王志偉 戴若彬 張星冉 文越 陳妹 李佳藝

摘 要：在環(huán)境功能質量提升和碳達峰、碳中和背景下，膜法污水處理發(fā)展面臨高標準和綠色低耗處理的雙重挑戰(zhàn)。如何突破現(xiàn)有膜技術水通量與污染物去除效率瓶頸，降低膜技術/工藝能耗與碳排放，支撐膜法污水處理技術未來可持續(xù)發(fā)展，是亟需關注和思考的問題。近年來，膜法污水處理在膜分離過程原理、抗污染膜材料制備、膜工藝創(chuàng)新及工程應用等方面取得了長足進步，并逐步向材料設計精準化、膜界面功能化、工藝綠色化的方向發(fā)展。圍繞高性能膜材料制備、膜技術/工藝的功能拓展、膜的可持續(xù)利用以及膜工藝綠色低耗發(fā)展等4個方面綜述了相關研究進展，并對膜法污水處理技術可持續(xù)發(fā)展進行了總結和展望。在未來多目標需求背景下，膜法污水處理技術應向多功能拓展、選擇性分離、定制化分離與綠色化發(fā)展等方向邁進，以實現(xiàn)膜法污水處理技術的可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：污水處理;高標準處理;可持續(xù)發(fā)展;膜材料;功能拓展

中圖分類號：TU703.1?? 文獻標志碼：A?? 文章編號：2096-6717（2022）03-0086-18

收稿日期：2021-07-05

基金項目：國家重點研發(fā)計劃（2019YFC0408200）;國家自然科學基金（51838009）

作者簡介：王志偉（1980- ），男，博士，教授，博士生導師，主要從事膜法污水處理與資源化研究，E-mail：zwwang@#edu.cn。

Received：2021-07-05

Foundation items：National Key R & D Program of China （No. 2019YFC0408200）; National Natural Science Foundation of China （No. 51838009）

Author brief：WANG Zhiwei （1980- ）， PhD， professor， doctorial supervisor， main research interests： membrane-based wastewater treatment and resource recovery， E-mail： zwwang@#edu.cn.

Recent advances and overview on sustainable development of membrane-based wastewater treatment technology

WANG Zhiweia，b， DAI Ruobina， ZHANG Xingrana， WEN Yuea， CHEN Meia， LI Jiayia

（a. School of Environmental Science and Engineering; b. Advanced Membrane Technology Center， Tongji University， Shanghai 200092， P. R. China）

Abstract： The development of membrane-based wastewater treatment technology faces two challenges， i.e.：（i） improvement in the environment quality requires high-standard treatment， and （ii） carbon emission peak and carbon neutrality calls for green and sustainable techniques. Under such circumstances， methods to break the bottleneck of water permeability and pollutant removal efficiency trade-off， to reduce the energy consumption and carbon emission of membrane technology， and to stimulate the sustainable development of membrane-based wastewater treatment are of great significance.Recently， remarkable progress in membrane-based wastewater treatment has been achieved in terms of membrane separation fundamentals， antifouling membrane preparation， membrane process innovations， and engineering applications. Current efforts have been dedicated to precise design of membrane materials， functionalization of membrane interface， and process greening transformation. In this work， recent research progress has been reviewed in terms of functional extension of membrane technology/process， design of high-performance membrane materials， sustainable utilization of membranes， and green development of membrane processes. Further analysis and discussion on future development are also presented.In the context of future multi-target needs， multi-functionalization， selective and customized separation， and green development are worthy of in-depth research for promoting the sustainable evolution of membrane-based wastewater treatment technology.

Keywords：wastewater treatment; high-standard treatment; sustainable development; membrane materials; functional extension

污水處理與再生利用是全球應對水資源危機、控制水體污染的重要途徑[1-3]。膜法污水處理技術由于具有出水水質好、固液分離效率高、占地面積小等優(yōu)點[4-6]，已成為污水處理與再生利用的主流技術之一[7-8]，得到了廣泛研究與關注。據(jù)《中國水處理行業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告》，中國膜產業(yè)以每年20%以上的增長率快速發(fā)展。預計2021年中國膜工業(yè)產值將達到3 300億元以上，帶動相關膜技術工程總投資逾1萬億元。

當前，水環(huán)境功能質量提升的需求驅動著高標準處理技術的持續(xù)應用，為膜法污水處理技術帶來了快速發(fā)展機遇。但另一方面，碳達峰、碳中和導向下，污水深度處理與再生利用領域“呼喚”綠色低碳技術，給膜法污水處理技術帶來了嚴峻挑戰(zhàn)。高標準處理與碳達峰、碳中和的交織倒逼污水處理技術創(chuàng)新與綠色發(fā)展。因而，如何在高標準、綠色低耗的要求下實現(xiàn)膜法污水處理關鍵理論與技術創(chuàng)新，支撐膜法污水處理技術未來可持續(xù)發(fā)展，是膜技術領域亟需關注和思考的問題。

本文基于過去10余年膜法污水處理技術研發(fā)與應用進展，圍繞高性能膜材料制備、膜技術/工藝的功能拓展、膜的可持續(xù)利用以及膜工藝創(chuàng)新發(fā)展等4個方面綜述了膜法污水處理技術相關研究與應用動態(tài)。在此基礎上對未來膜法污水處理技術發(fā)展趨勢與重點方向進行分析和研判，提出膜法污水處理技術需要攻關的重點方向，以推動膜法污水處理技術的可持續(xù)發(fā)展。

1 膜法污水處理技術相關研究與應用動態(tài)

在過去10余年，膜法污水處理技術得到了快速發(fā)展和應用。一方面，膜法污水處理技術研究呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展態(tài)勢。膜法污水處理技術集中在膜基礎理論、新型膜材料、膜污染及其控制、膜清洗、膜工藝等方面開展了大量研究（圖1），同時，呈現(xiàn)出與材料、化學、

生物等學科深度交叉融合的特征，創(chuàng)新性成果不斷涌現(xiàn)。另一方面，膜法污水處理技術得到了快速規(guī)?；こ虘谩?jù)不完全統(tǒng)計[9]，目前，中國膜生物反應器污水處理工程（≥1萬m3/d規(guī)模工程）累計處理規(guī)模超過2 000萬m3/d。據(jù)《中國水處理行業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告》估算，工業(yè)廢水膜法處理工程累計處理規(guī)模逾3 600萬m3/d。中國一躍成為膜法污水處理技術研究最為活躍、應用市場最為廣闊的國家。膜法污水處理技術在市政污水處理、工業(yè)廢水處理等領域扮演著重要角色。

1.1 高性能膜材料制備

膜材料是膜法污水處理工藝的核心，對于污水處理效果、工藝經濟性能等具有重要影響。對于微濾和超濾（MF、UF）膜而言，抗污染性能優(yōu)越、壽命長的膜材料是研究的重點。尤其是在膜制備工藝相對成熟、膜機械強度得到有效解決的情況下，膜材料的抗有機污染、抗生物污染及其長期運行穩(wěn)定性是關注的焦點（圖2）。對于高壓納濾、反滲透（NF、RO）膜而言，尋求打破過濾性能選擇性相互制約的膜材料始終是研究的熱點之一。此外，由于膜法污水處理中的高壓膜一般直接采用商業(yè)脫鹽膜，其設計標準面向鹽分的高效脫除[2]，而不是微污染物去除，因而在微污染物去除率方面不一定理想，這就增加了有毒有害微污染物超量排放或水回用的風險，對環(huán)境和人體健康造成嚴重威脅，因而研制面向微污染物截留的高壓膜是研究的重點方向之一。正滲透膜材料一度成為研究的熱點之一，研制具有低濃差極化特性的高通量、高截留正滲透膜材料是研究的重點。此外，電滲析技術中離子交換膜的設計除了常規(guī)的抗污染、抗結垢等要求外[10-11]，其在水處理過程中對特征污染物的去除效果及對不同離子間的選擇性也逐漸受到關注[12-14]。膜蒸餾技術在過去十年間發(fā)展也十分迅速，研制抗污染、抗結垢、抗?jié)櫇竦哪げ牧鲜峭苿幽ふ麴s技術發(fā)展的關鍵。

1.1.1 抗有機污染與抗生物污染膜材料

抗污染膜材料研制在過去10余年快速發(fā)展。表面涂覆/接枝、功能材料摻雜/共混等抗污染改性方法得到了廣泛研究[15-17]。近年來，借鑒自然界中生物的功能、結構和過程實現(xiàn)抗污染改性，通過仿生和生物啟發(fā)方法獲得具有抗污染物黏附、滋生的抗污表面是抗污染膜材料研制的熱點（圖2和表1），如受細胞膜非對稱結構啟發(fā)的表面偏析法[18]、受荷葉效應啟發(fā)的自清潔光滑抗污表面[19]、受沙漠昆蟲皮膚啟發(fā)構建的親疏水梯度表面[20]等。以受荷葉和魚鰓結構啟發(fā)的多級結構PP膜制備為例，通過誘導微/納米SiO2在膜界面上有序生長，能夠有效增加膜表面湍流度、減低膜表面成核傾向，實現(xiàn)高滲透通量下（23.0 kg/（m2·h））長期抗污染、抗?jié)櫇裥Ч鸞21]。此外，污染物與膜面的作用機制研究也為抗污染膜材料制備指明了方向。在官能團與污染物相互作用研究中發(fā)現(xiàn)，-COOH雖然親水、且?guī)ж撾姡ㄔ谖鬯幚斫行詐H值范圍內），但在實際污染中由于與無機離子絡合以及與污染物的氧橋作用，并沒有表現(xiàn)出優(yōu)異的抗污染性能[22];而如果用無機離子將-COOH遮蔽，膜的抗污染性能則恢復[23]，利用Ca2+屏蔽TFC膜面的-COOH可對海藻酸鈉提升約50%的抗污染效率[23]。此外，與-COOH相比，含有-OH官能團的膜面展現(xiàn)出更加優(yōu)異的抗污染性能[24]。

在實際長期運行過程中，微生物在膜表面的滋生所導致的生物污染是膜法污水處理工藝面臨的挑戰(zhàn)，而制備抗生物污染膜是控制生物污染的核心手段之一。相對于物化防御和驅除機制，通過抗菌劑的釋放或接觸造成微生物損傷的主動抗污染改性機制更加高效[15]。膜面或膜體中負載的金屬納米顆粒（如銀[33]、銅[34]和鋅[35]等）能夠通過釋放金屬離子改變細胞膜的滲透性，并可誘導胞內的氧化應激行為形成活性氧，造成細胞死亡和生長抑制;而基于接觸損傷機制發(fā)揮抗菌效能的方法，可以有效避免釋放型抗菌劑依賴藥劑持續(xù)釋放的問題以及釋放可能引起的環(huán)境風險，因而在抗生物污染膜制備方面具有顯著優(yōu)勢。Zhang等[36-38]基于主動接觸殺菌策略，利用季銨鹽（QAC）對微生物的接觸損傷應激誘導機制，制備了一系列基于QAC共混和表面接枝的抗污染QAC/PVDF MF膜，在處理市政污水的膜生物反應器（MBR）系統(tǒng)中，其污染速率顯著降低（0.29 kPa/d），遠低于對照PVDF膜的0.91 kPa/d[39]。同樣，自然界中精巧的抗菌結構和方法也啟發(fā)了抗生物污染膜改性。一些昆蟲翅膀表面高長寬比的納米柱能夠直接捕捉和殺死表面黏附細菌，類似形貌的納米材料已經被應用于膜抗污染改性[40];微生物種群間的信號傳遞是生物膜形成和生長的關鍵因素，利用膜面負載的猝滅劑屏蔽信號能夠有效控制膜面生物膜的滋生[41]。

1.1.2 不斷突破水通量和截留率相互制約的高性能膜材料

水通量和截留率之間的制衡關系（Trade-off）嚴重制約了膜材料的性能提升（圖3（a）），也是膜法污水處理膜材料所面臨的共性問題，如何打破這一Trade-off現(xiàn)象是目前國際上的研究前沿和熱點。Tan等[42]在Science上發(fā)文報道，通過在水相中添加大分子的聚乙烯醇去結合水相哌嗪（PIP）單體，能調控水相單體擴散的速率，從而形成表面具有圖靈結構的聚酰胺薄膜復合（TFC）NF膜，水通量得到大幅提高，鹽截留率保持穩(wěn)定（圖3（b））。此外，近期Ma等[43]研究發(fā)現(xiàn)，界面聚合過程中，界面局部溢出的納米氣泡（通常是CO2）會對反應有顯著影響，是RO膜峰谷結構的主要致因，通過調控納米氣泡的形成，能顯著提升TFC膜的分離性能。

多孔支撐層的結構和表面特性也會顯著影響TFC膜表面聚酰胺層的形成和性能[44-45]，通過在基膜和聚酰胺層之間引入中間層，既能通過影響界面聚合情況優(yōu)化聚酰胺結構，又能利用“溝壑”效應增加聚酰胺層過水位點（圖3（c）），從而打破聚酰胺膜截留率與水通量的Trade-off[46]。最近，Karan等[47]在多孔支撐層上預覆氫氧化鎘納米線中間層，并在中間層上界面聚合制備了厚度為10 nm的聚酰胺層。這一均勻、平滑的納米線中間層為形成超薄、無缺陷聚酰胺層提供了良好的反應場所，顯著提高了膜的溶劑通量。同時，Wang等[48]采用纖維素納米晶作為中間層以制備TFC NF膜，這一親水中間層能儲存水相單體并調控界面聚合反應速率，形成低交聯(lián)度的聚酰胺層。其制備所得的NF膜通量可達34 L/（m·h·bar），硫酸鈉截留率>97%。Yang等[49]將單寧酸鐵復合物作為預覆中間層制備高性能TFC NF膜，該中間層相比于原本的基膜具有更小的表面孔徑，能防止界面聚合形成的聚酰胺生長進入基膜膜孔，同時，更光滑的中間層表面能更好地避免缺陷的產生。此外，還有研究者[50-51]將碳納米管作為中間層，制備了NF膜和正滲透膜，均取得了理想的水通量和鹽截留率。

另外，通過在界面聚合過程中引入納米顆粒，制備薄膜納米復合（TFN）聚酰胺膜，能在增加膜水滲透性的同時維持膜的鹽截留率，也可解決傳統(tǒng)TFC膜水滲透率和鹽截留率的Trade-off問題（圖3（d）、（e））[52-54]。一般而言，TFN膜制備的關鍵是納米顆粒的均勻分布，若納米顆粒分散不佳而團聚，易使膜產生缺陷，制約TFN膜的分離性能。近些年，隨著新型納米材料的不斷研發(fā)，為TFN膜的發(fā)展注入了新的動力[55-56]。如源于細胞膜的水通道蛋白，其理論水通量比商業(yè)RO膜高2～3個數(shù)量級，且對溶質（包括H+）的截留率接近100%[57-59]。另外的一些合成通道或多孔材料也被用于合成高性能膜，如自組裝人工水通道[60]、碳納米管[61-63]、金屬有機框架化合物（MOFs）[64-67]、氧化石墨烯[68-70]、二硫化鉬納米片[71-72]等，其自身強大的過水性能有望大幅削減膜法水回用能耗[73]。

1.1.3 利用納米水通道調控膜的性能

對于具有孔道的納米材料，其內部傳質特性與聚酰胺膜完全不同[74]。以碳納米管為例，在碳納米管中，隨著水分子持續(xù)充滿碳納米管，會在管內形成連續(xù)的一維水分子單鏈，而碳納米管內表面是非極性的，水分子與管壁之間幾乎無摩擦作用力，因此水分子可以快速滑過碳納米管[75]，且另有研究[76]發(fā)現(xiàn)，隨著碳納米管直徑的減小，水分子的滑移距離成倍增加?？梢?，若能使多孔納米材料的孔道作為膜的主要過水通道，能顯著提升膜的水通量。并且，當納米材料孔道成為膜的主要過水通道時，膜對污染物的選擇性將取決于納米材料的孔道性質，即通過適當選取納米材料能定制膜的選擇性。

Dai等[77]在界面聚合制備過程中原位引入親水多孔的金屬有機框架材料MIL-101（Cr），構建了親水納米水通道內嵌的TFN聚酰胺NF膜。通過多種鹽截留、納米材料與膜表面電位、金納米顆粒過濾與透射電子顯微鏡（TEM）截面表征等手段，證明MIL-101（Cr）的親水通道主導了整體膜的傳質。親水多孔納米材料的引入使其水通量相較于傳統(tǒng)NF膜提升了130%，且同時提升了其對疏水內分泌干擾物的截留率，有效提升了其對水/內分泌干擾物的選擇性，在污水處理與回用領域具有很好的應用前景。進一步地，在MIL-101（Cr）納米水通道的配位不飽和金屬中心接枝了乙二胺，使其具有外部羧基、內部氨基的雙電性結構[78]。雙電性納米水通道也能主導TFN膜的分離性能，改性膜對荷正電和荷負電藥物（PhACs）均有優(yōu)異的去除效果。納米水通道外側的羧基對負電PhACs的排斥能高于內部孔道的氨基，而對正電PhACs的排斥能主要由孔道內的氨基貢獻。

此外，納米水通道不僅可通過納米材料內部孔道來構造，非多孔納米材料也能在聚酰胺層內形成納米水通道。通過在基膜上預先負載親水的銀納米顆粒，在界面聚合過程中，親水銀納米顆粒附近能吸附一層水相薄層，油相單體均苯三甲酰氯（TMC）在其附近易發(fā)生水解，從而在界面聚合過程中于銀納米顆粒和聚酰胺層之間形成納米級的空腔，即納米水通道[79]。銀納米顆粒周圍的納米水通道能顯著提升RO膜的水通量和對氯化鈉、硼和微污染物的截留效果。不過，若納米顆粒是疏水的，則難以在其周圍和聚酰胺之間形成納米水通道[80]，因此，若欲在聚酰胺膜內形成納米水通道，多孔的疏水/親水納米材料或無孔的親水納米材料均在選用之內。

1.1.4 基于影像組學和人工智能的膜材料3D打印

傳統(tǒng)的膜材料制備方法通?；诶碚撏茰y和經驗觀察，難以實現(xiàn)其精準設計，近些年興起的3D打印技術為膜材料未來的精準設計提供了廣闊空間。3D打印是以數(shù)字模型文件為基礎，通過程序控制來進行材料精細制造的技術，有望在膜材料制造和人工智能之間搭建重要橋梁。

膜材料精準設計的前提是對膜材料構效關系具有深入的理解并建立可靠的物理、數(shù)學模型關系。例如，基于TEM圖像三維重構能獲得聚酰胺膜皮層結構的精細三維結構，通過反應條件控制等能解析聚酰胺層表面結構與其過水性能的關聯(lián)[81];采用金納米顆粒過濾聯(lián)合TEM能可視化膜截留層上的有效過水位點[82];抑或進行嚴格的單因素變量試驗，探究膜內單一結構的改變（如基膜的孔徑）與膜過水、截留性能的關系[44]。

膜材料精準設計的基礎是正確選擇底層化合物。通過現(xiàn)有化合物及其對應的膜材料性能訓練機器學習算法，能預測、篩選可打破分離膜性能上限的化合物[83]，同時，機器學習也能用于指導RO膜等其他膜材料的設計[84]。不過，目前在機器學習中用于訓練的案例大多是實際的經驗案例，在利用其優(yōu)化一種膜材料前仍需進行大量的前期學習案例積累。未來，待分子模擬的手段更加成熟、精度更高后，可將分子模擬的結果用于機器學習算法的訓練，從而實現(xiàn)膜材料制備底層化合物的高效篩選?？傊?，通過深度學習算法對高性能復合膜材料的頂層設計，有望實現(xiàn)對高性能膜材料創(chuàng)新的智能化控制。

膜材料精準設計的實施關鍵是3D打印設備的精度及方法。目前市面上的3D打印主要是運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料來逐層打印構造物體，商業(yè)化精度最高限制在微米級[85]。由此可知，目前用傳統(tǒng)3D打印思路僅能精準設計微米級別的膜材料，例如，Lv等[86]用含有納米二氧化硅的聚二甲硅氧烷墨水打印多孔微濾膜，其孔徑為370 μm，水通量為23 700 L/（m2·h），油水分離效率為99.6%。此外，聚砜也可用于微米級別膜材料的3D打印，由此制備得到的超疏水膜（水接觸角161°）對正己烷/水的分離效率可達99%[87]。對于納米級別的膜材料，需要進一步提高3D打印精度[88]，或者轉換思路，采用其他3D打印策略進行材料結構構筑。香港大學湯初陽教授和美國康涅狄格大學McCutcheon課題組先后提出采用電噴涂反應單體的手段從納米級別精確調控聚酰胺層的結構[89-90]，從而實現(xiàn)聚酰胺RO膜在納米尺度下的3D打印構筑，為未來膜材料在納米尺度下的精細設計提供了借鑒。

1.2 膜技術/工藝的功能拓展

在膜法污水處理工藝中，膜往往起到的是固液分離作用，并不具備污染物轉化的功能。以MF膜和UF膜為例，盡管能實現(xiàn)對懸浮顆粒物、膠體、細菌等污染物的高效截留，但對有毒有害微污染物的截留極其有限[91]。因此，將膜分離技術與生物處理工藝、催化氧化工藝等工藝耦合可以拓展膜技術的功能，在固液分離（溶質溶劑分離）過程中實現(xiàn)對物質的轉化和去除（圖4）。尤其是在低壓膜領域，將膜分離技術與其他工藝結合具有巨大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1.2.1 膜生物耦合集成高標準處理工藝

在膜法污水處理中，最常見的膜功能拓展仍是與生物法耦合，如膜生物反應器（MBR）技術?；谖⑸锏拇x特性，與微生物耦合能賦予膜分離體系一定的微污染物降解性能[92]。在MBR技術研究領域，中國在反應器設計、運行優(yōu)化、膜污染機理、膜污染控制等方面取得了豐碩成果[93-94]，為MBR技術在污水處理領域的應用提供了理論與技術支持。目前，有關MBR設計已經納入新修訂的《室外排水設計標準》（GB 50014—2021），為進一步規(guī)范MBR工藝設計提供了標準依據(jù)。

為進一步保障工藝出水質量，在市政污水深度處理與回用中，MBR常和高壓膜聯(lián)用。其中，MBR發(fā)揮預處理的功能，而高壓膜實現(xiàn)污水的深度處理?，F(xiàn)有研究[95]表明，與傳統(tǒng)活性污泥法——MF分置式預處理相比，MBR作為預處理能使后續(xù)高壓膜得到更為穩(wěn)定的出水水質，且高壓膜運行膜通量提高了30%。在高壓膜的選擇上，相比于NF，RO雖然理論上出水各類物質去除率更高，但存在過度凈化的風險，使其產水作為飲用水之前可能還需額外添加礦物質。此外，由于RO對鹽去除率顯著高于常規(guī)NF，使RO膜兩側滲透壓差較大，于熱力學角度限制了RO的最低能耗[17]?？梢?，在污水處理與回用中，基于鹽截留率低、微污染物截留效率高的選擇性NF膜[96]，采用MBR-NF串聯(lián)體系是保障污水處理品質和效率的有效手段。

1.2.2 膜分離耦合催化

在膜的功能拓展上，耦合電催化在污水處理中具有較大的實施潛力。制備復合電極材料的導電低壓膜分離材料，利用電化學高級氧化所產生的活性氧物質降解有毒有害污染物，能使低壓膜也具備較好的微污染物去除能力[97-98]（圖5）。Zheng等[98]基于相轉化法制備了PVDF不銹鋼絲網導電復合膜，構建了陰極電化學膜過濾系統(tǒng)（EMF），利用電促界面鐵循環(huán)，實現(xiàn)了抽吸傳質增強的對氨基苯磺酸高效降解。此外，還可考慮將電極內置于低壓過濾膜組件中，

保護電極不受污水中膠體物質的污染。Zheng等[97]進一步制備了TiO2@SnO2-Sb陽極，與鈦網陰極內置于陶瓷膜組件中，構建了電極內置式EMF，實現(xiàn)了抽吸傳質增強的對氯苯胺電催化降解，陶瓷膜同時有效保護電極不受膠體等污染。Fan等[99]將含有CNTs和PANI的混合液真空抽濾至中空纖維Al2O3陶瓷膜表面，進行高溫灼燒后得到CNTs@Al2O3電催化無機MF膜，發(fā)現(xiàn)外加電場的引入可不同程度地增強膜的抗有機污染和抗生物污染性能，并提高膜通量。Li等[100]制備了陽極管式MF碳膜，在處理模擬含油廢水過程中，該膜展現(xiàn)出良好的抗污染性能以及對含油廢水良好的脫色效率。Bani-Melhem等采用1 V/cm的間斷直流電場（供電∶斷電為15 min∶45 min），在ZeeWeed-1中空纖維UF膜組件外側設置鐵絲網作為陰極，考察了電化學膜生物反應器在處理模擬生活污水過程中的抗膜污染性能，與控制組相比，實驗組的膜污染速率下降了16.3%[101]。

除針對性去除小分子難降解有機污染物外，EMF還能與工業(yè)廢水中某些污染物產生“聯(lián)動”，達到自強化催化的效果。Li等[102]發(fā)現(xiàn)，當用EMF處理含銅絡合物（Cu-EDTA）的模擬工業(yè)廢水時，利用陽極生成的·OH攻擊穩(wěn)定的銅絡合物會生成具有催化活性的降解中間體，中間體進一步與陰極產生的H2O2發(fā)生類芬頓反應生成大量·OH，誘導形成鏈式自強化破絡過程，同時，中間體和銅離子在陰極導電膜發(fā)生還原沉淀，進而實現(xiàn)銅回收。此外，由于系統(tǒng)的鏈式反應特征，EMF系統(tǒng)能耗顯著低于文獻中處理相同重金屬絡合物廢水的其他方法的能耗。由此可見，EMF系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)城市污水中微污染物的去除，也能在一些工業(yè)廢水處理中發(fā)揮突出的處理效果。

膜的功能復合設計不局限于電化學，耦合光催化、酶催化等亦是較為熱門的研究方向[103-104]。例如，Ni等[105]將CdS/MIL-101（Cr）負載于PVDF膜上構建了光催化膜，在可見光照射下，通過光催化作用產生活性物種（·OH、e-以及h+）原位清洗膜面污染物并局部殺菌，從而實現(xiàn)CdS/MIL-101（Cr）光催化PVDF膜在MBR中的長效運行;Lee等[106]將群感效應猝滅酶固定在膜上，利用其對微生物群感效應的抑制，從而顯著延長了膜在MBR中的清洗周期。此外，也有研究發(fā)現(xiàn)，在膜上針對性負載催化酶，能實現(xiàn)對水中微污染物的催化降解[107]。

1.2.3 電化學膜生物反應器

EMF賦予傳統(tǒng)低壓膜降解小分子污染物的功能，而MBR作為污水處理領域低壓膜常用工藝，也可考慮引入EMF系統(tǒng)進行功能強化。在MBR中引入具備電化學高級氧化與物理分離雙重功能的復合低壓膜，不僅活性氧對膜具有原位清洗作用，保障膜組件的穩(wěn)定高效運行，電化學與微生物降解還能協(xié)同作用高效降解污染物[108]。Chen等[109]在MBR中嵌入EMF并同步加入導電填料，構建了電化學膜生物反應器（EMBR），在外加電場情況下，導電懸浮顆粒、微生物和電極協(xié)同強化了磺胺甲惡唑的去除，同時，緩解了膜污染問題，抑制了抗性微生物的產生。Chen等[110]進一步設計制作了中試陰陽極內置式一體化電化學PVDF膜組件，搭建了中試EMBR，用以強化市政污水中微污染物的去除，實現(xiàn)了EMBR從小試向中試的應用推廣及其處理對象由模擬污水向市政污水轉變的突破。由于EMBR結構緊湊、易于模塊化組裝、出水質量穩(wěn)定、污染清洗周期長，且對小分子難降解有機物的去除效果好，在小規(guī)模污水處理領域具有較大的應用潛力。Li等[111]結合電化學高級氧化與無泡曝氣膜生物反應器技術構建了一種新型的電化學膜生物膜反應器（EMBfR），用于處理含磺胺嘧啶的模擬微污染地表水。在電場作用下，能夠有效提高磺胺嘧啶的去除效果，同時，電化學和生物之間的協(xié)同作用能顯著抑制抗生素耐藥性基因的產生與潛在橫向遷移，降低了二次污染風險，為水環(huán)境的抗生素污染控制提供了一種高效的處理方案。

1.2.4 膜生物耦合技術的新發(fā)展

目前對MBR整體研究偏向于工程上的工藝組合。未來隨著生物技術發(fā)展，膜生物耦合技術將實現(xiàn)功能的更大突破。例如，從合成生物學角度，可考慮采用模塊化的合成生物學策略對MBR中關鍵微生物的核心代謝路徑進行系統(tǒng)的優(yōu)化與重構[112]，從源頭優(yōu)化MBR對污染物的降解性能，并利用MBR長泥齡的特性實現(xiàn)對目標微生物菌群的富集。此外，還可考慮對膜表面的優(yōu)勢污染菌群進行基因重構[113]：例如，插入綠膿桿菌las群感系統(tǒng)基因片段，借助LasI/LasR蛋白的表達及信號分子反饋機制，實現(xiàn)污染生物膜生長自控;引入枯草桿菌的bNos基因片段，通過樹膠醛糖誘導基因表達生成NO合成蛋白Nos，分泌NO，控制膜污染;在bNos基因片段連續(xù)放射性土壤桿菌的環(huán)氧化物酶合成基因，使細菌分泌環(huán)氧化物水解酶，降解環(huán)氧氯丙烷。

1.3 膜的可持續(xù)利用

商用聚合物膜材料在歷經多個污染清洗周期后，不可避免地會達到壽命終點（RO膜3～7 a，低壓膜5～10 a）[114-115]，必須更換新膜才能維持工藝正常運行[116-117]，這樣也會產生大量的廢棄膜。到2020年，全球每年將會產生超過30 000 t的聚合物廢棄膜[118]。通常情況下，廢棄膜需要按照各個國家/地區(qū)的法律法規(guī)進行處理，但幾乎所有舊膜都會在垃圾場進行填埋[119]。盡管膜材料的處理處置通常不被認為屬于污水處理領域，但水處理膜材料的使用是膜法污水處理碳排放的重要一環(huán)，若能有效優(yōu)化膜材料的處理處置路徑，有望進一步提升膜法污水處理技術在碳達峰、碳中和背景下的競爭力。因此，為增強膜材料的可持續(xù)利用，應從報廢膜的循環(huán)利用進行著手（圖6）。

報廢膜的再生循環(huán)利用可分為3類：1）報廢高壓膜的“降級”再生;2）報廢低壓膜的“升級”再生;3）報廢高壓膜或低壓膜的“平級”再生。國際上環(huán)境、材料領域的科學家已經開始嘗試在經過適當?shù)奶幚砗髮髲U的RO/NF膜降級為NF/UF膜。例如，利用聚酰胺不耐次氯酸鈉清洗的特性，采用自由氯攻擊法直接降級再生報廢RO膜，當采用6 200 mg·L-1·h的次氯酸鈉濃度時，能將報廢RO膜降級再生為NF膜，而當清洗強度達300 000 mg·L-1·h時，則能將報廢RO膜的聚酰胺層完全剝離，從而將報廢RO膜降級再生為UF膜[120]。受次氯酸鈉攻擊后的報廢RO膜也可用作膜曝氣生物膜反應器中的氣膜，膜的氣體滲透率可通過自由氯濃度和攻擊時間控制[121]。此外，還有研究者[119]提出，在自由氯攻擊后通過層層組裝法再生制備NF膜。

然而，對于到達壽命終點的低壓膜（UF/MF），可考慮采用“升級”的方法來對其進行再生循環(huán)利用。在生物多聚物污染的PES MF膜上直接界面聚合，能得到高性能的NF膜，其水通量和硫酸鈉截留率均高于在未污染MF膜上界面聚合得到的NF膜（最高水滲透率可達30 L/（m2·h·bar），硫酸鈉截留率約95%）?；诖耍趯嶋H嚴重污染的PVDF MF膜上，也能通過界面聚合直接制備升級得到NF膜，其硫酸鈉截留率接近90%，這也是將實際污染低壓膜升級制備高壓膜的首次研究報道[122]。從工程實施角度考慮，直接在污染低壓膜上界面聚合需預先摸索條件，且因污染層組成不同，制備得到的NF膜性能也不同，為保障升級NF膜的性能穩(wěn)定性，筆者研究團隊提出，通過化學清洗聚多巴胺修復界面聚合的三步法策略升級制備NF膜[123]，升級NF膜性能顯著高于直接界面聚合法得到的升級NF膜，經三步法制備的NF膜，其硫酸鈉截留率>93%，水滲透率達20 L/（m2·h·bar）以上。

實際而言，在污水處理工程中，報廢膜的平級再生與循環(huán)利用的需求較大，如膜生物反應器中低壓膜到達壽命終點時面臨更換的問題，此時可以考慮采用較為綠色的手段對膜材料進行再生延壽。若將延壽年化成本控制在新膜更換成本的一定比例之下（如50%），則能在有效提升膜法污水處理技術可持續(xù)性的同時，充分調動企業(yè)循環(huán)利用膜材料的積極性。然而，目前市面上尚無有效的膜材料平級再生循環(huán)利用技術。筆者研究團隊近期在膜材料平級再生循環(huán)利用技術方面取得了一定進展：針對某污水廠膜生物反應器中的報廢中空纖維PVDF超濾膜，通過深度清洗結構轉化再生修復策略，能將報廢PVDF膜成功延壽，其水通量能恢復至新膜水平（新膜水通量約為400 L/（m2·h·bar），再生膜水通量約為420 L/（m2·h·bar），報廢膜水通量約為40 L/（m2·h·bar）），且再生PVDF膜出水質量與新膜相當，再生膜的抗污染性能與通量清洗恢復率也均優(yōu)于新膜，經初步核算，該報廢PVDF超濾膜平級再生策略的年化成本小于9元/m2，并節(jié)省了報廢PVDF膜的處理處置費用。

1.4 膜工藝低耗綠色發(fā)展

隨著膜材料性能不斷提升、膜組件迭代升級、膜污染機理認識深化、膜污染控制技術發(fā)展以及工藝運行優(yōu)化，膜法污水處理工藝運行能耗快速降低，其技術經濟性能不斷提升。以膜生物反應器技術為例，十年前的水處理能耗在0.6～0.7 kWh/m3，而目前其處理能耗降至0.4 kWh/m3以下（國際上運行能耗最低可以達到0.3 kWh/m3以下），膜生物反應器技術在污水高標準處理領域展現(xiàn)了非常大的競爭力。

與此同時，在資源能源短缺以及碳達峰、碳中和的大背景下，研究者們[124-125]開發(fā)出諸多新型低耗MBR工藝，包括厭氧MBR（AnMBR）、厭氧氨氧化MBR等新型組合MBR工藝，以實現(xiàn)膜工藝的低耗綠色發(fā)展。在捕獲市政污水中碳源的前提下，構建主流污水AnMBR處理技術是一種綠色處理工藝[126]。運行溫度是AnMBR處理市政污水效果面臨的一大挑戰(zhàn)，在低溫下（<20 ℃），厭氧微生物代謝活性會顯著降低，影響反應器處理效能[127]。不過，隨著技術革新（如接種耐寒微生物、優(yōu)化反應器構型等），研究者們[128-129]逐漸挖掘出了AnMBR在低溫下的處理潛力。此外，溶解性甲烷收集問題也是市政污水處理AnMBR的一大難點，在市政污水低有機物濃度的進水下，產生的甲烷相當一部分會溶解在水中，隨出水流失，在30 ℃左右時，約有>40%的甲烷隨出水流失，且溫度越低，流失越嚴重[130]，此時甲烷作為溫室氣體會對環(huán)境產生不利影響。Li等[131]基于氟化二氧化硅納米顆粒構建了超疏液表面的微孔膜，在15、25、35 ℃下均能實現(xiàn)甲烷飽和進水中90%以上甲烷的回收。

此外，可從削減MBR中膜成本、降低抽吸壓力等方面降低系統(tǒng)能耗，如采用大孔廉價材料（如滌綸網、尼龍網等），利用微生物、膠體等污染物在其上生長形成動態(tài)膜，利用泥餅層進行過濾。由于動態(tài)膜的高滲透性，其抽吸所需能耗低于傳統(tǒng)的MF膜[132]。據(jù)報道[133]，處理垃圾滲濾液時，在低能耗情況下，中試厭氧動態(tài)膜生物反應器（AnDMBR）對13 000 mg/L COD的進水去除率能達62.2%，有機負荷達4.87 kg COD/（m3·d），甲烷產率平均為0.34 L/g COD去除。同時，動態(tài)膜的污泥持留性能可以與傳統(tǒng)MF膜相比擬，故可考慮利用DMBR培養(yǎng)長世代周期的微生物菌群。此外，AnDMBR也可用于污泥的處理，由于膜污染原因，傳統(tǒng)基于MF或UF的AnMBR很難用于污泥的處理，而AnDMBR通過固體停留時間和水力停留時間的分離，可實現(xiàn)污泥的同步厭氧消化和濃縮，實現(xiàn)揮發(fā)性固體消解率和沼氣產率的顯著提升[134]。

除傳統(tǒng)MBR技術的節(jié)能降耗外，正滲透等新型膜分離技術的涌現(xiàn)，也為膜工藝綠色低耗發(fā)展注入了新動力。正滲透技術曾在脫鹽領域被寄予厚望，但由于汲取液再生能耗等問題逐漸淡出人們視線。不過，在污水處理領域，正滲透技術仍具有較大潛力[135]。采用肥料作為汲取液的正滲透過程[136]能以低能耗的方式濃縮污水，稀釋后的汲取液無需再生，可直接用于灌溉，而濃縮后的污水可采用厭氧生物法進行低耗處理。為進一步簡化該工藝流程，可將正滲透膜與厭氧生物法直接耦合，構建厭氧正滲透膜生物反應器，對污水進行綠色低耗處理[137]。此外，膜法污水處理的能耗還能在“供給側”進行改革，如采用可再生能源驅動膜法污水處理過程，包括太陽能、風能等，目前文獻中已有采用太陽能驅動的膜蒸餾用于污水低耗綠色處理[138]。

2 未來可持續(xù)發(fā)展的思考與展望

在環(huán)境功能質量提升、碳達峰、碳中和的背景下，膜法污水處理應向多功能拓展、選擇性分離、定制化分離和綠色化發(fā)展方向持續(xù)邁進。生物、信息、材料、人工智能、3D打印等科技的快速發(fā)展為膜法污水處理技術革新帶來無限可能，未來需要進一步強化膜法污水處理技術綠色發(fā)展思維，堅持技術創(chuàng)新驅動，強化學科交叉融合，從而支撐構建高品質出水、工藝過程低碳排的膜法污水處理技術。

1）多功能拓展。將膜與電催化、光催化、酶催化、先進生物處理技術等耦合，可在分離基礎上賦予膜技術污染物轉化、降解功能，從而拓寬膜分離應用領域與應用范圍。膜體內具有發(fā)達的微納米級別通道，在膜孔限域空間內引入非均相催化劑，從而構建納米限域強化的高效膜反應器，實現(xiàn)水中污染物的快速去除，是目前膜分離多功能拓展的研究熱點。而將納米限域膜反應器用于實際污水處理時，膜內部污染對膜孔內反應位點的屏蔽效應是納米限域催化膜實際應用需要解決的問題。合成生物學、基因編輯等生物科技的快速發(fā)展為膜生物反應器技術的迭代升級提供了強有力的技術支持，尤其是在特定場合的應用（如典型工業(yè)廢水處理、污染物定向資源化等）可能是未來重點發(fā)展的方向。

2）選擇性分離。膜的選擇性是衡量膜材料先進程度、技術競爭力的一個重要指標，尤其是在水和廢水的高標準處理方面。以RO膜為例，目前商用膜對水中小分子微污染物的截留效果仍然有限;在集成電路行業(yè)水循環(huán)利用方面，現(xiàn)有高壓膜分離精度仍然不能滿足水中污染物去除要求，往往需要流程很長的制水過程;在特定污染物資源回收方面，往往要求膜的選擇性超出現(xiàn)有商用膜的性能。因此，在特定應用場合，對水質的高標準要求驅使膜的選擇性仍需不斷提升。然而高選擇性又帶來對膜過濾性能的影響，水通量和截留率之間的制衡關系（Trade-off）仍是未來高壓膜發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)[74]，也是未來研究需要持續(xù)突破的重點。

3）定制化分離。在實際污水處理中，面臨著分離的多樣化需求。實際污水處理時往往存在特定的、更具有經濟性的分離精度要求。如紡織染整行業(yè)的染鹽分離、能夠選擇性透過Ca2+、Mg2+的納濾過程、特定污染物富集回收等，其并非要求膜具有很高的選擇性，而是要求膜具備高效分離特定污染物的“定制化”功能。例如，揮發(fā)性脂肪酸（VFA）是厭氧生物處理（非甲烷化）的另一重要生物質資源，基于膜法的NF、滲透汽化和膜蒸餾技術均具有回收VFA的潛力，但如何進行污水中VFA膜材料的定制化設計以實現(xiàn)VFA的定制化高效分離即是膜分離材料制備需要考慮的問題。通過膜結構微納米級別的精細調控，設計選擇性NF膜對水中微污染物進行有效去除，同時讓Ca2+、Mg2+等離子透過NF膜，是目前水處理NF膜材料的研究前沿。此外，針對特種廢水的處理，研發(fā)特種膜材料，實現(xiàn)經濟高效分離處理也屬于“定制化”分離的研究范疇。

4）綠色化發(fā)展。膜法污水處理技術的綠色發(fā)展應打破傳統(tǒng)僅關注節(jié)能降耗的單一視角，系統(tǒng)考慮整體膜法污水處理工藝流程的碳排放、膜材料的環(huán)境影響等。總體而言，膜法污水處理技術的綠色發(fā)展依賴于工藝節(jié)能降耗、再生水循環(huán)利用、污染物資源化能源化、膜材料的循環(huán)利用等幾個方面。在工藝層面，膜分離技術在污染物富集方面具有廣泛應用潛力（尤其是低濃度市政污水），可以為污染物的資源能源轉化提供有力的技術支撐[139-140]。此外，膜的選擇性分離、定制化分離可以在特定物質的資源回收方面發(fā)揮重要作用（如典型工業(yè)廢水處理），也是膜法污水處理技術綠色發(fā)展的重要方向。在膜材料層面，如何通過低成本的手段使膜具有優(yōu)異的抗污染性能是膜材料長效使用的關鍵，同時也是降低膜材料全生命周期環(huán)境影響的重要手段。與此同時，尋找綠色替代性材料也是膜材料研發(fā)的方向之一。而對于膜材料的“末端處理”，如何綠色低碳地循環(huán)利用報廢膜材料，對“壽命終點”的膜材料進行延壽處理，是降低膜材料碳排放的重要途徑。

5）智慧化運維。膜法污水處理系統(tǒng)的智能化運行管理技術是未來的重點研究方向之一。研究基于人工智能的多源數(shù)據(jù)融合的精準化運管技術，建立膜污染與膜運行的可視化監(jiān)測與信息化模擬系統(tǒng)，構建復雜應用場景下的運管策略，降低膜法污水處理系統(tǒng)能耗，提升系統(tǒng)運行效能，是推進膜法污水處理技術可持續(xù)發(fā)展的重要內容。

未來在膜法污水處理研究中，還應基于真實水環(huán)境與復雜污水體系進行研究[140]，需重點關注的關鍵科技問題包括：1）復雜環(huán)境背景下污染物在液功能材料膜材料多界面、多過程轉移轉化機制;2）多污染物共存條件下膜微納結構驅動的水/污染物分離與轉化機制;3）復雜水環(huán)境條件下膜表面/基體結構性質與過濾性能/選擇性制衡關系;4）新型膜材料結構效能“組學”及其綠色化設計、制備與循環(huán)利用方法;5）膜工藝中物質/能量/電子流的選擇性調控與分配機理。在上述關鍵科技問題研究基礎上，不斷推動新型關鍵膜法污水處理技術突破，實現(xiàn)膜法污水處理技術的可持續(xù)發(fā)展。

3 結論

膜分離技術在污水處理與再生利用中發(fā)揮著重要作用?？刮廴竟δ苣そ缑鏄嬛歉咝阅苣げ牧显O計的重要一環(huán)，改善膜材料表面/基體結構性質、引入中間層、調控膜中納米水通道，從而突破水通量/選擇性的Trade-off是高壓膜材料選擇性分離、定制化分離的關鍵所在，基于影像組學和人工智能的膜材料3D打印是膜材料精準設計的未來。通過關鍵性功能材料設計與工藝集成耦合，在單一膜分離功能基礎上耦合污染物轉化、降解的功能拓展，是低壓膜分離技術出水滿足高標準的重要方向，而傳統(tǒng)的膜生物耦合工藝應考慮在生物研究上尋求進一步突破。膜材料到使用終點時的處理、處置是膜法水處理技術面臨的嚴峻挑戰(zhàn)，通過報廢膜再生實現(xiàn)膜材料的循環(huán)利用，是膜法污水處理技術可持續(xù)發(fā)展的關鍵。在膜工藝綠色發(fā)展方面，可以將膜與綠色低耗生物處理技術進行耦合，發(fā)揮技術的協(xié)同優(yōu)勢，推進膜技術持續(xù)節(jié)能降耗與污水資源化、能源化。在生物、信息、材料、人工智能、3D打印等科技快速發(fā)展的背景下，通過深化交叉融合與創(chuàng)新，未來膜法污水處理技術將持續(xù)在多功能拓展、選擇性分離、定制化分離和綠色化發(fā)展方向不斷革新與迭代升級。參考文獻：

[1] SHANNON M A， BOHN P W， ELIMELECH M， et al. Science and technology for water purification in the coming decades [J]. Nature， 2008， 452： 301-310.

[2] ELIMELECH M， PHILLIP W A. The future of seawater desalination： Energy， technology， and the environment [J]. Science， 2011， 333： 712-717.

[3] ALVAREZ P J J， CHAN C K， ELIMELECH M， et al. Emerging opportunities for nanotechnology to enhance water security [J]. Nature Nanotechnology， 2018， 13（8）： 634-641.

[4] ALTURKI A A， TADKAEW N， MCDONALD J A， et al.Combining MBR and NF/RO membrane filtration for the removal of trace organics in indirect potable water reuse applications [J]. Journal of Membrane Science， 2010， 365（1/2）： 206-215.

[5] WANG Z X， DESHMUKH A， DU Y H， et al. Minimal and zero liquid discharge with reverse osmosis using low-salt-rejection membranes [J]. Water Research， 2020， 170： 115317.

[6] LI M， WANG X， PORTER C J， et al. Concentration and recovery of dyes from textile wastewater using a self-standing， support-free forward osmosis membrane [J]. Environmental Science & Technology， 2019， 53（6）： 3078-3086.

[7] LAN Y D， GROENEN-SERRANO K， COETSIER C， et al. Nanofiltration performances after membrane bioreactor for hospital wastewater treatment： Fouling mechanisms and the quantitative link between stable fluxes and the water matrix [J]. Water Research， 2018， 146： 77-87.

[8] ZHANG X R， GUO Y， WANG T L， et al. Antibiofouling performance and mechanisms of a modified polyvinylidene fluoride membrane in an MBR for wastewater treatment： Role of silver@silica nanopollens [J]. Water Research， 2020， 176： 115749.

[9] XIAO K， LIANG S， WANG X M， et al. Current state and challenges of full-scale membrane bioreactor applications： A critical review [J]. Bioresource Technology， 2019， 271： 473-481.

[10] ZHAO Y， WU M Y， SHEN P X， et al. Composite anti-scaling membrane made of interpenetrating networks of nanofibers for selective separation of lithium [J]. Journal of Membrane Science， 2021， 618： 118668.

[11] LI Y J， SHI S Y， CAO H B， et al. Robust antifouling anion exchange membranes modified by graphene oxide （GO）-enhanced Co-deposition of tannic acid and polyethyleneimine [J]. Journal of Membrane Science， 2021， 625： 119111.

[12] ROMAN M， GUTIERREZ L， VAN DIJK L H， et al. Effect of pH on the transport and adsorption of organic micropollutants in ion-exchange membranes in electrodialysis-based desalination [J]. Separation and Purification Technology， 2020， 252： 117487.

[13] MA L S， GUTIERREZ L， VAN VOOREN T， et al. Fate of organic micropollutants in reverse electrodialysis： Influence of membrane fouling and channel clogging [J]. Desalination， 2021， 512： 115114.

[14] BAZINET L， MOALIC M. Coupling of porous filtrationand ion-exchange membranes in an electrodialysis stack and impact on cation selectivity： A novel approach for sea water demineralization and the production of physiological water [J]. Desalination， 2011， 277（1/2/3）： 356-363.

[15] ZHANG R N， LIU Y N， HE M R， et al. Antifouling membranes for sustainable water purification： Strategies and mechanisms [J]. Chemical Society Reviews， 2016， 45（21）： 5888-5924.

[16] ZHAO X T， ZHANG R N， LIU Y N， et al. Antifouling membrane surface construction： Chemistry plays a critical role [J]. Journal of Membrane Science， 2018， 551： 145-171.

[17] TANG C Y， YANG Z， GUO H， et al. Potable water reuse through advanced membrane technology [J]. Environmental Science & Technology， 2018， 52（18）： 10215-10223.

[18] HAASE M F， JEON H， HOUGH N， et al. Multifunctional nanocomposite hollow fiber membranes by solvent transfer induced phase separation [J]. Nature Communications， 2017， 8： 1234.

[19] WONG T S， KANG S H， TANG S K Y， et al. Bioinspired self-repairing slippery surfaces with pressure-stable omniphobicity [J]. Nature， 2011， 477（7365）： 443-447.

[20] WANG J T， YUAN Z J， WU X L， et al. Beetle-inspired assembly of heterostructured lamellar membranes with polymer cluster-patterned surface for enhanced molecular permeation [J]. Advanced Functional Materials， 2019， 29（23）： 1900819.

[21] JIANG X， SHAO Y， LI J， et al. Bioinspired hybrid micro/nanostructure composited membrane with intensified mass transfer and antifouling for high saline water membrane distillation [J]. ACS Nano， 2020： 14（12）： 17376-17386.

[22] LI Q L， ELIMELECH M. Organic fouling and chemical cleaning of nanofiltration membranes： Measurements and mechanisms [J]. Environmental Science & Technology， 2004， 38（17）： 4683-4693.

[23] HAO X J， GAO S S， TIAN J Y， et al. Calcium-carboxyl intrabridging during interfacial polymerization： A novel strategy to improve antifouling performance of thin film composite membranes [J]. Environmental Science & Technology， 2019， 53（8）： 4371-4379.

[24] ZHANG J， WANG Q Y， WANG Z W， et al. Modification of poly（vinylidene fluoride）/polyethersulfone blend membrane with polyvinyl alcohol for improving antifouling ability [J]. Journal of Membrane Science， 2014， 466： 293-301.

[25] ZHANG J Q， PAN X L， XUE Q Z， et al. Antifouling hydrolyzed polyacrylonitrile/graphene oxide membrane with spindle-knotted structure for highly effective separation of oil-water emulsion [J]. Journal of Membrane Science， 2017， 532： 38-46.

[26] GAO S J， ZHU Y Z， WANG J L， et al. Layer-by-layer construction of Cu2+/alginate multilayer modified ultrafiltration membrane with bioinspired superwetting property for high-efficient crude-oil-in-water emulsion separation [J]. Advanced Functional Materials， 2018， 28（49）： 1801944.

[27] THAMARAISELVAN C， CARMIEL Y， ELIAD G， et al. Modification of a polypropylene feed spacer with metal oxide-thin film by chemical bath deposition for biofouling control in membrane filtration [J]. Journal of Membrane Science， 2019， 573： 511-519.

[28] ZHOU H J， YANG G W， ZHANG Y Y， et al. Bioinspired block copolymer for mineralized nanoporous membrane [J]. ACS Nano， 2018， 12（11）： 11471-11480.

[29] JIANG J H， ZHU L P， ZHU L J， et al. Antifouling and antimicrobial polymer membranes based on bioinspired polydopamine and strong hydrogen-bonded poly（N-vinyl pyrrolidone） [J]. ACS Applied Materials & Interfaces， 2013， 5（24）： 12895-12904.

[30] OH H S， YEON K M， YANG C S， et al. Control of membrane biofouling in MBR for wastewater treatment by quorum quenching bacteria encapsulated in microporous membrane [J]. Environmental Science & Technology， 2012， 46（9）： 4877-4884.

[31] ZHAO X T， SU Y L， LI Y F， et al. Engineering amphiphilic membrane surfaces based on PEO and PDMS segments for improved antifouling performances [J]. Journal of Membrane Science， 2014， 450： 111-123.

[32] WANG S Y， FANG L F， CHENG L， et al. Improved antifouling properties of membranes by simple introduction of zwitterionic copolymers via electrostatic adsorption [J]. Journal of Membrane Science， 2018， 564： 672-681.

[33] YANG Z， WU Y C， WANG J Q， et al. In situ reduction of silver by polydopamine： A novel antimicrobial modification of a thin-film composite polyamide membrane [J]. Environmental Science & Technology， 2016， 50（17）： 9543-9550.

[34] BEN-SASSON M， ZODROW K R， QI G G， et al. Surface functionalization of thin-film composite membranes with copper nanoparticles for antimicrobial surface properties [J]. Environmental Science & Technology， 2014， 48（1）： 384-393.

[35] CHUNG Y T， MAHMOUDI E， MOHAMMAD A W， et al. Development of polysulfone-nanohybrid membranes using ZnO-GO composite for enhanced antifouling and antibacterial control [J]. Desalination， 2017， 402： 123-132.

[36] ZHANG X R， MA J X， TANG C Y， et al. Antibiofouling polyvinylidene fluoride membrane modified by quaternary ammonium compound： Direct contact-killing versus induced indirect contact-killing [J]. Environmental Science & Technology， 2016， 50（10）： 5086-5093.

[37] ZHANG X R， WANG Z W， CHEN M， et al. Membrane biofouling control using polyvinylidene fluoride membrane blended with quaternary ammonium compound assembled on carbon material [J]. Journal of Membrane Science， 2017， 539： 229-237.

[38] ZHANG X R， WANG Z W， TANG C Y， et al. Modification of microfiltration membranes by alkoxysilane polycondensation induced quaternary ammonium compounds grafting for biofouling mitigation [J]. Journal of Membrane Science， 2018， 549： 165-172.

[39] CHEN M， ZHANG X R， WANG Z W， et al. QAC modified PVDF membranes： Antibiofouling performance， mechanisms， and effects on microbial communities in an MBR treating municipal wastewater [J]. Water Research， 2017， 120： 256-264.

[40] ZHANG X R， PING M， WU Z C， et al. Microfiltration membranes modified by silver-decorated biomimetic silica nanopollens for mitigating biofouling： Synergetic effects of nanopollens and silver nanoparticles [J]. Journal of Membrane Science， 2020， 597： 117773.

[41] KIM J H， CHOI D C， YEON K M， et al. Enzyme-immobilized nanofiltration membrane to mitigate biofouling based on quorum quenching [J]. Environmental Science & Technology， 2011， 45（4）： 1601-1607.

[42] TAN Z， CHEN S F， PENG X S， et al. Polyamide membranes with nanoscale turing structures for water purification [J]. Science， 2018， 360（6388）： 518-521.

[43] MA X H， YAO Z K， YANG Z， et al. Nanofoaming of polyamide desalination membranes to tune permeability and selectivity [J]. Environmental Science & Technology Letters， 2018， 5（2）： 123-130.

[44] PENG L E， YAO Z K， YANG Z， et al. Dissecting the role of substrate on the morphology and separation properties of thin film composite polyamide membranes： Seeing is believing [J]. Environmental Science & Technology， 2020， 54（11）： 6978-6986.

[45] ZHU S， ZHAO S， WANG Z， et al. Improved performance of polyamide thin-film composite nanofiltration membrane by using polyetersulfone/polyaniline membrane as the substrate [J]. Journal of Membrane Science， 2015， 493： 263-274.

[46] DAI R B， LI J Y， WANG Z W. Constructing interlayer to tailor structure and performance of thin-film composite polyamide membranes： A review [J]. Advances in Colloid and Interface Science， 2020， 282： 102204.

[47] KARAN S， JIANG Z W， LIVINGSTON A G. Sub-10 nm polyamide nanofilms with ultrafast solvent transport for molecular separation [J]. Science， 2015， 348（6241）： 1347-1351.

[48] WANG J J， YANG H C， WU M B， et al. Nanofiltration membranes with cellulose nanocrystals as an interlayer for unprecedented performance [J]. Journal of Materials Chemistry A， 2017， 5（31）： 16289-16295.

[49] YANG Z， ZHOU Z W， GUO H， et al. Tannic acid/Fe3+ nanoscaffold for interfacial polymerization： Toward enhanced nanofiltration performance [J]. Environmental Science & Technology， 2018， 52（16）： 9341-9349.

[50] ZHOU Z Y， HU Y X， BOO C， et al. High-performance thin-film composite membrane with an ultrathin spray-coated carbon nanotube interlayer [J]. Environmental Science & Technology Letters， 2018， 5（5）： 243-248.

[51] ZHU Y Z， XIE W， GAO S J， et al. Single-walled carbon nanotube film supported nanofiltration membrane with a nearly 10 nm thick polyamide selective layer for high-flux and high-rejection desalination [J]. Small， 2016， 12（36）： 5034-5041.

[52] YANG Z， GUO H， TANG C Y. The upper bound of thin-film composite （TFC） polyamide membranes for desalination [J]. Journal of Membrane Science， 2019， 590： 117297.

[53] ZHU J Y， HOU J W， YUAN S S， et al. MOF-positioned polyamide membranes with a fishnet-like structure for elevated nanofiltration performance [J]. Journal of Materials Chemistry A， 2019， 7（27）： 16313-16322.

[54] JEONG B H， HOEK E M V， YAN Y S， et al. Interfacial polymerization of thin film nanocomposites： A new concept for reverse osmosis membranes [J]. Journal of Membrane Science， 2007， 294（1/2）： 1-7.

[55] WERBER J R， OSUJI C O， ELIMELECH M. Materials for next-generation desalination and water purification membranes [J]. Nature Reviews Materials， 2016， 1： 16018.

[56] YANG Z， MA X H， TANG C Y. Recent development of novel membranes for desalination [J]. Desalination， 2018， 434： 37-59.

[57] TANG C Y， WANG Z N， PETRINI I， et al. Biomimetic aquaporin membranes coming of age [J]. Desalination， 2015， 368： 89-105.

[58] TANG C Y， ZHAO Y， WANG R， et al. Desalination by biomimetic aquaporin membranes： Review of status and prospects [J]. Desalination， 2013， 308： 34-40.

[59] SHEN Y X， SABOE P O， SINES I T， et al. Biomimetic membranes： A review [J]. Journal of Membrane Science， 2014， 454： 359-381.

[60] BARBOIU M， GILLES A. From natural to bioassisted and biomimetic artificial water channel systems [J]. Accounts of Chemical Research， 2013， 46（12）： 2814-2823.

[61] MANAWI Y， KOCHKODAN V， HUSSEIN M A， et al. Can carbon-based nanomaterials revolutionize membrane fabrication for water treatment and desalination [J]. Desalination， 2016， 391： 69-88.

[62] HINDS B J， CHOPRA N， RANTELL T， et al. Aligned multiwalled carbon nanotube membranes [J]. Science， 2004， 303（5654）： 62-65.

[63] DAS R， ALI M E， HAMID S B A， et al. Carbon nanotube membranes for water purification： A bright future in water desalination [J]. Desalination， 2014， 336： 97-109.

[64] SORRIBAS S， GORGOJO P， TLLEZ C， et al. High flux thin film nanocomposite membranes based on metal-organic frameworks for organic solvent nanofiltration [J]. Journal of the American Chemical Society， 2013， 135（40）： 15201-15208.

[65] PENDERGAST M M， HOEK E M V. A review of water treatment membrane nanotechnologies [J]. Energy & Environmental Science， 2011， 4（6）： 1946.

[66] LIU X L， DEMIR N K， WU Z T， et al. Highly water-stable zirconium metal-organic framework UiO-66 membranes supported on alumina hollow fibers for desalination [J]. Journal of the American Chemical Society， 2015， 137（22）： 6999-7002.

[67] HE Y R， TANG Y P， MA D C， et al. UiO-66 incorporated thin-film nanocomposite membranes for efficient selenium and arsenic removal [J]. Journal of Membrane Science， 2017， 541： 262-270.

[68] CHEN L， SHI G S， SHEN J， et al. Ion sieving in graphene oxide membranes via cationic control of interlayer spacing [J]. Nature， 2017， 550： 380-383.

[69] HU M， MI B X. Enabling graphene oxide nanosheets as water separation membranes [J]. Environmental Science & Technology， 2013， 47（8）： 3715-3723.

[70] HU R R， ZHANG R J， HE Y J， et al. Graphene oxide-in-polymer nanofiltration membranes with enhanced permeability by interfacial polymerization [J]. Journal of Membrane Science， 2018， 564： 813-819.

[71] XU G R， XU J M， SU H C， et al. Two-dimensional （2D） nanoporous membranes with sub-nanopores in reverse osmosis desalination： Latest developments and future directions [J]. Desalination， 2019， 451： 18-34.

[72] HIRUNPINYOPAS W， PRESTAT E， WORRALL S D， et al. Desalination and nanofiltration through functionalized laminar MoS2 membranes [J]. ACS Nano， 2017， 11（11）： 11082-11090.

[73] COHEN-TANUGI D， MCGOVERN R K， DAVE S H， et al. Quantifying the potential of ultra-permeable membranes for water desalination [J]. Energy & Environmental Science， 2014， 7（3）： 1134-1141.

[74] PARK H B， KAMCEV J， ROBESON L M， et al. Maximizing the right stuff： The trade-off between membrane permeability and selectivity [J]. Science， 2017， 356（6343）： eaab0530.

[75] SECCHI E， MARBACH S， NIGUS A， et al. Massive radius-dependent flow slippage in carbon nanotubes [J]. Nature， 2016， 537（7619）： 210-213.

[76] HUMMER G， RASAIAH J C， NOWORYTA J P. Water conduction through the hydrophobic channel of a carbon nanotube [J]. Nature， 2001， 414（6860）： 188-190.

[77] DAI R B， GUO H， TANG C Y， et al. Hydrophilic selective nanochannels created by metal organic frameworks in nanofiltration membranes enhance rejection of hydrophobic endocrine-disrupting compounds [J]. Environmental Science & Technology， 2019， 53（23）： 13776-13783.

[78] DAI R B， WANG X Y， TANG C Y， et al. Dually charged MOF-based thin-film nanocomposite nanofiltration membrane for enhanced removal of charged pharmaceutically active compounds [J]. Environmental Science & Technology， 2020， 54（12）： 7619-7628.

[79] YANG Z， GUO H， YAO Z K， et al. Hydrophilic silver nanoparticles induce selective nanochannels in thin film nanocomposite polyamide membranes [J]. Environmental Science & Technology， 2019， 53（9）： 5301-5308.

[80] YIN J， YANG Z， TANG C Y， et al. Probing the contributions of interior and exterior channels of nanofillers toward the enhanced separation performance of a thin-film nanocomposite reverse osmosis membrane [J]. Environmental Science & Technology Letters， 2020， 7（10）： 766-772.

[81] CULP T E， SHEN Y X， GEITNER M， et al. Electron tomography reveals details of the internal microstructure of desalination membranes [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America， 2018， 115（35）： 8694-8699.

[82] LI Y Q， KOSOWSKI M M， MCGILVERY C M， et al. Probing flow activity in polyamide layer of reverse osmosis membrane with nanoparticle tracers [J]. Journal of Membrane Science， 2017， 534： 9-17.

[83] BARNETT J W， BILCHAK C R， WANG Y， et al. Designing exceptional gas-separation polymer membranes using machine learning [J]. Science Advances， 2020， 6（20）： eaaz4301.

[84] YEO C S H， XIE Q， WANG X N， et al. Understanding and optimization of thin film nanocomposite membranes for reverse osmosis with machine learning [J]. Journal of Membrane Science， 2020， 606： 118135.

[85] OROPALLO W， PIEGL L A. Ten challenges in 3D printing [J]. Engineering with Computers， 2016， 32（1）： 135-148.

[86] LV J， GONG Z J， HE Z K， et al. 3D printing of a mechanically durable superhydrophobic porous membrane for oil-water separation [J]. Journal of Materials Chemistry A， 2017， 5（24）： 12435-12444.

[87] YUAN S S， STROBBE D， KRUTH J P， et al. Super-hydrophobic 3D printed polysulfone membranes with a switchable wettability by self-assembled candle soot for efficient gravity-driven oil/water separation [J]. Journal of Materials Chemistry A， 2017， 5（48）： 25401-25409.

[88] SCHUBERT C， VAN LANGEVELD M C， DONOSO L A. Innovations in 3D printing： A 3D overview from optics to organs [J]. The British Journal of Ophthalmology， 2014， 98（2）： 159-161.

[89] MA X H， YANG Z， YAO Z K， et al. Interfacial polymerization with electrosprayed microdroplets： Toward controllable and ultrathin polyamide membranes [J]. Environmental Science & Technology Letters， 2018， 5（2）： 117-122.

[90] CHOWDHURY M R， STEFFES J， HUEY B D， et al. 3D printed polyamide membranes for desalination [J]. Science， 2018， 361： 682-686.

[91] KHANZADA N K， FARID M U， KHARRAZ J A， et al.Removal of organic micropollutants using advanced membrane-based water and wastewater treatment： A review [J]. Journal of Membrane Science， 2020， 598： 117672.

[92] MA J X， DAI R B， CHEN M， et al. Applications of membrane bioreactors for water reclamation： Micropollutant removal， mechanisms and perspectives [J]. Bioresource Technology， 2018， 269： 532-543.

[93] KUMAR M， LEE P Y， FUKUSIHMA T， et al. Effect of supplementary carbon addition in the treatment of low C/N high-technology industrial wastewater by MBR [J]. Bioresource Technology， 2012， 113： 148-153.

[94] WANG Z W， MA J X， TANG C Y， et al. Membrane cleaning in membrane bioreactors： A review [J]. Journal of Membrane Science， 2014， 468： 276-307.

[95] QIN J J， KEKRE K A， TAO G H， et al. New option of MBR-RO process for production of NE Water from domestic sewage [J]. Journal of Membrane Science， 2006， 272（1/2）： 70-77.

[96] ZHAO Y Y， TONG T Z， WANG X M， et al. Differentiating solutes with precise nanofiltration for next generation environmental separations： A review [J]. Environmental Science & Technology， 2021， 55（3）： 1359-1376.

[97] ZHENG J， WANG Z， MA J， et al. Development of an electrochemical ceramic membrane filtration system for efficient contaminant removal from waters [J]. Environmental Science & Technology， 2018， 52（7）： 4117-4126.

[98] ZHENG J J， MA J X， WANG Z W， et al. Contaminant removal from source waters using cathodic electrochemical membrane filtration： Mechanisms and implications [J]. Environmental Science & Technology， 2017， 51（5）： 2757-2765.

[99] FAN X F， ZHAO H M， QUAN X， et al. Nanocarbon-based membrane filtration integrated with electric field driving for effective membrane fouling mitigation [J]. Water Research， 2016， 88： 285-292.

[100] LI C， SONG C W， TAO P， et al. Enhanced separation performance of coal-based carbon membranes coupled with an electric field for oily wastewater treatment [J]. Separation and Purification Technology， 2016， 168： 47-56.

[101] BANI-MELHEM K， ELEKTOROWICZ M. Development of a novel submerged membrane electro-bioreactor （SMEBR）： Performance for fouling reduction [J]. Environmental Science & Technology， 2010， 44（9）： 3298-3304.

[102] LI J Y， MA J X， DAI R B， et al. Self-enhanced decomplexation of Cu-organic complexes and Cu recovery from wastewaters using an electrochemical membrane filtration system [J]. Environmental Science & Technology， 2021， 55（1）： 655-664.

[103] REN S J， BOO C， GUO N， et al. Photocatalytic reactive ultrafiltration membrane for removal of antibiotic resistant bacteria and antibiotic resistance genes from wastewater effluent [J]. Environmental Science & Technology， 2018， 52（15）： 8666-8673.

[104] ALMASSI S， LI Z， XU W Q， et al. Simultaneous adsorption and electrochemical reduction of N-nitrosodimethylamine using carbon-Ti4O7 composite reactive electrochemical membranes [J]. Environmental Science & Technology， 2019， 53（2）： 928-937.

[105] NI L F， ZHU Y J， MA J， et al. Novel strategy for membrane biofouling control in MBR with CdS/MIL-101 modified PVDF membrane by in situ visible light irradiation [J]. Water Research， 2021， 188： 116554.

[106] LEE J， WON Y J， CHOI D C， et al. Micro-patterned membranes with enzymatic quorum quenching activity to control biofouling in an MBR for wastewater treatment [J]. Journal of Membrane Science， 2019， 592： 117365.

[107] SINGH J， SAHARAN V， KUMAR S， et al. Laccase grafted membranes for advanced water filtration systems： A green approach to water purification technology [J]. Critical Reviews in Biotechnology， 2018， 38（6）： 883-901.

[108] QI K Q， CHEN M， DAI R B， et al. Development of an electrochemical ceramic membrane bioreactor for the removal of PPCPs from wastewater [J]. Water， 2020， 12（6）： 1838.

[109] CHEN M， XU J， DAI R B， et al. Development of a moving-bed electrochemical membrane bioreactor to enhance removal of low-concentration antibiotic from wastewater [J]. Bioresource Technology， 2019， 293： 122022.

[110] CHEN M， REN L H， QI K Q， et al. Enhanced removal of pharmaceuticals and personal care products from real municipal wastewater using an electrochemical membrane bioreactor [J]. Bioresource Technology， 2020， 311： 123579.

[111] LI Z Y， DAI R B， YANG B C， et al. An electrochemical membrane biofilm reactor for removing sulfonamides from wastewater and suppressing antibiotic resistance development： Performance and mechanisms [J]. Journal of Hazardous Materials， 2021， 404： 124198.

[112] LI F， LI Y X， CAO Y X， et al. Modular engineering toincrease intracellular NAD（H/+） promotes rate of extracellular electron transfer of Shewanella oneidensis [J]. Nature Communications， 2018， 9： 3637.

[113] WOOD T L， GUHA R， TANG L， et al. Living biofouling-resistant membranes as a model for the beneficial use of engineered biofilms [J]. PNAS， 2016， 113（20）： E2802-E2811.

[114] ANG W S， TIRAFERRI A， CHEN K L， et al. Fouling and cleaning of RO membranes fouled by mixtures of organic foulants simulating wastewater effluent [J]. Journal of Membrane Science， 2011， 376（1/2）： 196-206.

[115] NUNES S P， CULFAZ-EMECEN P Z， RAMON G Z， et al. Thinking the future of membranes： Perspectives for advanced and new membrane materials and manufacturing processes [J]. Journal of Membrane Science， 2020， 598： 117761.

[116] COUTINHO DE PAULA E， SANTOS AMARAL M C. Environmental and economic evaluation of end-of-life reverse osmosis membranes recycling by means of chemical conversion [J]. Journal of Cleaner Production， 2018， 194： 85-93.

[117] LAWLER W， BRADFORD-HARTKE Z， CRAN M J， et al. Towards new opportunities for reuse， recycling and disposal of used reverse osmosis membranes [J]. Desalination， 2012， 299： 103-112.

[118] LEJARAZU-LARRAAGA A， MOLINA S， ORTIZ J M， et al. Circular economy in membrane technology： Using end-of-life reverse osmosis modules for preparation of recycled anion exchange membranes and validation in electrodialysis [J]. Journal of Membrane Science， 2020， 593： 117423.

[119] MORADI M R， PIHLAJAMKI A， HESAMPOUR M， et al. End-of-life RO membranes recycling： Reuse as NF membranes by polyelectrolyte layer-by-layer deposition [J]. Journal of Membrane Science， 2019， 584： 300-308.

[120] GARC A-PACHECO R， LANDABURU-AGUIRRE J， LEJARAZU-LARRAAGA A， et al. Free chlorine exposure dose （ppm·h） and its impact on RO membranes ageing and recycling potential [J]. Desalination， 2019， 457： 133-143.

[121] MORN-LPEZ J， NIETO-REYES L， AGUADO S， et al. Recycling of end-of-life reverse osmosis membranes for membrane biofilms reactors （MBfRs）. Effect of chlorination on the membrane surface and gas permeability [J]. Chemosphere， 2019， 231： 103-112.

[122] DAI R B， HAN H Y， WANG T L， et al. Fouling is the beginning： Upcycling biopolymer-fouled substrates for fabricating high-permeance thin-film composite polyamide membranes [J]. Green Chemistry， 2021， 23（2）： 1013-1025.

[123] DAI R B， HAN H Y， WANG T L， et al. Cleaning-healing-interfacial polymerization strategy for upcycling real end-of-life polyvinylidene fluoride microfiltration membranes [J]. ACS Sustainable Chemistry & Engineering， 2021， 9（30）： 10352-10360.

[124] YU Q L， ZHANG Y B. Fouling-resistant biofilter of an anaerobic electrochemical membrane reactor [J]. Nature Communications， 2019， 10： 4860.

[125] ZHU Y J， CAO L J， WANG Y Y. Characteristics of a self-forming dynamic membrane coupled with a bioreactor in application of anammox processes [J]. Environmental Science & Technology， 2019， 53（22）： 13158-13167.

[126] MEI X J， WANG Z W， MIAO Y， et al. Recover energy from domestic wastewater using anaerobic membrane bioreactor： Operating parameters optimization and energy balance analysis [J]. Energy， 2016， 98： 146-154.

[127] MCCARTY P L， BAE J， KIM J. Domestic wastewater treatment as a net energy producer： Can this be achieved [J]. Environmental Science & Technology， 2011， 45（17）： 7100-7106.

[128] SHIN C， MCCARTY P L， KIM J， et al. Pilot-scale temperate-climate treatment of domestic wastewater with a staged anaerobic fluidized membrane bioreactor （SAF-MBR） [J]. Bioresource Technology， 2014， 159： 95-103.

[129] PETROPOULOS E， DOLFING J， DAVENPORT R J， et al. Developing cold-adapted biomass for the anaerobic treatment of domestic wastewater at low temperatures （4， 8 and 15 ℃） with inocula from cold environments [J]. Water Research， 2017， 112： 100-109.

[130] CRONE B C， GARLAND J L， SORIAL G A， et al. Significance of dissolved methane in effluents of anaerobically treated low strength wastewater and potential for recovery as an energy product： A review [J]. Water Research， 2016， 104： 520-531.

[131] LI X S， DUTTA A， DONG Q R， et al. Dissolved methane harvesting using omniphobic membranes for anaerobically treated wastewaters [J]. Environmental Science & Technology Letters， 2019， 6（4）： 228-234.

[132] ANANTHARAMAN A， CHUN Y， HUA T， et al. Pre-deposited dynamic membrane filtration - A review [J]. Water Research， 2020， 173： 115558.

[133] XIE Z F， WANG Z W， WANG Q Y， et al. An anaerobic dynamic membrane bioreactor （AnDMBR） for landfill leachate treatment： Performance and microbial community identification [J]. Bioresource Technology， 2014， 161： 29-39.

[134] CHEN G， WU W， XU J， et al. An anaerobic dynamic membrane bioreactor for enhancing sludge digestion： Impact of solids retention time on digestion efficacy [J]. Bioresource Technology， 2021， 329： 124864.

[135] DAI R B， ZHANG X R， LIU M X， et al. Porous metal organic framework CuBDC nanosheet incorporated thin-film nanocomposite membrane for high-performance forward osmosis [J]. Journal of Membrane Science， 2019， 573： 46-54.

[136] PHUNTSHO S， SHON H K， HONG S， et al. A novel low energy fertilizer driven forward osmosis desalination for direct fertigation： Evaluating the performance of fertilizer draw solutions [J]. Journal of Membrane Science， 2011，375（1/2）： 172-181.

[137] CHEN L， GU Y S， CAO C Q， et al. Performance of a submerged anaerobic membrane bioreactor with forward osmosis membrane for low-strength wastewater treatment [J]. Water Research， 2014， 50： 114-123.

[138] PAL P， MANNA A K. Removal of arsenic from contaminated groundwater by solar-driven membrane distillation using three different commercial membranes [J]. Water Research， 2010， 44（19）： 5750-5760.

[139] LI W W， YU H Q. Advances in energy-producing anaerobic biotechnologies for municipal wastewater treatment [J]. Engineering， 2016， 2（4）： 113-131.

[140] 曲久輝， 王凱軍， 王洪臣， 等. 建設面向未來的中國污水處理概念廠[N]. 中國環(huán)境報， 2014-01-07（10）.

（編輯 王秀玲）