煤化工废水零排放系统膜浓缩与分盐过程中DOM的赋存与迁移特征解析

煤化工废水零排放系统膜浓缩与分盐过程中DOM的赋存与迁移特征解析

徐远豪^1,2,3,刘睿^1,3,焦建业²,顾清清²,郑利兵^2,4,赵鹏飞⁵,付志雄⁶,魏源送^2,4

1.云南大学生态与环境学院，云南 昆明　650091

2.中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室，北京　100085

3.云南大学高原湖泊生态治理研究院，云南 昆明　650500

4.中国科学院大学资源与环境学院，北京　100049

5.博天环境集团股份有限公司，北京　100082

6.博华水务有限公司，陕西 榆林　719099

摘 要溶解性有机物(DOM)对废水零排放(ZLD)效能与系统稳定性具有重要影响，但目前ZLD系统的DOM，特别是分子学组成与信息的关注和认识仍较少。本研究结合紫外可见光谱(UV-Vis)和傅里叶变换离子共振质谱(FT-ICR MS)技术解构实际煤化工废水ZLD系统中废水的DOM组成和分子特征，并揭示膜浓缩与分盐过程DOM的赋存与迁移特征。结果表明：

①煤化工废水ZLD系统进水的DOM主要为木质素、稠环芳烃、蛋白质和类腐殖质等；预处理阶段主要去除高不饱和度和芳香性的大分子蛋白和木质素类物质。反渗透(RO)浓水中DOM的质荷比(m/z_w)、等效双键当量(DBE_w)与芳香性指数(AImod_w)升高，表明RO优先截留此类大分子量的不饱和的高芳香性物质。RO产水存在小分子蛋白类、脂类和小分子的木质素等物质，揭示了膜表面的微生物污染。

②纳滤(NF)分盐阶段，进水中含有蛋白质、溶解性微生物代谢产物(SMP)和腐殖质，同时高盐度下的膜孔溶胀效应导致DOM截留率较低，故产水中仍有少部分的蛋白和腐殖质。

③膜污染层中DOM主要是低不饱和度与芳香性的脂类、蛋白、不饱和烃类及少量木质素，其DOM的分子特性与水样存在显著差异。研究显示，预处理针对DOM去除效果有限，DOM的截留主要依靠RO，RO优先去除高芳香性大分子物质，但产水中仍有部分的小分子蛋白、饱和的脂类和蛋白质吸附沉积在RO膜表面，研究可为ZLD系统的污染物去除规律的认识与控制提供参考。