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为解决纳滤（NF）处理地表水时膜污染难题，研究人员开展辣木（MO）预混凝联合水力冲洗缓解浸没式 NF 膜污染的研究。发现 MO 预混凝显著降浊，水力冲洗可恢复跨膜压力（TMP），但长期运行需警惕生物污染，为 NF 预处理提供新思路。
在饮用水处理领域，地表水源直接纳滤（NF）过程中膜污染问题一直是制约技术应用的关键挑战。传统预处理工艺依赖微滤（MF）、超滤（UF）等额外流程，推高了成本，而直接纳滤虽能简化流程，却面临频繁化学清洗的难题。如何在减少预处理步骤的同时有效控制膜污染，成为保障纳滤技术经济性与可持续性的核心问题。
日本长崎县某饮用水处理厂的研究团队针对这一困境，开展了以天然 coagulant 辣木（Moringa oleifera，MO）为核心的预混凝工艺与水力冲洗技术联合应用研究，相关成果发表于《Desalination and Water Treatment》。该研究旨在探索无传统预过滤条件下，天然 coagulant 与物理清洗协同作用对浸没式纳滤膜污染的缓解效果，为简化纳滤预处理流程提供理论与技术支撑。
研究主要采用以下关键技术方法：通过 jar 试验优化辣木 coagulant 投加量，利用连续浸没式纳滤系统对比有无预混凝条件下的跨膜压力（TMP）变化，结合水质分析（浊度、溶解有机碳 DOC、电导率等）与膜表面表征（扫描电镜 FE-SEM、荧光显微镜）探究污染机制，同时通过水力冲洗模拟物理清洗效果。实验以日本长崎县某水库水为研究对象，设置平行实验组，持续运行 25 天，监测关键参数变化。
3.1 混凝剂投加量的确定
通过 jar 试验发现，MO 投加量≥4 mL/L 时浊度去除率超 75%，最佳投量为 6 mL/L 时，浊度从原水的 8-12 NTU 降至 1-2 NTU。尽管 MO 降浊效果略逊于传统混凝剂聚氯化铝（PACl），但其 pH 适应性更广，无需额外调节 pH，展现出天然 coagulant 的独特优势。
3.2 浸没式纳滤处理效果
连续运行初期，有无 MO 预混凝的 TMP 上升趋势相近，均达约 56 kPa。但第三周期出现差异，预混凝组 TMP 更低（53.8 kPa vs 57.9 kPa），表明预混凝可提升污染可逆性。水力冲洗后 TMP 近乎完全恢复，显示物理清洗对松散污染层的有效性。水质方面，NF 对 DOC 去除率达 60-80%，但 MO 预混凝因引入 NaCl 导致 permeate 电导率升高，需关注后续工艺适配性。
3.3 膜污染机制解析
颗粒分析表明，MO 预混凝显著降低 100-300 nm 颗粒浓度，但初期 TMP 变化无显著差异，提示颗粒并非主要污染因素。荧光光谱（EEM）显示，预混凝组膜表面富集类色氨酸物质（与 MO 蛋白及细菌代谢相关），且活菌计数表明预混凝系统长期运行中生物膜形成风险更高。尽管 MO 初期可减少菌浓，但持续投加为微生物提供营养，导致生物污染补偿效应，凸显天然 coagulant 应用的复杂性。
研究结论指出，辣木预混凝联合水力冲洗可有效缓解浸没式纳滤膜污染，浊度去除与物理清洗协同作用显著，且避免了传统混凝剂的 pH 调节需求。然而，MO 提取过程中 NaCl 的使用导致 permeate 电导率升高，需优化提取工艺；同时，长期运行中生物污染风险需通过强化清洗或改性 coagulant 控制。该研究为纳滤预处理提供了低成本、环境友好的新方案，尤其适用于中小型水处理系统，但其实际应用仍需进一步解决天然 coagulant 的纯度提升与生物污染防控问题。研究成果为推动绿色水处理技术与简化纳滤工艺链提供了重要参考，有望在发展中国家水质净化场景中发挥潜力。
