服了困擾傳統S⁰基反應性填料的不良機械性能和安全問題。

圖2：S⁰SCF填充床生物反應器的設置和操作

S⁰SCF繼承了S⁰驅動的高效自養反硝化作用，并獲得了高效的除磷能力，其除磷機制與S⁰驅動的自養反硝化誘導Fe²⁺從菱鐵礦中浸出，以及隨后的Fe²⁺-PO₄^3-共沉淀有關。

在超低溫測試(7.3±0.3°C)期間，S⁰SCF填充床生物反應器對氮氧化合物(NO₃^–和NO₂^–)(0.29±0.02kg N m^-3/天)和PO₄^3-(0.014±0.004kg P m^-3/天)表現出強勁的去除率，分別達到91.2±3.2%和81.4±7.8%。

圖3：菱鐵礦在S⁰SCF中的多重作用

同時，一氧化二氮排放量和游離硫化物的低水平產生量，進一步突出了基于S⁰SCF營養拋光的可持續性意義。

這項工作為開發低碳和環保的三級處理工藝提供了新的思路，為解決廢水處理行業的持續性危機邁出了必要的一步。

文獻信息：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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