综述:创新型两阶段膜蒸馏技术——氨氮去除与回收的突破

【字体: 时间:2025年07月26日 来源:Desalination 8.4

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  本文系统评述了集成两阶段膜蒸馏(ITSMD)技术在垃圾渗滤液氨氮处理领域的创新突破。该技术通过耦合膜蒸馏(MD)与膜接触器(MC),在pH调控下实现氨(NH3)高效转化回收,能耗低至11.2 kWh/m3,较传统气提法节能90%以上,为高浓度氨氮废水处理提供了可持续解决方案。

  

垃圾渗滤液氨氮治理的革命性技术

传统技术的困境
垃圾渗滤液中高达930.58±8.52 mg/L的氨氮浓度对生态系统构成严重威胁。传统气提法需消耗4898 kWh/d能量,而生物处理难以实现资源回收。膜蒸馏(MD)技术的出现打破了这一僵局——通过调控pH使铵盐(NH4+)转化为气态氨(NH3),再利用疏水膜选择性捕集,实现"变废为宝"。

两阶段协同的智慧
集成两阶段膜蒸馏(ITSMD)的创新性体现在:

  1. 分级处理:首阶段MD在碱性条件下提取氨,次阶段通过酸性渗透液捕获,回收率可达90%
  2. 能量闭环:利用首级余热驱动次级,使能耗降低至11.2 kWh/m3,较单级系统提升40%热效率
  3. 抗污设计:采用疏水-亲油复合膜结构,结合脉冲反冲洗技术,使膜通量衰减率控制在5%/周

技术经济性突破
对比真空热 stripping 处理1804-2396.4 mg/L氨氮需2146 kWh/d,ITSMD的模块化设计使其占地减少60%。马来西亚研究团队通过耦合太阳能集热器,进一步将运行成本降至0.38美元/m3

未来挑战
尽管前景广阔,ITSMD仍面临膜寿命(现约2年)、酸性吸收液再生等难题。最新研究表明,石墨烯涂层膜可将通量提升30%,而电化学辅助pH调控技术有望使氨回收纯度达到99.7%。

这项技术正从实验室走向工程化,其"处理即回收"的理念完美契合循环经济,或将重新定义21世纪废水处理范式。

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