综述：棕榈油厂废水处理中混凝沉淀系统的现行应用：系统性文献综述

《Process Safety and Environmental Protection》：Current practices of coagulation-flocculation system for palm oil mill effluent treatment: a systematic literature review

　　摘要
棕榈油产业会产生大量有机负荷和悬浮固体含量极高的棕榈油厂废水，若不经过妥善处理，将带来严重的环境问题。在现有的处理技术中，混凝絮凝法因其操作简单且能在后续处理前降低有机负荷，仍是一种重要的物理化学预处理方法。尽管该技术被广泛应用，但关于其用于处理棕榈油厂废水的研究仍较为零散，尤其在混凝剂类型、合成方法、操作参数以及集成技术方面的最新进展总结不足。因此，本综述系统地评估了混凝絮凝法在处理棕榈油厂废水方面的最新进展，并分析了影响其性能及未来发展的关键因素。根据《系统评价与元分析优先报告项目》框架，从Scopus和Web of Science中检索了2015年至2025年间发表的相关同行评审文章，最终选出39篇用于定性分析。研究主要围绕混凝剂/絮凝剂的类型、合成方法、操作参数以及集成处理技术等主题展开。研究结果表明，人们正逐渐从传统的金属基混凝剂转向天然材料、混合材料及经磁改性的材料，以提高处理效率并增强环境的可持续性。剂量、pH值和搅拌强度等操作条件也会显著影响絮体形成及污染物去除效果。不过，天然混凝剂的效果不稳定、合成路径复杂以及大规模验证不足等问题依然存在。未来的研究应致力于开发可规模化、成本可控且环境友好的混凝剂，并加强其与其他处理技术的整合。总体而言，推动混凝絮凝技术的发展对于有效管理棕榈油产业中的棕榈油厂废水至关重要。

引言
棕榈油产业已迅速发展成为全球农业经济中的重要领域，年产量超过7000万吨，满足国内和国际市场的需求（Voora等人，2023）。根据2025年的数据，棕榈油是最主要的食用植物油，消费量达7720万吨，预计到2027年的年增长率将为2.3%（Albuquerque等人，2024）。为应对与棕榈油生产相关的日益严重的环境问题，马来西亚通过“马来西亚可持续棕榈油”认证加强了可持续实践的力度，该认证强调在整个棕榈油供应链中实现负责任的资源管理、污染控制及环保的废物处理。尽管棕榈油产业对经济有重要贡献，但其加工过程会产生大量废水，若不加以妥善处理，将带来严重环境问题。生产粗棕榈油需要大量水资源，每生产1吨粗棕榈油大约需要5.0至7.5吨水，其中超过50%会变成废水（Imam等人，2024）。Zulfahmi等人（2021）指出，每生产1吨棕榈油会产生约2.5立方米的棕榈油厂废水。由于含有高浓度的有机物和污染物，这种废水对环境构成巨大威胁。棕榈油厂废水约95-96%为水，0.6-0.7%为油脂，4-5%为总固体，呈粘稠的棕色液体，若不经处理直接排放，会对生态系统造成严重危害（Kacaribu等人，2025）。多项研究已明确了这些污染物的特征，如表1所示，这些污染物亟需采取适当且可持续的治理措施。

为有效解决这一环境问题，有必要研究各种棕榈油厂废水处理方案、其在工业中的应用情况以及处理效果。过去二十年来，人们提出了多种生物、物理及先进的技术来处理棕榈油厂废水，但只有少数技术得到了工业界的认可（Khan等人，2025）。因此，全世界有许多研究人员正在努力开发新的棕榈油厂废水处理技术。图1总结了各类棕榈油厂废水处理技术。在马来西亚，由于生物处理方法简单、成本低且技术要求低，因此被广泛用于处理棕榈油厂废水（Mohammad等人，2021）。在该国，传统上采用池塘处理法来处理这类废水（Juliana等人，2022）。然而，这种生物处理方法往往难以应对大量废水的产生。许多研究都证明了该方法的局限性，包括处理时间过长、增加地下水污染的风险，以及会产生有害气体（Nie等人，2022）。除了生物处理法的缺陷外，人们还在积极探索其他处理技术，如高级氧化工艺和各种电化学相关技术。这类技术在成本、空间占用、设计灵活性以及降解难处理污染物方面具有优势，但也存在能耗高、电极易堵塞以及需要定期更换等问题（Karimi等人，2022；Kato和Kansha，2024）。此外，还包括芬顿氧化法（Ramli等人，2021）、混凝絮凝法（Mutar等人，2025a）、光催化法（Nie等人，2022）、臭氧氧化法（Krishnan等人，2023b），以及其他电化学方法，如电氧化法（Karimi等人，2022）、电凝聚法（Bandara等人，2025）和电芬顿法（Nohan等人，2019），这些方法也被用于处理棕榈油厂废水。

混凝絮凝法是处理棕榈油厂废水的重要方法，旨在去除或分离废水中的溶解态和悬浮态颗粒，包括有机和无机胶体。混凝过程主要是通过阳离子水解产物中和带负电的胶体，使范德华力促使胶体颗粒初步聚集，从而形成微絮体（Malkoske等人，2023）。随后进入絮凝阶段，通过轻微搅拌，微絮体进一步聚集，形成更大、更易沉降的絮体。Jagaba等人（2023）强调了在处理棕榈油厂废水时同时使用混凝和絮凝技术的重要性，指出这两种方法能够在后续处理之前显著降低废水中有机物质的含量。在混凝絮凝过程中，混凝剂是用于中和电荷的化学物质，而絮凝剂则通常是能够连接并聚集颗粒的聚合物（Xu等人，2022）。由于其在降低浊度、降低成本以及易于获取等方面的优势，化学混凝剂、天然混凝剂和磁性混凝剂及絮凝剂被广泛用于废水处理（Krishnan等人，2023a；Mohamed Noor等人，2021a；Song等人，2024）。

迄今为止，已有许多综述从不同角度探讨了棕榈油厂废水处理技术，包括生物处理、物理化学处理、膜处理以及集成处理技术（表2）。这些综述通过阐述处理效果、工艺发展以及与可持续性相关的挑战，极大地推动了人们对棕榈油厂废水处理技术的理解。最近，文献计量分析也被用来梳理基于混凝絮凝法的棕榈油厂废水处理研究现状，为了解研究趋势、关键词演变、合作网络以及未来研究方向提供了有益信息（Mohamed Noor等人，2024）。不过，文献计量分析主要描述的是研究领域的定量结构和演变趋势，并不能对各项研究中的实验结果进行详细的技术评估。尽管混凝絮凝法作为一种基础且应用广泛的预处理方法，在处理棕榈油厂废水方面具有重要意义，但目前针对其在材料选择、操作流程及工艺层面进行深入系统评估的研究仍然较少。尤其是，目前还没有综合研究探讨不同类型的混凝剂/絮凝剂、合成与改性策略、操作条件、处理机制以及混合处理方式如何影响污染物去除效率、技术的可规模化程度以及环境的可持续性。这一点非常重要，因为混凝絮凝法在处理棕榈油厂废水时的效果很大程度上取决于废水的特性、所用材料的性质、添加剂量、pH值、搅拌条件以及与后续处理工艺的结合方式。如果没有这样的综合分析，就很难确定哪些混凝絮凝处理方法在技术上具有前景、具备实际可规模化性且符合环境可持续性要求，适用于棕榈油厂的实际应用。

因此，本系统性文献综述侧重于对近期关于混凝絮凝法处理棕榈油厂废水的实验研究进行有针对性的、基于工艺层面的总结，而非对各类处理技术进行全面概述或仅对研究趋势进行文献计量分析。具体而言，本综述旨在：一）根据来源、功能及改性方式对用于处理棕榈油厂废水的混凝剂和絮凝剂进行分类；二）深入评估用于制备天然、合成、混合及改性混凝剂/絮凝剂的合成与制备方法；三）分析关键操作参数的影响；四）探讨集成混凝絮凝系统在提升棕榈油厂废水处理效率中的作用；五）明确当前该技术存在的重大技术局限、可规模化方面的挑战以及未来发展的方向，以推动其作为可持续的棕榈油厂废水处理策略得到进一步发展。

文献检索策略
本综述遵循《系统评价与元分析优先报告项目》指南（Moher等人，2010）的要求进行了文献检索，旨在找到与研究目标相关的原始研究资料。2026年1月，从Scopus和Web of Science两个数据库中检索到了相关同行评审文章。在检索过程中采用了高级搜索策略，通过组合相关术语来查询文章的标题、摘要和关键词。在Scopus中，搜索字符串为……

结果
本次系统性文献综述采用了归纳主题分析法，因为该方法最适合处理混合方法的研究内容（Flemming等人，2019）。主题分析是一种用于识别并记录所选定性数据中意义模式的技术（Terry等人，2017）。通过分析，共确定了四个主要主题和20个子主题。表4列出了这些主题和子主题，而补充材料表S1则详细介绍了与这些主题对应的39项研究。

混凝剂/絮凝剂的类型
在混凝絮凝过程中，混凝剂和絮凝剂虽然功能不同，但彼此密切相关。混凝剂主要是通过电荷中和、双层压缩、沉淀或扫除凝聚等机制，破坏胶体颗粒和悬浮物质的稳定性（Wang等人，2021）。而絮凝剂则主要通过聚合物桥接等方式，促使已失去稳定性的颗粒聚集形成更大、更易沉降的絮体，进而降低废水的浊度、颜色等指标。

未来展望
在未来，混凝絮凝法在处理棕榈油厂废水中的作用将逐渐从单一的澄清步骤，转变为在更高效的资源综合利用处理流程中发挥战略性作用的单元操作。尽管生物处理方法仍是处理棕榈油厂废水中大量有机物质的主要手段，但混凝絮凝法依然具有重要意义，因为它在去除残留的悬浮固体、胶体、色素、浊度以及部分难处理的污染物方面具有显著效果。

结论
本系统性综述深入总结了近年来混凝絮凝法在处理棕榈油厂废水方面的最新进展，重点分析了混凝剂/絮凝剂的类型、合成策略、操作条件以及集成处理系统。混凝絮凝法在棕榈油厂废水处理中仍具有重要作用，但其最合适的应用方式并非作为独立的完整处理工艺，而应是作为预处理环节、精细化处理步骤或集成处理流程中的辅助单元，因为它在……

作者贡献声明
Faidzul Hakim Adnan：撰写——审阅与编辑、验证、方法学、研究。
Kamal Khaliesah：撰写——审阅与编辑、验证、研究、数据整理。
Mohamed Hizam Mohamed Noor：撰写——审阅与编辑、初稿撰写、可视化、验证、方法学、研究、正式分析、数据整理、概念构建。
Mohamad Fairus Rabuni：撰写——审阅与编辑、验证、监督、研究、资金筹措。
Noor Fauziyah Ishak：无利益冲突声明。

致谢
我们感谢马来西亚高等教育部通过“基础研究资助计划”（FRGS/1/2023/TK05/UM/02/2）提供的资金支持。此外，本研究还得到了马来亚大学博士后研究奖学金的资助。

Mohamed Hizam Mohamed Noor | Mohamad Fairus Rabuni | Faidzul Hakim Adnan | Khaliesha Kamal | Noor Fauziyah Ishak