鹿晓菲， 马 放， 王海东， 赵 光， 王世伟

(1.哈尔滨工业大学 市政环境工程学院， 城市水资源与水环境国家重点实验室， 哈尔滨 150090； 2.辽宁工业大学 化学与环境工程学院， 辽宁 锦州 121001)

项目来源： 国家重大专项 (2012ZX07201)； 国家科技技术支撑专题项目(2012BAD14B06)； 中国博士后科学基金(2014M561361)

膜处理技术应用于沼液浓缩的研究进展

鹿晓菲1， 马 放1， 王海东1， 赵 光2， 王世伟1

(1.哈尔滨工业大学 市政环境工程学院， 城市水资源与水环境国家重点实验室， 哈尔滨 150090； 2.辽宁工业大学 化学与环境工程学院， 辽宁 锦州 121001)

沼液富含营养元素，是非常有回收价值的一种有机肥料资源。当前，沼液存在体积庞大，运输、贮存困难，不能及时消纳利用的问题。利用膜技术对沼液进行浓缩，因浓缩液具有营养物质不发生改变、体积小、浓度高等特点，已经展现出广阔的应用前景。文章综述了包括超滤膜技术(UF)、纳滤膜技术(NF)、反渗透膜技术(RO)以及新兴的正渗透膜技术(FO)在内的沼液浓缩膜技术，概述了各技术的分离原理及当前国内外研究进展，重点探讨了RO及FO技术在沼液浓缩过程中的优势和存在的关键问题，并对膜技术应用于沼液浓缩进行了前景展望与建议。

沼液； 浓缩； 膜技术； 反渗透； 正渗透

沼液是由畜禽粪便、农作物秸秆、餐厨垃圾、水处理剩余污泥等富含C，N的有机生物质经过厌氧发酵产沼气后产生的余液，含有丰富的N，P，K等大量营养元素以及钙、铁、铜、锌、锰等微量元素，同时富含氨基酸、腐殖酸、维生素、植物激素等，是一种十分理想的可以代替化肥使用的有机复合肥料[1-3]。研究表明沼液的施用对于蔬菜、作物等的产量、品质以及土壤质量改良等均有着积极的促进作用[4-6]，具有重要的应用价值。

我国沼气池数量多，规模大，处于世界领先地位。截至2015年底，国内农村沼气设施的规模高达4193万户，各类沼气工程超过11万处，全国沼气年生产总量达158亿m3[7]。大规模的沼气设施必然产生数量巨大的沼液等副产物。当前，我国对沼液的利用仍以直接还田、浸种或作为叶面肥、饲料使用等[8-9]为主，但由于沼液含水量高，体积大，运输、贮存条件困难[10]，且沼液排放的连续性与农田施肥的季节性存在矛盾，因此仍有相当大规模的沼液因无法及时消纳利用而直接排放，这不仅会对环境及人类健康产生威胁[11-12]，同时也是一种严重的资源浪费。

沼液浓缩技术为目前沼液资源化利用提供了新的思路，浓缩液极大地缩小了原料的体积从而具有更高浓度的营养物质且便于储运。当前，以膜法过滤技术为代表的沼液浓缩技术逐渐展现出巨大的市场潜力与发展空间。膜技术浓缩沼液过程与浓缩果汁生产过程类似，水从膜的一侧渗透至另一侧，而高浓缩的营养物质则被膜截留下来。膜技术浓缩沼液操作简便、过程中不会改变营养物质的理化性质，不仅能够大幅减少沼液体积，同时还能产生可回用水资源，控制水体污染[13]。沼液的膜法浓缩技术在全世界尚处于起步阶段，一些瓶颈问题如成本高，浓缩倍数低，膜易污染等限制了膜技术在沼液浓缩领域的应用。笔者从技术原理、应用现状、存在问题等角度探讨了几种主要的沼液浓缩膜技术包括超滤膜技术、纳滤膜技术、反渗透膜技术、正渗透膜技术等，并对膜技术在沼液浓缩中的应用进行了前景展望与建议。

1 超滤膜浓缩技术

1.1 技术原理

超滤(Ultrafiltration, UF)是一种较为成熟的膜处理技术，膜孔径约在0.001～0.02 μm范围，可以截留1000～300000道尔顿(Da)分子量的物质。UF膜技术分离不同分子量的物质是以膜两侧的压力差作为推动力进行的。由于膜孔径的限制，沼液中的大分子、胶体、蛋白质、微粒、细菌等均无法通过滤膜，而一些小分子有机物或无机盐则可以过膜。

1.2 UF膜浓缩沼液技术应用

采用UF的方法浓缩沼液从而获得营养更为丰富的浓缩液，是UF膜浓缩沼液的主要用途。宋成芳[14]等采用UF膜技术对2类沼液进行循环浓缩过滤并进行成分分析，最终获得体积缩小20倍的浓缩液，浓缩液中大量常规营养成分的浓度得到不同程度的提高；成分分析表明浓缩液中含有植物所需微量元素和活性物质(氨基酸、腐殖酸、蛋白蛋)，但有害重金属含量非常低。Lindmark[15]等应用陶瓷UF膜在高温下(70℃，90℃，110℃)对沼气池出水进行分离浓缩，浓缩产物用于加入沼气池进料循环，从而减少新物质的添加，有利于增加沼气池处理能力。UF膜处理技术也被用于沼液废水中污染物的去除。López-Fernández[16]等采用形状及构造不同的两种UF膜对EGSB反应器厌氧消化后的猪粪废水进行深度处理，结果表明浸没式中空纤维膜(S-HF)较外部管式膜(E-T)具有更佳的去除效果及选择性，渗滤液完全去除了固形物且tCOD去除率达到90%。

2 纳滤膜浓缩技术

2.1 技术原理

纳滤(Nanofiltration, NF)是一种对溶质截留性能介于超滤及反渗透之间的膜处理技术，膜孔径范围约1～2 nm，可截留分子量大于200～400 Da的绝大多数有机物，而对无机物的截留效果具有较大的选择性，截留率从20%～98%之间变化不等。NF属于压力驱动膜，通常在可在较低操作压力下(0.35～1.7 MPa)进行分离浓缩，水通量较反渗透膜也要略高一些。NF膜具有截留分子量低、表面带有负电荷、对不同价态及不同电荷的离子有不同Donann电位[20]、对溶质的截留具有选择性等独特的特点。

2.2 沼液中氮、磷、钾的截留

2.3 纳滤膜浓缩沼液技术应用

Zacharof[22]采用NF膜技术从农业废水(以牛粪、果蔬废物及青贮为底物的厌氧发酵沼液)中分离浓缩乙酸和丁酸，并从5种NF膜中筛选出最佳的3种，实现了最高75%的截留率及最高乙酸浓度53.94 mM，丁酸浓度28.38mM。沼液中存在较多低分子量的无机营养物质，因此NF膜技术较少单独用于沼液的浓缩，而是常常与UF技术[13, 17-18]、反渗透技术[23]等相结合，Han[24]等采用电絮凝预处理技术结合纳滤技术，对猪场废水厌氧消化液进行了浓缩。表1列举了目前国内一些研究人员采用纳滤方式浓缩沼液的情况。可见若采用单一的NF膜技术浓缩沼液，则浓缩倍数较低，一般不会超过2倍，而若与其他膜技术相结合，浓缩效果则会有较大辐度的升高。

表1 目前国内NF膜技术浓缩沼液文献概况

3 反渗透膜浓缩技术

3.1 技术原理

反渗透(reverse osmosis, RO)也是一种以压力为推动力的膜分离过程，它通过对溶液施加外部压力以产生反渗透压，同时借助半透膜的截留作用，从而使得溶液中的溶剂与溶质分开[29]。RO技术原理详见图1。由于操作过程中需要克服自然渗透压及膜的阻力，RO过程需要的压力往往要高于UF及NF过程。理论上来讲，RO膜可以截留几乎所有分子量大于100Da的可溶性盐类及有机物。

图1 反渗透过程原理示意图

由于RO膜具有截留率高，营养物质损失极少，分离过程安全，不发生相变等优点，该技术已经广泛应用于海水淡化、饮用水净化、废水处理，以及医药、化工和食品等等领域，而目前国内外对沼液的分离浓缩，也大多集中在RO技术上，且已经有规模化的RO组件用来分离浓缩沼液。Gong[30]等在畜禽养殖场的沼气池建立了一个中试规模的碟管式反渗透(DTRO)系统，以考查沼液的浓缩效果，结果表明，沼液体积显著减小了约25%，浓缩倍数达到4倍，同时营养物质及矿物元素得到富集，总氮和总磷分别增加了4.2和4.4倍。

3.2 反渗透浓缩沼液技术应用中的几个关键问题

3.2.1 沼液的预处理

由于沼液成分复杂，各类杂质及悬浮物含量极高，因此在RO分离浓缩之前，往往需要对其进行预处理，以去除原料液中大颗粒的悬浮物，来保证进入到RO系统中液体的粒径足够小。适当的预处理可以保障系统安全，大幅减轻膜污染，延长膜使用时间，缩减RO运行成本。Pieters[31]等采用沉淀+滤袋(100 μm)过滤上清液+微滤的方法，对猪粪的RO过程进行预处理，结果表明渗透通量达到很高的水平。Masse[23]等为研究pH值对RO膜分离牛粪中营养物的影响，采用了几种不同的生物、物理技术相结合的方法对牛粪进行了预处理，包括厌氧消化，硅藻土真空过滤，纳滤技术，以及初级阶段的RO过滤。王立江[32]在进行DTRO膜浓缩处理沼液前，对沼液进行了离心和管式微滤等的预处理。梁康强[33]等采用自然沉淀、混凝、离心过滤和滤袋过滤4种预处理手段对浓缩沼液的RO膜片进行保护，结果表明自然沉淀和离心过滤效果最佳，出水悬浮物粒径均在10 μm以下，且自然沉淀因低成本具有更高的竞争力。每种类型的预处理(如物理分离、化学反应及生物消化)都能对系统运行产生显著的作用效果，且能够预防特定类型的膜污染，因此，在预处理对RO沼液浓缩系统的跨膜通量、可逆及不可逆膜污染、清洗频率、渗透效果及最大浓缩倍数等作用效果方面，有必要进行进一步的研究。

3.2.2 沼液中氮的截留和浓缩

(1)

式中：Ka为平衡常数，25℃时该值为5.50×10-10mol ·L-1;

浓缩液中N的浓度也与RO系统运行压力有关。Masse[37]等通过实验发现当平均渗透压增加6.8倍，(5.4 bar增加到36.6 bar)，浓缩液中TAN将增加5.6倍(1.6 g·L-1增加到9.2 g·L-1)，提出若想获得较少体积浓缩液的同时拥有较高的氮浓度，RO系统需要搭载能够承受较高运行压力的RO膜。刘庆玉[38]等利用RO膜削减沼液氨氮时发现，运行压力是影响氨氮去除率(即氨氮截留)的最主要因素，主次顺序为运行压力>回收率>pH值，操作条件最优时氨氮去除率可达96.13%。

在沼液的RO膜浓缩过程中，氨的挥发将给氮的截留浓缩带来较大损失。Thorneby[39]等采用RO膜浓缩处理牛粪尿废水，氨氮的浓缩达到了很好的效果：TAN由起始低浓度的1050 mg·L-1浓缩至5030 mg·L-1，而渗出液仅包含42 mg·L-1的TAN，不足起始含量的5%。然而，质量守恒分析表明仍然有15%的氮既不存在于浓缩液中，也不存在于渗出液中，推测这部分氮随着温度的升高因挥发作用而发生了损失。Mondor[40]等的研究也得出了类似的结论，通过质量守恒分析发现，RO浓缩液仅包含了起始含量66.6%的TAN，有21.2%的氨在RO浓缩过程中挥发了，挥发损失的TAN几乎与渗出液中的一样多。因此，在研究RO膜过滤浓缩沼液中营养物质时，进行物质守恒分析是十分必要的，如何采取措施减小氨挥发损失，是一个需要深入研究解决的问题。

3.2.3 膜污染

沼液成分复杂，在RO膜浓缩过程中，一些悬浮固体、微生物、二价离子如碳酸盐、硅酸盐等在膜表面沉积、富集或进入膜孔内部，导致膜污染，造成通量下降，极大地降低处理效率、增加运行成本。由于RO运行压力高，膜污染一般亦较其他膜法工艺严重。目前，大部分对RO浓缩沼液膜污染的研究集中在短期的、实验室规模的基础上，大量文献证明经过酸洗及碱洗后RO膜通量能够得到很大程度的恢复(通常90%以上)，即使是最严重的情况，通过热-化学清洗也能使污染导致的不可逆的通量下降得到一定程度的恢复[23, 39, 41]。膜污染特性对于利用膜技术处理成分复杂的沼液十分重要，而这需要对RO运行系统进行长期的监测及评估。Gong[30]等采用DTRO膜进行了长达1年的沼液浓缩中试试验，发现DTRO膜并没有出现严重的膜污染，污染主要由有机污染物和无机污染物共同组成，且未观察到微生物污染，经历两次NaOH碱洗和一次柠檬酸洗之后，DT-RO膜通量可恢复至初始水平；Ruan[42]等采用杂交膜技术(MF+UF+RO)进行沼液浓缩的中试试验，结果表明RO膜遭受了非常严重的无机和有机污染，无机污染物主要包括CaCO3，Mg(OH)2，CaSO4，以及痕量的SiO2及CuO，有机污染物则由一些复杂的碳氢化合物、脂肪酸等组成，这些有机和无机污染物在膜表面进行复杂的交互作用，导致污染物很难被完全去除，膜清洗的最佳试剂配方为：第一步NaOH + SDS + STPP，第二步HCl清洗，盐截留率可维持在97%以上，通量可有约50%的明显提高。

对沼液进行适当的预处理，如采用UF或NF进行过滤分离，可以从根本上减轻膜污染。此外，对原料液进行酸化降低沼液的pH值，也能在一定程度上减轻膜污染，这是因为在较低pH值下，碳酸盐、硅酸盐等不易形成矿物沉淀[23]。然而，RO膜是否能够忍受长时间的酸化液作用还有待进一步考证。

4 正渗透膜浓缩技术

4.1 技术原理

正渗透(forward osmosis, FO)是以渗透压作为驱动力的新型膜分离技术，它通过选择性渗透膜两侧的浓度梯度，驱动水自发从低渗透压侧向高渗透压侧传递，从而实现原料液的浓缩或水回收。其原理详见图2。与传统的压力驱动膜分离过程如UF和RO技术相比，由于FO过程操作条件温和，具有能耗低、溶质截留率高、膜污染较轻、清洗容易、膜耐久性好等优点，FO已在海水淡化、复杂废水处理、液态食品浓缩等领域表现出良好的应用前景并成为研究的热点。

图2 正渗透过程原理示意图

4.2 正渗透浓缩沼液技术应用

目前，国内外对FO技术浓缩沼液的研究尚罕见报导。国外的Holloway[43]等人为研究沼液过滤前后的FO处理效果进行了实验室水平的试验，结果表明不管是水通量还是对污染物的截留率都能够取得另人满意的效果，如对氨的平均截留率达88.4%，TKN截留率达93%，磷的截留率达99.6%以上，证明了FO技术浓缩沼液的可行性；若采用FO技术作为预处理手段并与RO技术相偶联，则FO/RO系统对沼液的浓缩会取得更佳的效果，一个日处理能力190 m3·d-1的FO/RO中试系统每天能够产生133 m3的纯水；该实验也证明了FO膜与RO膜相比，污染轻且易于清洗，清洗后几乎能够实现100%的通量恢复。Onoda[44]等采用FO技术处理厌氧膜生物反应器(AnMBR)出水沼液，实现了极高的磷酸盐截留，铵离子的截留则与膜朝向、汲取液浓度、原液中铵离子浓度等操作条件高度相关。国内李红娜[45]等采用海水为汲取液对沼液进行FO浓缩，证明在我国沿海地区，采用海水作为汲取液，采用FO技术对沼液进行浓缩是可行的，沼液体积最高可减小为原液的1/4，沼液中TDS回收率达96.7%；许美兰[46]等对沼液的FO浓缩工艺进行优化，发现最优膜朝向为活性层朝向沼液，适宜错流速率为20.5 cm·s-1，汲取液类型及浓度选择2 mol·L-1的MgCl2，浓缩5倍后沼液中TOC，TP，TN，NH3-N及TK等成分浓度均有显著提高；笔者[47]采用NaCl作为汲取液，探讨了FO技术在沼液浓缩方面的工艺特性及应用效果，证明理想的运行条件为汲取液浓度2 mol·L-1，错流速率60 L·h-1，可快速将沼液浓缩5倍，除TK，NH3-N的回收效果稍低外，其他营养成分回收率均高于94.8%，其中COD，腐殖酸和氨基酸回收率高于99.5%，且浓缩后重金属含量在国家标准范围内。以上研究工作说明采用FO膜处理工艺进行沼液的浓缩分离已经显现出十分乐观的前景，但该技术要取得进一步发展还需要解决一些关键性的问题。

4.3 正渗透浓缩沼液技术应用中的几个关键问题

4.3.1 汲取液的选择

原料液(沼液)的浓缩伴随着汲取液的稀释，因此，汲取液的再浓缩或溶质回收利用问题是FO技术应用的关键问题。在沼液浓缩汲取液的选择或开发上，理想的汲取液应当具备：高渗透压，低成本、易获得，便于回收，不易造成膜结垢等特点。

目前，应用于FO技术的驱动溶质主要有：一价或二价盐、可溶性气体、糖类、磁性纳米颗粒、化肥(铵盐水溶液)、有机化合物等。例如，Achilli等[48]利用单价盐(如NaCl，KCl和NH4Cl)作为FO过程的驱动溶质，虽然这些单价盐能够产生较高的渗透压，且后续可以通过RO过程实现再浓缩，但其回收过程伴随着高能耗和严重的溶质反渗；McGinnis和Elimelech[49]等利用具有热分解特性的NH4HCO3作为汲取液溶质，该溶质虽然在回收问题上能够节约成本，但其伴随的溶质反渗现象仍十分严重。为了解决一价盐溶质的反向扩散问题，Tan和Ng利用二价盐(MgSO4和CaCl2)作为FO驱动溶质，证明有99.4%的驱动溶质能够被FO膜截留，在一定程度上降低了运行成本[50]。磁性纳米颗粒的合成是解决FO溶质反渗的比较有创新的方法之一，然而纳米颗粒在汲取液循环过程中容易发生聚集，这会降低溶液的渗透压，从而导致水通量的大幅下降[51-53]。近年来，发展合成材料用作FO驱动溶质在世界范围内取得了一定的进展，例如水电酸复合物、聚合物电解质、聚合物水凝胶以及刺激响应型聚合物等[54-57]；虽然这些新型合成驱动溶质的再生能力及反向渗漏情况得到了改进，然而它们也面临着可重复性差、水通量不足、渗透压低及合成过程复杂等应用瓶颈[58]。

当前，FO汲取液溶质的回收方法主要有RO，膜蒸馏(MD)，热分解及磁性回收等[59]，然而这些回收方法均需较高能耗，给实际应用带来一定的困难。因此，开发适宜的汲取液溶质是FO技术应用于沼液浓缩的关键、核心的研究方向。

4.3.2 浓差极化

理论上，FO可以实现膜两侧极高的渗透压差从而具有比RO更高的水通量，然而经证实，FO实际能达到的通量远小于理论值，这是因为FO过程中存在着较为严重的浓差极化现象[60-61]。浓差极化现象是所有膜分离过程都不可避免的问题[60-64]，而在渗透压作为驱动力的FO过程中，浓差极化现象显得尤其突出。浓差极化分为外浓差极化(ECP)和内浓差极化(ICP)，它们会使膜两侧渗透压差减小，导致膜分离或浓缩效率大幅降低[65]。ECP发生在FO膜致密活性层表面，在渗透压差的作用下，原料液中水分子向汲取液方向流动，带动原料液中溶质在FO膜表面聚积，使得膜表面渗透压远高于原料液平均值。ICP发生在FO膜多孔支撑层内部，根据FO膜活性层朝向，又分为稀释型ICP和浓缩型ICP。

如图3，图4所示，当活性层朝向原料液时，汲取液充满FO多孔支撑层，由于水由原料液向汲取液方向流动，稀释了活性层中的溶质浓度，从而造成活性层两侧化学势差减小，即为稀释型内部浓差极化；当活性层朝向汲取液时，原料液充满FO多孔支撑层，水由原料液向汲取液方向流动时，带动原料液中溶质聚积在活性层附近，造成活性层两侧渗透压降低，即为浓缩型内部浓差极化。ECP能够通过改变膜两侧湍流速度等方式消除，而ICP则只能通过研究改进膜结构和性能进行缓解[66]。

由于沼液是成分极为复杂的混合溶液，盐离子浓度较高，浓差极化现象会显著影响FO浓缩效率。因此，在采用FO技术浓缩沼液的研究工作中，在汲取液类型及浓度、膜结构及性能、膜两侧湍流速度等的选择上应进行深入研究探讨，因为这些因素是影响内外浓差极化现象的重要因素。

图3 稀释型ICP(活性层朝向原料液)的内部浓差极化示意图

图4 浓缩型ICP(活性层朝向汲取液)的内部浓差极化示意图

4.3.3 膜污染

由于FO过程是渗透压驱动的膜分离过程，因此与其他压力驱动膜相比，膜污染较轻，膜的使用寿命更长，且清洗后膜的可恢复性更好[67-69]。Mi和Elimelech[70]研究了FO过程中的有机污染情况及其清洗机理，发现FO的膜污染具有可逆性，采用简单的物理反冲洗即可实现恢复，无需化学清洗；Lee[68]等通过研究也发现FO膜污染几乎是完全可逆的，而RO的膜污染则具有不可逆性。膜污染问题一直是制约膜生物反应器(MBR)发展与应用的技术瓶颈，FO过程因其极具吸引力的低污染特性，近年来被广泛应用于渗透膜生物反应器(OMBR)处理各类废水[71-73]。虽然FO过程中膜污染问题不及其他膜过程严重，但膜污染仍是FO过程中不容忽视的重要问题。据报道，由滤饼层引起的渗透压的增加(Cake-enhanced Osmotic Pressure, CEOP效应)是导致膜污染的一个重要因素[68]。值得注意的是，汲取液溶质的反向渗漏会加剧CEOP效应，从而引起膜污染加重[68, 74]。

沼液中成分复杂，容易引起膜污染的微生物、胶体物质、悬浮固体以及可形成沉淀的矿物盐含量较高，因此更应高度关注。对沼液采取适当的预处理，如与MF，UF，NF等膜技术联用，可在很大程度上预防膜污染；决定FO膜污染的两个重要因素是化学作用和水力作用[67, 75]，增加膜两侧错流速率可有效缓解膜污染；另外膜材料对膜污染的产生与控制具有很大的影响，研发新型抗污染FO膜材料可在一定程度上减轻膜污染问题，然而在实际的工业应用方面，其可操作性及经济性还有待进一步评价。

5 其它膜技术

目前，沼液的膜法浓缩方面，除上述4种主流的膜处理技术外，国际上也有利用其它膜技术如电渗析技术(electrodialysis，ED)[40, 76]、膜蒸馏技术(membrane distillation，MD)[77]的报导。然而，这两种新技术的应用需要高能耗，用于沼液浓缩的经济性较差，因此并未得到广泛的研究与应用。此外，减压渗透技术(PRO)作为FO技术的一种延伸，施加的外压又远小于RO，因此在沼液浓缩方面也表现出一定的应用前景。选择单一一种膜技术用于浓缩沼液可能效果并不理想，若将几种技术相结合，例如ED+RO[40]，UF/NF+RO[22-23, 42]，UF+FO，FO+RO[43]等，一般会取得更佳的浓缩效果。

6 展望与建议

沼液是非常有回收价值的一种有机肥料资源。膜技术在沼液的浓缩分离方面显现出了广阔的应用前景并已经取得一定的进展。然而，因受到一些瓶颈问题的制约，沼液的膜浓缩技术大部分仍停留在实验室研究阶段，工业上尚未实现大规模的实施应用。在未来的研究工作中，可以有针对性地围绕以下方向进行深入探讨：1)如何提高沼液预处理效果，使膜浓缩过程得以更加高效的进行；2)探讨沼液特性(TS%，物质含量，pH值等)、膜性能(膜材料、通量、选择性、表面电荷等)、操作条件(压力、渗透压、温度、浓缩倍数等)与浓缩效果之间的关系；3)在膜技术浓缩沼液过程中，如何有效避免氨的挥发性损失；4)如何有效减轻或避免膜污染，探讨膜污染类型，以及污染后膜清洗策略；5)尽管膜技术在沼液的浓缩分离方面表现出强有力的优势，但在农业领域肥料制备方面的经济性仍有待进一步评价与优化。在沼液浓缩成品的应用方面，可将浓缩液用于有机肥、叶面肥、植物营养液等，或加工成商品出售，回收水可作为灌溉、清洗用水等进行回用，可以提高沼液利用附加值及经济价值。

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ResearchAdvancesonTheMembraneTechnologyAppliedtoBiogasSlurryConcentration/

LUXiao-fei1,MAFang1,WANGHai-dong1,ZHAOGuang2,WANGShi-wei1/

(1.HarbinInstituteofTechnology,StateKeyLaboratoryofUrbanWaterResourceandEnvironment,Harbin150090,China; 2.LiaoningUniversityofTechnology,Jinzhou121001,China)

Biogas slurry is a recoverable fertilizer resource which contains large amounts of organic matters and nutrient elements. However, the consumption and application of biogas slurry was not always in time or effective due to its huge volume and hard-to-transport or store. The concentration of biogas slurry using membrane technology is a promising way to dispose this resource. The property and composition of the nutrients in biogas slurry were remained after concentrating with membrane, and the concentrated slurry possessed smaller volume and higher nutrient concentration. Membrane concentrating for biogas slurry showed a broad application prospect. This paper reviewed several membrane concentration technologies for biogas slurry, including the ultrafiltration (UF) membrane technology, nanofiltration (NF) membrane technology, reverse osmosis (RO) membrane technology and the newly developed forward osmosis (FO) membrane technology. The concentration principles of these membrane technologies were summarized, and provided an overview of domestic and abroad research advances. Some advantages and key problems in RO and FO membrane technology for biogas slurry concentration were emphatically discussed. Finally, bright prospect and future research directions were put forward in this paper.

biogas slurry; concentration; membrane technology; reverse osmosis; forward osmosis

2017-02-19

2017-04-24

鹿晓菲(1986-)，女，黑龙江牡丹江人，博士，研究方向为农业废弃物厌氧消化产沼气及沼液综合处理技术，E-mail: luxiaofei919@163.com

马 放，E-mail: mafang@hit.edu.cn

X71； X703.1； S216.4

A

1000-1166(2017)04-0048-10