综述：在以可再生能源为动力的反渗透技术中实现可持续的污垢管理，以促进废水再利用：作用机制、缓解策略及未来展望

《Water》：Sustainable Fouling Management in Renewable-Energy-Driven Reverse Osmosis for Wastewater Reuse: Mechanisms, Mitigation Strategies, and Future Perspectives

　　

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摘要

随着淡水资源的稀缺和废水量不断增加，全球对海水淡化和再利用的依赖程度日益加深。反渗透（RO）技术目前占据了海水淡化总产能的65-70%，并且能源消耗已从20世纪70年代的每立方米15千瓦时降低至目前的1.8-2.5千瓦时。然而，由有机物、无机物、微生物和胶体颗粒引起的污染仍然是该技术面临的主要运营挑战，每年导致约25%的运营成本（超过150亿美元）。本文综述了在可再生能源驱动的反渗透废水处理系统中，污染的形成机制及相应的缓解策略。在这些系统中，由于设备启停循环以及低剪切应力条件，污染问题更加严重。对最新文献的分析表明，混合污染会降低水的透过率10-30%，增加膜两侧的压差，并降低渗透水的质量。尽管通过预处理（如混凝、微滤/超滤）、抗污染膜（亲水涂层、两性离子表面）以及清洗技术（渗透反冲洗、纳米气泡）等方面的进步显著提升了系统性能，但彻底防止污染仍然难以实现。目前仍存在一些亟需解决的问题，包括有效的污染预测模型、标准化的性能评估指标，以及适用于二氧化硅污染和复合污染控制的环保型化学方法。未来的发展方向将侧重于集成解决方案，结合先进材料、人工智能驱动的监测系统以及考虑可再生能源特性的运营策略，并采用循环经济模式来提高废盐的利用价值。这些创新对于实现可持续、低成本的海水淡化系统，从而保障全球水资源安全至关重要。