（1）完成城市污水中重金属的来源分析与风险评价。组织相关研究人员深入考察广州城市污水处理厂，结合实际处理厂的工艺特点及运行参数，通过横向对比，分析重金属含量、处理工艺、运行条件、甚至地区地域之间的关系。通过重金属含量及形态的变化分析不同种类的重金属在各水处理工艺中的转化及归趋途径。在此前基础上，优化并完善下一步的研究方向和研究路线。进行了各类风险评估及源解析模型的学习，并着手全国各城市污水厂污泥中重金属含量、地球化学分馏、其他污染物指标的数据调研。根据文献调研与数据的收集整理，科学地建立了有关污泥中重金属的数据库，系统地对中国各城市污泥中九种金属进行了源解析，以区分这些金属的来源和汇以及它们对环境的影响，同时分析了污泥中重金属的地球化学形态占比分布，评估了不同地区污泥中重金属的各类环境风险并提出污泥处置建议。（2）探明污泥重金属的富集原理，构建污泥重金属的分离技术。以焦化污泥作为前置研究，对位于广东省韶关市的韶钢集团旗下焦化废水处理厂采用高效生物流化床技术和A/O/H/O 废水处理系统进行了性能研究，使用 AAS 等手段分析污泥中重金属的种类及含量。根据固液两相中重金属的种类和含量，考察了固液两相的分布归趋规律及形态分布及焦化废水中典型污染物对重金属分布及规律的影响。通过 DFT 计算验证了沉淀和/或络合剂对重金属的调控机理、典型化合物与常见重金属离子形成的配合物的稳定能顺序。结合工艺参数（溶解氧、HRT、SRT 和 pH 值等）的调控实现了污泥重金属的定向富集。（3）污泥富集的工艺调控。完成了实验室规模流化床反应器的设计、搭建和试运行，即一种以三污泥法为核心，称之为 O/H/O 工艺的新生物工艺，O/H/O 工艺包括两级好氧单元工艺和一级水解脱氮单元工艺，其中，O1 为除碳单元，H 为水解与脱氮单元，O2 为硝化单元。在数月的连续运行与调控下，考察了模拟城市污水中重金属铜和锌在 O/H/O 工艺内的迁移和相分配的归趋行为，实验分析酸碱度、络合剂、工艺参数、脱氮反应控制等条件的影响机制。在设定的工艺参数和水质参数条件下，加以质量守恒分析和主成分分析证明该工艺系统实现了重金属的定向富集。 其间，2019 年 3 月依托华南理工大学召开中日研讨会议，中方项目负责人韦朝海教授在华南理工大学组织召开第一届中日环境热点学术研讨会，日方派代表 15 人参加，会议主题紧密围绕城镇化过程中重金属风险来源及归趋/分离途径。2019 年 12 月，韦朝海教授团队组织华南理工大学、广东药科大学、暨南大学、华南师范大学等其他科研团队，赴日本岐阜参加第十届亚洲大型城市环境与公共健康问题论坛，论坛会从污水处理、固废管理、重金属资源化与利用等方面阐述了污泥中重金属处置的技术方法。通过本研究，在探明污泥的理化性质对重金属的形态调控及归趋富集的作用机制基础上，根据重金属在污泥中的形态及分布特点，、实现重金属的梯度溶出及分类回收；利用反应器原位分离技术得到不同工艺段的污泥，通过调控各工艺段的反应特性以及污泥停留时间，得到含有不同富集重金属倍数的污泥，在风险归趋与资源化富集方面构建共同的目标，即有意识的工艺调控。 该项目站在中日两国对比的基础上识别城市污水中重金属成分的来源、污泥相富集的规律以及风险的评价，通过暴露，构建一套定向不同种类重金属归趋的工艺，实现基于性质差别的分离，同时获得重金属资源与安全污泥资源，把水处理目标、污泥风险分离目标结合，从源头阻隔污泥中重金属的扩散，这种原理的证明可以成为我国现有污水处理工艺的改造提供创新的示范。除了城市污水处理厂之外，对于经过消化的污泥挤出液，工业废水污泥，尾矿的生物冶金等，均可形成技术参考，通过指导工程设计，实现污泥农用标准与富集重金属污泥资源化两方面的结合。具有广泛的生态管理和工业应用前景，但首要的目标是解决环境污染问题。具体情况分析如下：通过将 O1 和 O2 反应器中的污泥进行填埋，H 反应器中的污泥资源化，即制作成有降解污染物功能的生物炭，共能降低城市污水处理厂污泥处理费用 50%，降低污水处理能耗 30%，降低 80%的重金属生态环境风险。