电絮凝-微滤耦合技术在屋顶雨水回用中的膜污染机制新解：基于界面性质变化与污染模型的深度剖析

本综述创新性地探讨了电絮凝-陶瓷膜微滤（EC-CM）系统在屋顶雨水资源化中的应用。研究通过结合膜表面界面性质变化与污染模型分析，揭示了EC过程中微絮体界面能变化对膜污染机制（从完全堵塞向滤饼过滤）的转化规律，为优化EC-CM操作模式（最终通量提升至0.72）提供了理论依据，对太阳能丰富地区的水资源再生技术发展具有重要指导意义。

　　

Highlight

本研究通过耦合膜表面界面性质变化与膜污染模型，从新颖视角揭示了电絮凝-陶瓷膜微滤（EC-CM）工艺中的膜污染机制。结果表明，EC能快速将颗粒聚集为微絮体，有效去除富里酸类（fulvic acid-like）和腐殖酸类（humic acid-like）有机物，使膜污染机制从单独CM时的标准堵塞/完全堵塞转变为完全堵塞。此阶段因微絮体-陶瓷膜间较高界面能，导致化学不可逆污染加剧，通量下降较单独CM更快。随着EC持续进行，微絮体逐渐演变为更大絮体，在膜表面形成滤饼层，污染机制过渡为滤饼过滤。由于絮体间界面能较低，EC-CM比单独CM表现出更轻的化学可逆污染；且低分形维数的大絮体形成更疏松滤饼层，进一步减轻物理可逆污染。基于上述机制，通过优化EC-CM操作模式，最终将归一化通量提升至0.72。

Conclusions

EC-CM工艺显著提升了屋顶雨水回用中颗粒物、有机物和营养物的去除效果，SS、COD、NH₃-N、TN和TP去除率分别达99.5%、80.8%、27.8%、35.1%和99.7%，满足中国回用水标准。但EC-CM仅将归一化通量小幅提升至0.4，主因在于EC改变了膜污染机制：Fe离子加速有机物氧化并促进微絮体形成，导致更高界面能引发严重化学不可逆污染；而后续大絮体形成的疏松滤饼层则减轻了物理可逆污染。通过操作模式优化，通量提升至0.72，证实了污染机制解析对工艺优化的重要价值。