[導(dǎo)讀]： 隨著反滲透膜技術(shù)在水處理領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，反滲透濃水的處理問(wèn)題引起了越來(lái)越多的關(guān)注，特別是城市 污水和工業(yè)廢水反滲透膜處理產(chǎn)生的反滲透濃水，反滲透濃水中的有機(jī)物對(duì)濃水的排放和回收有很大影響。介紹了 反滲透濃水中有機(jī)物的去除方法，分析了各種方法的優(yōu)、缺點(diǎn)，并指出了今后的主要研究發(fā)展方向。

反滲透膜技術(shù)作為一種水處理工藝，與傳統(tǒng)水處理 方法相比，反滲透技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)高效，操作簡(jiǎn)便，不需要 外加酸堿，占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于海水和苦咸 水淡化、純水制備和化工產(chǎn)品的濃縮、回收等領(lǐng)域。隨著 膜的品種不斷增加，質(zhì)量不斷提高，設(shè)備也不斷改進(jìn)，近 年來(lái)反滲透技術(shù)在城市污水回用、工業(yè)廢水處理等領(lǐng)域 應(yīng)用日益廣泛。反滲透是運(yùn)用壓力（1～10MPa）使溶液 中的水通過(guò)反滲透膜，達(dá)到分離、提取、純化、濃縮等目 的的處理技術(shù)，它不僅可以除去鹽類和離子態(tài)的其他物 質(zhì)，還可以除去有機(jī)物、膠體、細(xì)菌和病毒[1]。反滲透膜將 80%～85%的進(jìn)水轉(zhuǎn)化成清潔的水，同時(shí)所有被截留的 物質(zhì)都被濃縮在進(jìn)水水量 15%～20%的濃水中，濃水的 污染物濃度大約為進(jìn)水中污染物濃度的2～3倍。若這 些含有高鹽度、高濃度有機(jī)物的濃水未經(jīng)妥善處理直接 排放，既會(huì)造成水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，還會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán) 境污染。若排入市政污水處理系統(tǒng)，會(huì)對(duì)生化系統(tǒng)產(chǎn)生 不利影響。因此在濃水排放到自然水體和回收前，應(yīng)對(duì) 反滲透濃水中的有機(jī)物進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?nbsp; 1 反滲透濃水特點(diǎn) 反滲透濃水的水質(zhì)主要與進(jìn)水水質(zhì)有關(guān)，污水處 理產(chǎn)生的反滲透濃水中電導(dǎo)率、總?cè)芙庑怨腆w、氯離子 的濃度明顯高于海水淡化產(chǎn)生的濃水。反滲透濃水的 主要成分是溶解的無(wú)機(jī)鹽和小分子可溶解的難降解有 機(jī)物。濃水中的有機(jī)物包括城市生活用水中難降解的 化學(xué)成分（比如農(nóng)藥、個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品、醫(yī)藥用品、內(nèi)分 泌干擾物）、污水處理工藝的殘留物（比如溶解性微生物產(chǎn)物、部分生物降解的有機(jī)物、阻垢劑等）和生 物物質(zhì)（如細(xì)菌，病毒、卵囊、細(xì)胞碎片），這些都會(huì)對(duì) 環(huán)境存在潛在危害。無(wú)機(jī)鹽的主要成分為 Cl-、CO32-、 HCO3-、SO42-、NO3-、Ca2+、Mg2+、Na+ 等[2]。  2 反滲透濃水中有機(jī)物去除的研究現(xiàn)狀 反滲透濃水中的有機(jī)污染物主要來(lái)源于市政污 水或工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的二級(jí)出水，這些有機(jī)物主 要為小分子難生物降解的有機(jī)物。目前對(duì)于反滲透 濃水中的有機(jī)物去除的研究主要分為兩種方法：物 理化學(xué)法和高級(jí)氧化法。  2.1 物理化學(xué)法  2.1.1 混凝沉淀 混凝沉淀的主要對(duì)象是廢水中的細(xì)小懸浮顆粒 和膠體微粒，通過(guò)向廢水中投加混凝劑，使細(xì)小懸浮 顆粒和膠體微粒聚集成較粗大的顆粒而沉淀，使有機(jī) 物與水分離，廢水得到凈化[3]。Zhou等[4]采用FeCl3 對(duì) 反滲透濃水進(jìn)行處理，在 FeCl3 的用量為 1.0mmol/L 時(shí)，DOC 的去除率只有 26%。 Bagastyo 等[5]通過(guò)試 驗(yàn)表明鐵離子混凝能夠有效去除色度 （去除率為 79%），DOC 和 COD 的去除率分別為 34%和 49%。 Dialynas等[6]采用FeCl3 和Al2(SO4)3·18H2O2 作為混凝 劑處理反滲透濃水，試驗(yàn)結(jié)果表明 FeCl3 對(duì)有機(jī)物的 去除效果較Al2(SO4)3·18H2O2 好，DOC 的去除率達(dá)到 52%。由于水質(zhì)不同，采用混凝處理效果也不同。  2.1.2 活性炭吸附 活性炭由于其發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，能夠有效吸附廢水有機(jī)物，對(duì)色度和 COD 都有 很好的去除效果。Dialynas等[6]采用不同劑量的顆粒 活性炭對(duì)濃水進(jìn)行吸附處理，在活性炭量為 5 g/L 時(shí) DOC 的最高去除率可達(dá) 91.3%。張葉來(lái)等[7]采用 粉末活性碳 /GAC 對(duì)反滲透濃水進(jìn)行預(yù)處理，系統(tǒng) 出水的 COD 從 70 mg/L 降至 30 mg/L。顧平等[8]對(duì) 粉末活性炭對(duì)反滲透濃水吸附模型進(jìn)行了研究，結(jié) 果表明 PAC 投加量為 0.9 g/L，吸附時(shí)間為 50 min 時(shí)，COD的去除率為 69.7%。 雖然活性炭對(duì)有機(jī)物有高的去除率，但是這需 要大量的活性炭再生，因此，活性炭吸附不是長(zhǎng)期運(yùn) 行經(jīng)濟(jì)有效的處理方法。趙春霞等[9]采用 PAC 吸附 和 MF膜過(guò)濾聯(lián)合，開(kāi)發(fā)了一種兩階段逆流吸附工 藝。累計(jì)兩階段累計(jì)逆流吸附系統(tǒng)所需要的 PAC 劑 量為 0.6g/L，當(dāng)稀釋因子為 0.1 時(shí)，COD 和 DOC 的 去除率分別設(shè)定為 70%和 71%，活性炭的消耗量是 常規(guī)的吸附工藝所需活性炭的劑量的 42.8%。用少 量的 PAC 可以很好的去除有機(jī)污染物。這種結(jié)合技 術(shù)將污水回收率提高到 91%～93.8%，具有很高的 經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。  2.2 高級(jí)氧化技術(shù) 高級(jí)氧化法可將污染物直接礦化或通過(guò)氧化提 高污染物的可生化性，同時(shí)還在環(huán)境類激素等微量 有害化學(xué)物質(zhì)的處理方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，具有很 好的應(yīng)用前景。  2.2.1 臭氧氧化 臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，在常溫下即可自行分解，產(chǎn) 生氧化能力極強(qiáng)的單原子氧、羥基自由基等。在污水消 毒、除色、除臭、去除有機(jī)物和 COD 方面有很好的 效果。污水處理廠的反滲透濃水中含有許多藥物如 β- 受體阻滯劑，可能有潛在毒性。Benner 等[10]發(fā)現(xiàn) β- 受體阻滯劑的分子基可與臭氧反應(yīng)，基于此對(duì)臭 氧是否能用于降解 β- 受體阻滯劑進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn) 表明，適當(dāng)?shù)某粞鮿┝客都恿浚?～10mg/L）能夠有 效的去除 β- 受體阻滯劑。 氧化反應(yīng)具有很強(qiáng)的選擇性，單獨(dú)使用臭氧處 理廢水存在 O3 利用率低、氧化能力不足、處理效果 低及運(yùn)行成本高等問(wèn)題，近年來(lái)發(fā)展了多種臭氧同 其他方法的組合方式。Lee 等[11]采用單獨(dú)臭氧對(duì)反 滲透濃水進(jìn)行預(yù)處理，TOC 的去除率只有 24%，但 經(jīng)過(guò)臭氧氧化 10 min 后，BOD5/TOC 值為原來(lái)的 1.8～3.5 倍。當(dāng)采用 O3-BAC 聯(lián)合工藝處理反滲透 濃水時(shí)，TOC 的去除率為單獨(dú)采用 BAC 時(shí)的 3 倍。 張葉來(lái)[7]、何輝[12]等采用 O3/BAC 對(duì)反滲透濃水進(jìn)行 處理，都得到了良好的處理效果。這主要是因?yàn)槌粞蹩蓪⒋蠓肿佑袡C(jī)物和難生物降解的有機(jī)物分解為小 分子可生物降解的有機(jī)物，并且臭氧能夠自行分解為 氧氣，為活性炭中的微生物生存提供有利的條件。同 時(shí)活性炭中的微生物能夠?qū)⑿》肿佑袡C(jī)物進(jìn)一步降 解，提高了臭氧的利用率和反滲透濃水的處理效果。 李亮等[13]采用自制的催化劑及其臭氧催化氧化 反應(yīng)器處理煉油廢水反滲透濃水，當(dāng)水中臭氧濃度為 12mg/L時(shí)，COD的去除率為70.18%～82.3%。催化 劑使用前后孔結(jié)構(gòu)、活性組分含量及其晶相未發(fā)生明 顯變化，催化劑未出現(xiàn)失活現(xiàn)象。Westerhoff等[14]采 用 O3/H2O2 技術(shù)處理 Scottsdale 校園污水反滲透濃 水，當(dāng)臭氧量為 1 000 mg/L， H2O2 量為 0.7 mol H2O2/molO3時(shí)，DOC的去除率達(dá)到75%。Zhou等[4]采 用 O3 對(duì)反滲透濃水進(jìn)行處理 DOC 的去除率為 21.7%，色度的去除率為 90%。試驗(yàn)還對(duì)UV/H2O2、US/ H2O2和US/UV/TiO2技術(shù)處理反滲透濃水的效果進(jìn)行 了比較，結(jié)果表明 UVA/O3、US/O3、UVA/H2O2/O3 和 US/H2O2/O3 這些聯(lián)合技術(shù)的處理效果比 O3 單獨(dú)使 用效果要好，UVA/TiO2/O3 聯(lián)合對(duì)有機(jī)物的去除可 以達(dá)到明顯的協(xié)同作用，DOC的去除率為52%，而且 有機(jī)物的可生化指數(shù)是原濃水的7～20倍。  2.2.2 Fenton法 Fenton 法能有效氧化去除傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)無(wú) 法去除的難降解有機(jī)物，F(xiàn)enton 技術(shù)因反應(yīng)條件溫 和、操作方便、處理高效等優(yōu)點(diǎn)，在處理有毒、有害難生 物降解等有機(jī)廢水中極具應(yīng)用強(qiáng)力。Westerhoff等[14]采 用 Fenton法（Fe2+/H2O2）和類Fenton法（Fe3+/H2O2）處 理反滲透濃水，在 pH為 3.3， Fe2+ 濃度為 10mmol/L， H2O2 濃度為 10 mmol/L 時(shí)，DOC 的去除率達(dá)到 50%。張曉娟等[15]采用 Fenton 法處理煉化企業(yè)污水 回用裝置反滲透單元濃水，pH 為 3，F(xiàn)eSO4·7H2O 為 1g， H2O2 量為 0.3mL，COD 的去除率可達(dá) 49%。謝 柏明等[16]采用 Fenton 法處理造紙反滲透濃水，pH 為 4， Fe2+ 濃度為 2.5mmol/L， H2O2 濃度為 5mmol/L，反 應(yīng)時(shí)間1.5h時(shí)，COD去除率可以超過(guò) 60%。 傳統(tǒng)的 Fenton 法雖然具有氧化速率高等特點(diǎn)， 但其要求在較低 pH 范圍進(jìn)行； Fe3+ 容易隨出水流 失，不僅 Fe2+ 的消耗量增大，而且增加了出水的色 度；另外 Fe2+ 加入可能會(huì)增大廢水中 COD 含量而 造成污染。郭琇等[17]采用 UV+H2O2+鐵粉工藝和三維 電極 + 鐵粉工藝處理反滲透濃水，當(dāng) pH 為 3 時(shí)，廢 水中的 COD 去除率可達(dá) 30%以上，同時(shí)有很好的 脫色效果。但三維電極+鐵粉工藝對(duì) COD的去除效 果相對(duì)比較穩(wěn)定，要達(dá)到很好的處理效果耗時(shí)較長(zhǎng)。 Zhou 等[18]用電 Fenton 法處理反滲透濃水，石墨作為陰極，在最佳反應(yīng)條件下，COD的去除率為 62%。  2.2.3 光化學(xué)氧化和光催化氧化 光化學(xué)氧化是向廢水中加入適量氧化劑 （如： H2O2、ClO2、 O3 等）在紫外光（或可見(jiàn)光）作用下產(chǎn) 生產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的·OH，它能夠?qū)⒋蟛糠钟袡C(jī)物氧 化成CO2、 H2O和其它小分子有機(jī)物[19]。Bagastyo等[20] 采用 UV/H2O2 處理反滲透濃水，DOC 的去除率為 50%～55%，脫色完全。Liu 等[21]運(yùn)用 UV/H2O2 處理 反滲透濃水，試驗(yàn)表明在酸性條件下 COD 和 DOC 的去除較快，在不同反應(yīng)條件下 UV/H2O2 處理反滲 透濃水 2h 后，濃水的可生化溶解性有機(jī)碳至少增 加了一倍。UV/H2O2 處理反滲透濃水 2 h 后經(jīng)生化 處理，DOC 的去除率超過(guò) 80%。 TiO2 因其化學(xué)穩(wěn)定性高、催化活性強(qiáng)、廉價(jià)無(wú) 毒、耐光腐蝕等優(yōu)點(diǎn)[22]，被廣泛應(yīng)用為電化學(xué)氧化的 催化劑。Dialynas 等[6]分別在無(wú)紫外線照射和 UV/ TiO2 條件下對(duì)反滲透濃水中有機(jī)物的去除進(jìn)行了 研究，在黑暗吸附試驗(yàn)中，TiO2 量為 0.5～1 g/L，每 種劑量反應(yīng) 50～60 min，DOC 的去除率大約為 30%，在紫外線下照射 1 h，DOC 的去除率在高、低 濃度的催化劑條件下分別為49%、41%。Zhou 等[4]研 究了 UVC/TiO2 和 UVA/TiO2 與混凝預(yù)處理工藝聯(lián) 合處理反滲透濃水，原水經(jīng)過(guò)混凝預(yù)處理后，采用 UVC/TiO2 和 UVA/TiO2 處理，反應(yīng) 6 h 后，DOC 的 去除率分別為 95%和 72%。Westerhoff 等[14]對(duì)光化 學(xué)氧化和光催化氧化處理反滲透濃水進(jìn)行了比較，在 單獨(dú)使用紫外線照射時(shí)DOC的去除率極低（ 5%）， UV/H2O2 在 pH 為 4，UV 為 11.8 kWh/m3， H2O2 濃度 為 10mmol/L時(shí)，DOC的去除率為40%。采用UV/TiO2 處理反滲透濃水時(shí)，UV/TiO2 在 UV 為 10.4 Wh/m3 時(shí)，TiO2 量為 1～5g/L，DOC 的去除率達(dá)到 95%。 

2.2.4 超聲氧化法 超聲氧化法是利用頻率為 16 KHZ～1 MHZ 的 超聲波輻射溶液，使溶液產(chǎn)生超聲空化，在溶液中形 成局部高溫高壓和生成局部高濃度氧化物·OH 和 H2O2，并形成超臨界水，快速降解有機(jī)物[22]。Dialynas 等[6]采用超聲波處理反滲透濃水，濃水的初始 DOC 含量為 10.0mg/L，當(dāng)能量為67.5W，反應(yīng)60min 后， DOC的去除率為 29%，當(dāng)能量為 135 W 時(shí)，去除率 僅提高到 34%。Zhou 等 [4] 濃水的初始 DOC 為 18 mg/L，反應(yīng) 1h 后，DOC 的去除效率的順序?yàn)?US＜ US/H2O2＜US/O3＜US/H2O2/O3，US/H2O2/O3 處理濃水 時(shí)，DOC 去除效率為 52%。單獨(dú)使用超聲氧化技術(shù) 能夠去除水中的某些有機(jī)污染物，但其單獨(dú)處理成本高，且對(duì)難揮發(fā)、親水性的有機(jī)物去除效果較差， 因此關(guān)于超聲氧化法處理反滲透濃水的研究較少。 

2.2.5 電化學(xué)氧化 電化學(xué)氧化是處理反滲透濃水一種很有前途的方 法，反滲透濃水的高鹽度確保了良好的電導(dǎo)率，從而降 低了能耗，氯化物含量高有利于電解產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑（如 次氯酸鹽）增強(qiáng)間接氧化的效果，氧化氨氮和難降解的 有機(jī)物可以同時(shí)進(jìn)行[23]。Bagastyo等[24]采用電化學(xué)催化 處理反滲透濃水，利用 5個(gè)不同陽(yáng)極材料（IrO2-Ta2O5、 RuO2-IrO2、Pt-IrO2、PbO2、SnO2-Sb）作為陽(yáng)極。試驗(yàn)表明， Ti/Pt-IrO2和Ti/SnO2-Sb對(duì)COD、DOC、SUVA254、色度、 NH3-N和DON的去除率比其它電極效果好。這是由于 Ti/Pt-IrO2 和Ti/SnO2-Sb電極在處理過(guò)程中發(fā)生較易 發(fā)生氯離子的電解，產(chǎn)生大量的氧化劑如活性氯（即 Cl2/HClO/ClO-），通過(guò)間接氧化去除濃水中的有機(jī)物。 Radjenovi 等[25]使用 Ti/Ru0.7Ir0.3O2 電極作為陽(yáng)極， 對(duì)電化學(xué)氧化技術(shù)在不同電流密度下對(duì)混有農(nóng)藥和 醫(yī)藥的反滲透濃水進(jìn)行了研究，試驗(yàn)表明由于長(zhǎng)時(shí)間 的間接氧化增強(qiáng)了Cl-、 Br-、羥基取代基等芳香族中間 體的形成，使用Ti/Ru0.7Ir0.3O2 電極能夠氧化大部分 特定的藥品和農(nóng)藥。 近年來(lái)，金剛石膜電極因具有非常高的電化學(xué)穩(wěn) 定性、低背景電流、高電流效率以及寬電勢(shì)窗口等優(yōu)異 的電化學(xué)特性被廣泛應(yīng)用研究。Hege等[23， 26]對(duì)BDD、 PbO2和RuO2電極作為陽(yáng)極處理反滲透濃水進(jìn)行了比 較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在相同的電流密度下，BDD電極COD的 去除率最高。Pérez等[27]利用BDD作為陽(yáng)極對(duì)污水處 理廠的二級(jí)出水的三級(jí)處理反滲透濃水進(jìn)行處理，研 究了電化學(xué)催化去除 COD、氨氮和陰離子的可行性。 反應(yīng)2h后，濃水中的新興污染物的去除率大于90%。 Chaplin 等[28]采用 BDD電極處理反滲透濃水中的 N亞硝基二甲胺，試驗(yàn)研究了DOC、 Cl-、HCO3- 和硬度對(duì) N-亞硝基二甲胺降解率的影響。由于在HCO3- 存在 下·OH被消耗掉，影響有機(jī)物的去除。試驗(yàn)結(jié)果表明， 在高濃度HCO3- 存在下，電化學(xué)氧化技術(shù)能夠很好地 去除N-亞硝基二甲胺。這表明使用BDD作電極的電 化學(xué)氧化技術(shù)比其他高級(jí)氧化技術(shù)具有優(yōu)勢(shì)。 目前國(guó)內(nèi)關(guān)于電化學(xué)氧化去除反滲透濃水中有 機(jī)物的研究很少，Zhou等[29]、劉亮[30]系統(tǒng)比較了BDD 電極和 Ti/IrO2-Ta2O5、Ti/IrO2-RuO2 兩種 DSA 電極 電化學(xué)氧化處理反滲透濃水的性能，研究表明 Ti/IrO2-RuO2 電極對(duì)反滲透濃水的處理效果與 BDD 電極接近，且能耗最低，pH適應(yīng)范圍較廣，顯示了較 好的工業(yè)化應(yīng)用前景。劉亮[30]還初步探索了改良的

三維電極工藝處理反滲透濃水的可行性，研究表明， Sn-Sb 負(fù)載 γ-Al2O3 粒子電極的處理效果最好，并且 具有良好的表面形貌。 雖然電化學(xué)氧化技術(shù)較其他高級(jí)氧化技術(shù)有很 多優(yōu)勢(shì)，但是這些電極材料電解產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑的同 時(shí)也導(dǎo)致大量的有害副產(chǎn)物的形成，如三鹵甲烷 （THMS）和鹵乙酸（HAAS）等。因此在使用時(shí)需要 對(duì)這些電極材料進(jìn)行處理，以減少有害物質(zhì)的產(chǎn)生。 

3 結(jié)語(yǔ)與展望 

污水處理反滲透濃水中的有機(jī)物含量高，在排放 和回收之前應(yīng)對(duì)反滲透濃水中的有機(jī)物進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶?理以達(dá)到排放或回用水標(biāo)準(zhǔn)。高級(jí)氧化技術(shù)相對(duì)于物 理化學(xué)方法處理反滲透濃水更具有發(fā)展?jié)摿Γ谴?部分研究中AOPs只能使?jié)馑行〔糠钟袡C(jī)物礦化， 即使增加氧化劑的用量、投入更多的能量，去除率也不 會(huì)有很大提高，這是因?yàn)楹?jiǎn)單的高級(jí)氧化技術(shù)不能持 續(xù)礦化濃水中的有機(jī)物，因此將 AOPs與其它處理技 術(shù)聯(lián)合可能會(huì)是一種高效的去除有機(jī)物的方法。