CN104556437A - 一种膜技术用于城市污水深度处理回用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种城市达标污水深度处理回用方法，采用“简单预处理-压力式超滤-反渗透”组合工艺，对达标城市污水进行深度处理。是针对现有双膜装置存在的不能适应高COD水质、预处理流程复杂、超滤反渗透工艺流程中设置多个中间水箱、保安过滤等，且需要添加大量絮凝剂、杀菌剂、还原剂等降低悬浮物含量及控制微生物对膜系统的污染等缺点，进行创新改进。本发明可大大简化工艺流程、提高运行周期、降低运行成本，提高城市达标外排污水的利用率，最大限度降低废水排放量，具有处理效率高、运行周期长、水资源回收率高、投资运行成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及城市污水深度处理回用处理技术领域，具体说是一种膜技术用于城市污水深度处理回用的方法。所述城市污水尤指城市达标外排污水，所述膜技术为双膜技术，具体包括超滤和反渗透技术。
背景技术
水是人们生活和国民经济建设中不可缺少的重要资源，是不可替代的物质。随着经济的发展、人口的增长和人们物质文化生活水平的提高，世界各地对水的需求在日益增长，水资源短缺已成为许多国家的突出问题。
市政污水是城市和建制镇排入城市排水系统的水的统称，市政污水包括生活污水、生产废水和在合流制排水系统中截流的雨水。市政污水的量一般较大，可达每日万吨级以上，市政污水经处理后一般达到国家一级或二级排放标准排入河道或海洋（此即城市达标外排污水，简称为城市污水）。城市污水对于缓解缺水城市水资源短缺，降低城市水源污染具有重要意义。
为了解决工业水资源用水紧张的问题，水的再生与回用，将城市污水开发为第二水源已越来越受到人们的重视。对于缺水城市来说，城市污水深度处理回用比开发新水源更为重要，更符合我国贫水的客观事实，更具有现实的意义。以城市污水作为原水，根据需要进行深度处理回用，然后供给工业生产、城市绿化、市政用水等是解决水资源短缺的最有效途径，是缺水城市势在必行的重大决策。这样一方面补充了水资源的短缺，另一方面也减少了城市自来水的消耗量。同时，城市污水深度处理回用后可用于工业、农业等，减少了排向水域的污水量，创造了可观的环境效益，并且这种环境效益与经济效益是统一的；省却了水资源费，以及取水与远距离输送水的能耗与建设费用，以城市污水为原水进一步深度处理回用的成本就能够低于以自然水为原水的自来水厂。因此，城市污水深度处理回用（城市污水资源化），既可以防治水污染，保护水环境，也是解决城市水资源不足的一个重要途径。
2010年全国城市的排水量将达到600×108m3，全国城市的市政污水的平均处理率不低于50%，重点城市的市政污水回用处理率70%。这就给城市污水深度处理回用创造了基本条件。全国的城市污水深度处理回用率如果平均达到20%，年回用量可达40×108m3，是正常年份年缺水60×108m3的67%，即通过城市污水深度处理回用，可解决全国城市缺水量的一多半，回用规模及回用潜力之大，足可以缓解一大批缺水城市的供水紧张状况。
目前市政污水回用，大部分是将城市污水作为中水回用于景观水，或工业冷却循环水。在很多地区，由于市政污水中含盐量高或有机物、悬浮含量高，城市污水经过简单回用处理仍然无法满足回用水质(如循环水补水、锅炉补水)要求。此时需要对城市污水进一步深度处理回用。在污水的深度处理技术中，膜分离技术是目前最为经济可行的方法。
双膜技术是将超滤／微滤（UF/MF）技术和反渗透（RO）技术相结合在一起的工艺。由于反渗透膜对进水水质要求很高（通常要求污染指数SDI≤5），否则极易被污染堵塞而降低甚至丧失其高精度的过滤功能，而超滤／微滤过滤系统的产水水质完全可以满足反渗透系统对进水水质的要求。因此，在反渗透系统前设置超滤／微滤系统，可以有效地防止反渗透膜的污染和堵塞，延长了反渗透膜的使用寿命。目前双膜法水处理技术可以广泛应用于化工、电力、电子、制药、石化、纺织、食品等领域的纯水和超纯水制备，以及海水淡化、苦咸水淡化和特种分离过程，特别是在污水资源化再生利用方面。双膜法可直接利用企业的生化出水作为原水，处理后可以达到锅炉补充水的水质要求，为企业节约水资源。
中国发明专利CN1796314A提出了一种采用包括混凝过滤、臭氧氧化、生物氧化在内的深度处理工艺，主要去除难去除微量有机物、细菌、病毒等以达到回用目的，工艺还可能包括纳滤和反渗透工艺进行进一步处理。该工艺中纳滤和反渗透前没有设置超滤，对于较差水质很难保证纳滤和反渗透的稳定运行。
中国发明专利CN101209886A提出了一种采用膜生物反应器与反渗透联用的城市污水深度处理回用工艺。以城市二级出水为原水，进入膜生物反应器MBR系统进行生物预处理以除去其中的BOD。该工艺需要对二级出水进行进一步生化，运行成本相对较高，超滤运行通量偏低。
中国发明专利CN101544448A提出了一种采用移动床生物反应器～混凝沉淀～气浮～多介质过滤～超滤～反渗透工艺，回用水质可达到循环水和电厂锅炉补给水的要求。该工艺预处理流程较长，处理成本较高。
中国实用新型专利CN201538718U提出了一种市政污水采用“投加杀菌剂～投加混凝剂～多介质过滤～换热～自清洗过滤～超滤～中间水箱（加酸/非氧化性杀菌剂）～投加还原剂/阻垢剂～保安过滤～反渗透”的深度处理回用系统，经处理后的净水作为冷轧企业循环水的补充水或脱盐水站的补水。
中国实用新型专利CN201309866Y提出了一种采用“碟片过滤～超滤装置～中间水箱～保安过滤～反渗透”工艺的废水回用处理装置，采用上述装置处理后的出水水质达到工业用水水质要求，从而实现生产回用。
上述实用新型专利和发明专利，虽均从结合不同的预处理方法、采用超滤和反渗透组合工艺的角度出发，进行了城市达标外排污水的深度处理回用，但从上述专利所涉及的工业膜装置运行的情况来看，主要存在如下技术问题：
①现有的工业超滤膜系统对原水水质（COD/悬浮物/硬度等）的要求较高，通常石化企业达标污水水质无法满足进膜要求，需要进行一系列的膜前预处理，由此增加了固定投资和运行费用；
②传统反渗透系统对进水COD有严格要求（小于100mg/L），因此现有的双膜系统只能处理生化出水且COD值较低的废水体系；
③现有的双膜系统需要设置中间水箱和保安过滤器，极易引起微生物滋生以及保安过滤器的严重堵塞，使得保安过滤器需经常更换；
④现有的工业膜装置均采用连续投加NaClO杀菌，杀菌后进入反渗透前需投加过量的NaHSO3还原剂以防止过量余氯对反渗透膜的破坏，如此一来既增加了药剂成本，又为反渗透膜的运行存在破坏性的风险；
⑤反渗透系统运行达到清洗周期后需要停机清洗，不能实现分散洗，并且反渗透膜系统串联组件较多，导致后段反渗透的膜面流速偏低且污染严重。
因此，现有双膜装置存在的不能适应高COD水质、预处理流程复杂、超滤反渗透工艺流程中设置多个中间水箱、保安过滤等，且需要添加大量絮凝剂、杀菌剂、还原剂等降低悬浮物含量及控制微生物对膜系统的污染等缺点有待进一步研究、改进。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种膜技术用于城市污水深度处理回用的方法，采用“简单预处理～压力式超滤～反渗透”组合工艺技术对城市达标外排污水进行深度处理回用，大大简化现有城市污水深度处理回用系统的工艺流程、提高膜系统的运行周期，降低城市污水深度处理回用的投资运行成本，提高城市污水的利用率，最大限度降低废水排放量。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种膜技术用于城市污水深度处理回用的方法，其特征在于：采用“简单预处理～压力式超滤～反渗透”组合工艺技术对城市污水进行深度处理回用。
在上述技术方案的基础上，所述城市污水为市政污水经处理后达到国家一级或二级排放标准的城市达标外排污水。
在上述技术方案的基础上，具体包括以下步骤：
步骤1，将城市污水经管路输送至多介质过滤单元，多介质过滤单元出水主要水质指标为：浊度为1.0～2.0NTU，COD为35～40mg/L；
步骤2，多介质过滤单元出水输送至第一级过流式杀菌器进行灭菌处理；
步骤3，经过灭菌处理后的多介质过滤单元出水进入压力式超滤膜单元形成超滤产水，所述压力式超滤膜单元采用外压式或内压式超滤膜组件；
超滤产水浊度为0.5～1.0NTU，COD为30～35mg/L，SDI为1～3，总铁含量小于0.04mg/L；
步骤4，超滤产水经第二级过流式杀菌器进行二次灭菌处理；
步骤5，经过二次灭菌处理后的超滤产水直接输送至反渗透膜系统，所述反渗透膜系统具有浓水端反向冲洗功能。
在上述技术方案的基础上，步骤5中所述反渗透膜系统采用部分反渗透浓水循环的方式，
将一定比例的反渗透浓水与超滤产水混合，然后再经第二级过流式杀菌器进入反渗透膜系统。
在上述技术方案的基础上，步骤5中所述反渗透膜系统的反渗透产水主要指标为：
pH为6.0～6.6，
TOC<1.5mg/L，
电导<100μS/cm，
Cl-<12mg/L，
Ca2+<0.1mg/L，
Mg2+<0.01mg/L。
在上述技术方案的基础上，还包括以下步骤：
步骤6，反渗透膜系统的反渗透产水经管道泵输送至用水点。
在上述技术方案的基础上，步骤1中的多介质过滤单元采用石英砂、无烟煤、活性炭的三层装填方式。
在上述技术方案的基础上，步骤1中的多介质过滤单元采用上进水下出水的运行方式，清洗过程采用下进上出的反洗方式；
多介质过滤单元的运行周期为12～24h，反洗时间为5～15min，反洗强度为30～60m3/m2h，反洗过程通入空气强化清洗效果。
在上述技术方案的基础上，所述第一级过流式杀菌器、第二级过流式杀菌器均采用紫外杀菌的方式。
在上述技术方案的基础上，步骤2中的多介质过滤单元出水在第一级过流式杀菌器中的停留时间为5～20sec。
在上述技术方案的基础上，步骤3中的压力式超滤膜单元采用中空纤维柱式膜组件或中空纤维管式膜组件，
所述中空纤维柱式膜组件或中空纤维管式膜组件的膜孔径范围为0.05～0.15μm，
压力式超滤膜单元运行通量大小为30～100L/m2h。
在上述技术方案的基础上，步骤3中的压力式超滤膜单元采用两端交替进水的死端过滤方式，或采用控制回收率的错流过滤方式，膜面错流速度为2～6m/s。
在上述技术方案的基础上，步骤3中的压力式超滤膜单元的自动运行过程中采用分散洗、加强洗和浸泡洗的周期性操作；
分散洗实现两端交替进水，进水周期分别为15～30分钟，反冲洗时间为60～120秒；
加强洗和浸泡洗过程中采用酸清洗，酸清洗选用下述酸中的一种或两种以上：HCl、草酸、柠檬酸、硫酸、硫酸与EDTA的复配清洗剂。
在上述技术方案的基础上，步骤3中的压力式超滤膜单元的化学清洗周期数为2～6，化学加强洗时采用反渗透产水配制药洗溶液，酸洗时控制pH2～3，碱洗时控制pH11～12。
在上述技术方案的基础上，步骤4中的超滤产水在第二级过流式杀菌器中的停留时间为10～30sec，经杀菌后的微生物含量小于100cfu/ml。
在上述技术方案的基础上，步骤5中的反渗透膜系统采用3～7支反渗透膜组件串联的方式排列，
步骤5中的反渗透浓水的循环量为进水量的2～5倍，
步骤5中的反渗透膜通量为10～25L/m2h，
步骤5中的反渗透膜系统的回收率为55～70%。
在上述技术方案的基础上，步骤5中的反渗透膜系统的自动运行过程中采用分散洗、加强洗和浸泡洗的周期性操作；
分散洗实现两端交替进水，进水周期分别为4～48h，反向冲洗时间为5～20min；
加强洗和浸泡洗过程中采用酸清洗，酸清洗选用下述酸中的一种或两种以上：HCl、草酸、柠檬酸、硫酸、硫酸与EDTA的复配清洗剂。
本发明所述的膜技术用于城市污水深度处理回用的方法，采用“简单预处理～压力式超滤～反渗透”组合工艺技术对城市达标外排污水进行深度处理回用，大大简化现有城市污水深度处理回用系统的工艺流程、提高膜系统的运行周期，降低城市污水深度处理回用的投资运行成本，提高城市污水的利用率，最大限度降低废水排放量。
本发明所述的膜技术用于城市污水深度处理回用的方法，可以对城市污水深度处理后回用于炼油化工装置的中低压锅炉补给水系统。
本发明所述的膜技术用于城市污水深度处理回用的方法，具有处理效率高、运行周期长、水资源回收率高、投资运行成本低等优点。
附图说明
本发明有如下附图：
图1本发明工艺流程示意图，
图2超滤和反渗透工艺流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明给出了一种膜技术用于城市污水深度处理回用的方法，采用“简单预处理～压力式超滤～反渗透”组合工艺技术对城市污水进行深度处理回用。所述城市污水为市政污水经处理后达到国家一级或二级排放标准的城市达标外排污水，其主要的水质特征为：
pH为7.2～8.0，
电导为4300～6000μs/cm，
COD为30～60mg/L，
TOC为6～15mg/L，
按碳酸钙计硬度为120～150mg/L，
按碳酸钙计甲基橙碱度为260～500mg/L，
Cl-为900～1500mg/L，
NH4 +-N为5～10mg/L，
SO4 2-为250～550mg/L，
总铁含量为0.1～0.5mg/L，
微生物含量为1.1×104～6.3×104cfu/ml。
所述膜技术用于城市污水深度处理回用的方法，具体包括以下步骤：
步骤1，将城市污水经管路输送至多介质过滤单元，多介质过滤单元用于去除城市污水中的少量悬浮物、颗粒物杂质；
城市污水经过多介质过滤单元处理后，多介质过滤单元出水主要水质指标为：浊度为1.0～2.0NTU，COD为35～40mg/L；
步骤2，多介质过滤单元出水输送至第一级过流式杀菌器进行灭菌处理；
步骤3，经过灭菌处理后的多介质过滤单元出水进入压力式超滤膜单元形成超滤产水，所述压力式超滤膜单元采用外压式或内压式超滤膜组件；例如：通过离心泵在一定压力作用下经外压式或内压式超滤膜组件过滤形成超滤产水，压力式超滤膜单元用于去除经过灭菌处理后的多介质过滤单元出水中的胶体、微生物；
超滤产水浊度为0.5～1.0NTU，COD为30～35mg/L，SDI为1～3，总铁含量小于0.04mg/L；
步骤4，超滤产水经第二级过流式杀菌器进行二次灭菌处理；
步骤5，经过二次灭菌处理后的超滤产水直接输送至反渗透膜系统；例如通过高压泵直接输送至反渗透膜系统；所述反渗透膜系统具有浓水端反向冲洗功能；
反渗透膜系统采用部分反渗透浓水循环的方式，即：
将一定比例的反渗透浓水与超滤产水混合，例如经管道加压泵增压后与超滤产水混合，然后再经第二级过流式杀菌器进入反渗透膜系统，剩余的反渗透浓水排放或进一步处理，例如剩余的反渗透浓水与其余达标外排城市污水（指未进行深度处理回用的达标外排城市污水）混合后排放；
采用反渗透浓水循环的目的是提高反渗透系统的膜面流速，从而降低膜污染；
反渗透产水主要指标为：
pH为6.0～6.6，
TOC<1.5mg/L，
电导<100μS/cm，
Cl-<12mg/L，
Ca2+<0.1mg/L，
Mg2+<0.01mg/L；
步骤6，反渗透膜系统的反渗透产水经管道泵输送至用水点。
在上述技术方案的基础上，所述用水点为炼化装置的锅炉补给水系统，反渗透产水经管道泵输送至炼化装置的锅炉补给水系统。所述炼化装置的锅炉补给水系统尤指炼油化工装置的中低压锅炉补给水系统。
在上述技术方案的基础上，步骤1中的多介质过滤单元采用石英砂、无烟煤、活性炭的三层装填方式。
在上述技术方案的基础上，步骤1中的多介质过滤单元采用上进水下出水的运行方式，清洗过程采用下进上出的反洗方式；
多介质过滤单元的运行周期为12～24h，反洗时间为5～15min，反洗强度为30～60m3/m2h，反洗过程通入空气强化清洗效果。
在上述技术方案的基础上，所述第一级过流式杀菌器、第二级过流式杀菌器均采用紫外杀菌的方式。
在上述技术方案的基础上，步骤2中的多介质过滤单元出水在第一级过流式杀菌器中的停留时间为5～20sec，最优停留时间为10～15sec。
在上述技术方案的基础上，步骤3中的压力式超滤膜单元采用中空纤维柱式膜组件或中空纤维管式膜组件。
在上述技术方案的基础上，所述中空纤维柱式膜组件或中空纤维管式膜组件的膜材料为聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜或聚丙烯腈。
在上述技术方案的基础上，所述中空纤维柱式膜组件或中空纤维管式膜组件的膜孔径范围为0.05～0.15μm，最优为0.07～0.10μm。
在上述技术方案的基础上，步骤3中的压力式超滤膜单元运行通量大小为30～100L/m2h，最优的运行通量大小为50～80L/m2h。
在上述技术方案的基础上，步骤3中的压力式超滤膜单元采用两端交替进水的死端过滤方式，或采用控制回收率的错流过滤方式，最优为错流过滤，膜面错流速度为2～6m/s。
在上述技术方案的基础上，步骤3中的压力式超滤膜单元的自动运行过程中采用分散洗、加强洗和浸泡洗的周期性操作；
分散洗实现两端交替进水，进水周期分别为15～30分钟，最优为20～25分钟，反冲洗时间为60～120秒；
加强洗和浸泡洗过程中采用酸清洗，酸清洗选用下述酸中的一种或两种以上：HCl、草酸、柠檬酸、硫酸、硫酸与EDTA的复配清洗剂。
硫酸与EDTA的复配清洗剂是市售成品。
在上述技术方案的基础上，步骤3中的压力式超滤膜单元的化学清洗周期数为2～6，化学加强洗时采用反渗透产水配制药洗溶液，酸洗时控制pH2～3，碱洗时控制pH11～12。
在上述技术方案的基础上，步骤4中的超滤产水在第二级过流式杀菌器中的停留时间为10～30sec，最优停留时间为15～25sec，经杀菌后的微生物含量小于100cfu/ml。
在上述技术方案的基础上，步骤5中的反渗透膜系统采用3～7支反渗透膜组件串联的方式排列，优选4～6支反渗透膜组件串联的方式排列。
在上述技术方案的基础上，步骤5中的反渗透浓水的循环量为进水量的2～5倍，优选3～4倍。
在上述技术方案的基础上，步骤5中的反渗透膜通量为10～25L/m2h，优选15～20L/m2h。
在上述技术方案的基础上，步骤5中的反渗透膜系统的回收率为55～70%，优选60～65%。
在上述技术方案的基础上，步骤5中的反渗透膜系统的自动运行过程中采用分散洗、加强洗和浸泡洗的周期性操作；
分散洗实现两端交替进水，进水周期分别为4～48h，最优为12～24h，反向冲洗时间为5～20min；
加强洗和浸泡洗过程中采用酸清洗，酸清洗选用下述酸中的一种或两种以上：HCl、草酸、柠檬酸、硫酸、硫酸与EDTA的复配清洗剂。
采用本申请所述技术方案，压力式超滤膜的停机化学清洗周期大于2个月、反渗透系统的停机化学清洗周期大于3个月。
本发明与现有技术的实质性区别在于：现有针对城市达标外排污水深度处理回用的大部分相关专利，多是采用超滤和反渗透组合的方法进行了城市达标外排污水的深度处理回用，但从现有专利所涉及的工业膜装置运行情况来看，现有专利所描述的深度处理回用均采用了工艺流程较为复杂的预处理流程、压力式超滤膜工艺，且现有专利的技术方案中均需设置中间水箱和保安过滤器、采用较多的絮凝剂、杀菌剂、还原剂和阻垢剂等控制膜系统的微生物污染。
本发明旨在针对城市达标外排污水采用“简单预处理～压力式超滤～反渗透”组合工艺技术对城市达标外排污水进行深度处理回用的方法。本发明主要目的是针对现有双膜装置的预处理流程复杂、超滤反渗透工艺流程中设置多个中间水箱、保安过滤等，且需要添加大量药剂等降低悬浮物含量及控制膜污染等缺点进行的技术创新和改进。
本发明的有益效果是：
1、采用本发明所述的工艺技术可大大简化现有城市污水深度处理回用系统的工艺流程、提高膜系统的运行周期及降低城市污水深度处理回用的投资运行成本，提高城市达标外排污水的利用率，最大限度降低废水排放量；
2、通过采用超滤产水直接进入反渗透单元的管路连接，取消了连接于超滤和反渗透单元的中间水箱和保安过滤器，取消了微生物停留并滋生的重要场所，降低了因微生物污染导致的滤芯频繁更换的运行成本；
3、在反渗透系统中通过改变原有反渗透的一级多段、多级串联达到系统回收率的要求，根据水质特点可以自动调控反渗透的系统回收率，降低了因来水冲击导致的膜系统严重污染引起的性能下降；
4、采用紫外杀菌方法代替原有的加药杀菌，不仅杀菌率高，且能有效降低药剂成本，不会带来二次污染。
5、采用本发明所述的工艺技术可以对城市达标外排污水深度处理后回用于炼油化工装置的中低压锅炉补给水系统，经本发明所述工艺技术处理后的产水主要水质指标为：pH为6.0～6.6、TOC<1.5mg/L、电导<100μS/cm、Cl-<12mg/L、Ca2+<0.1mg/L、Mg2+<0.01mg/L。
6、本发明工艺具有处理效率高、运行周期长、水资源回收率高、投资运行成本低等优点。
图2是图1所示工艺流程的一个具体实施例，具体的示出了超滤和反渗透工艺流程，图2中包括：
第一级过流式杀菌器20，多介质出水1送入第一级过流式杀菌器20，
第一级过流式杀菌器20的出水经过超滤给水泵2送入超滤膜组件3～6，
超滤膜组件3～6的超滤产水7送入第二级过流式杀菌器21，
第二级过流式杀菌器21的出水经过一级反渗透高压泵10送入反渗透膜组件11～13，
反渗透产水15送入反渗透产水箱18，
反渗透产水箱18中的反渗透产水15，可以通过清洗泵19作为超滤反洗水进水8输送至超滤膜组件3～6，
9为超滤膜组件3～6的超滤浓水或超滤反洗水出水，
管道循环泵14用于实现反渗透浓水循环，剩余的反渗透浓水17排放或进一步处理，
反渗透膜组件11～13的反向冲洗水16与多介质出水1混合后进入第一级过流式杀菌器20进行处理回用。
图2中根据需要还设有以下阀门：
v1～v7为进水阀；v8～v14为浓水阀；v15～v18为产水阀；v19～v25为清洗进水阀；v26～v32为清洗出水阀；v33为浓水排放阀。
阀门的具体设置可按现有技术实施。
以下为若干实施例。
实施例1
城市达标外排污水深度处理工艺流程示意图如图1所示，城市达标外排污水的主要参数水质包括：pH8.0，电导4300μs/cm，COD30mg/L，TOC6mg/L，硬度（碳酸钙计）120mg/L，甲基橙碱度（碳酸钙计）260mg/L，Cl-900mg/L，NH4 +-N5mg/L，SO4 2-250mg/L，总铁含量为0.1mg/L，微生物含量1.1×104cfu/ml。
城市达标外排污水经离心泵输送至至下而上装有石英砂、无烟煤、活性炭的多介质过滤单元，采用上进水的方式进行过滤，采用自动程序每运行12h、反洗5min、反洗强度为30m3/m2h，反洗过程中通入压缩空气实现汽水混合清洗过程；多介质过滤的正常出水输送至多介质过滤水箱，多介质清洗水采用自身的产水。此条件下的多介质出水浊度为1.0NTU，COD为35mg/L。
多介质出水经离心泵输送至过流式杀菌器20采用紫外杀菌的方式对城市达标外排污水中的微生物进行灭菌处理，此过程控制多介质出水在过流式杀菌器20中的停留时间为5sec，来水中的微生物含量经杀菌器后的微生物含量降至80cfu/ml以下。经灭菌后的多介质出水进入共有4组外压式超滤膜系统，超滤膜组件的形式采用中空纤维柱式膜组件，超滤膜材料为PVDF，孔径大小为0.15μm。外压式超滤膜单元运行过程中通过调节超滤进水泵频率及浓水回流阀开度大小，调节膜面流速为2m/s、超滤系统回收率为60％、运行膜通量大小为30L/m2h，超滤浓水部分循环至多介质产水箱。此条件下的超滤出水浊度为1.0NTU，COD为35mg/L，SDI为3，总铁含量小于0.04mg/L。
超滤系统采用错流过滤、两端交替进水的方式，交替进水时间间隔为一个过滤周期，超滤系统的过滤周期为15min，即超滤膜进行15min的产水后立即通过PLC的运行程序开闭相应阀门进入反洗程序，该过程的反洗时间为60秒；当过滤周期达到4个过滤周期后，程序启动加药化学分散洗和浸泡洗过程，调节在线加药时间及加药量控制化学清洗pH为1.5，浸泡时间为8min，之后进行5秒的冲洗操作后继续进行正常运行操作。
超滤产水经过流式紫外杀菌器21进行二次灭菌处理后经高压泵5增压进入反渗透系统，浸没式超滤出水在过流式杀菌器21中的停留时间为10sec，出水的微生物含量降至10cfu/ml以下后进入4组单独控制的反渗透系统，每支压力容器内安装7支8040反渗透组件。反渗透产水进入产水箱18，反渗透浓水经管道循环泵14增压后部分返回至高压泵10出口处与超滤产水混合后进行循环处理，用于循环的反渗透浓水量为实际产水量的2倍，其余部分与其他污水勾兑混合排放或进一步处理。调节浓水排放阀门17的开度，控制反渗透系统的膜通量大小为25L/m2h及回收率大小为70%。
反渗透每4小时进行一次水力清洗。水力清洗时，使用超滤产水对反渗透膜进行物理冲洗。其中一组反渗透入水阀关闭和浓水阀迅速关闭，清洗进水阀和清洗排水阀迅速打开，反渗透化学清洗泵19启动，反渗透产水水由反渗透进水端进入，由浓水端汇集至超滤泵2的进水管线。反渗透单元每运行12h进行一次化学清洗，每组清洗时间为5分钟，清洗水量为每组正常产水量的2倍。
反渗透的运行周期为60天，之后RO膜系统进行pH条件下的酸浸泡洗，RO系统在清洗液的氛围下进行低压运行2h、浸泡4h的操作，连续循环运行3个周期后用超滤产水进行清洗液置换后进入正常运行状态，该过程主要目的是去除反渗透运行过程中膜面的有机污染物及无机胶体污染。经过上述工艺过程处理后的反渗透出水主要水质为：pH为6.6、TOC为0.8mg/L、电导为50μS/cm、Cl-为2mg/L、Ca2+为0.05mg/L、Mg2+小于0.01mg/L，产水水质符合中低压锅炉补给水水质标准（GB/T1576-2007）。
实施例2
城市达标外排污水深度处理工艺流程示意图如图1所示，城市达标外排污水的主要参数水质包括：pH7.2，电导5000μs/cm，COD40mg/L，TOC10mg/L，硬度（碳酸钙计）140mg/L，甲基橙碱度（碳酸钙计）500mg/L，Cl-1200mg/L，NH4 +-N8mg/L，SO4 2-400mg/L，总铁含量为0.3mg/L，微生物含量6.3×104cfu/ml。
城市达标外排污水经离心泵输送至至下而上装有石英砂、无烟煤、活性炭的多介质过滤单元，采用上进水的方式进行过滤，采用自动程序每运行16h、反洗10min、反洗强度为40m3/m2h，反洗过程中通入压缩空气实现汽水混合清洗过程；多介质过滤的正常出水输送至多介质过滤水箱，多介质清洗水采用自身的产水。此条件下的多介质出水浊度为1.5NTU，COD为39mg/L。
多介质出水经离心泵输送至过流式杀菌器20采用紫外杀菌的方式对城市达标外排污水中的微生物进行灭菌处理，此过程控制多介质出水在过流式杀菌器20中的停留时间为10sec，来水中的微生物含量经杀菌器后的微生物含量降至100cfu/ml以下。经灭菌后的多介质出水进入共有4组内压式超滤膜系统，超滤膜组件的形式采用中空纤维管式膜组件，超滤膜材料为PSF，孔径大小为0.05μm。内压式超滤膜单元运行过程中通过调节超滤进水泵频率及浓水回流阀开度大小，调节膜面流速为3m/s、超滤系统回收率为55％、运行膜通量大小为80L/m2h，超滤浓水部分循环至多介质产水箱。此条件下的超滤出水浊度为0.5NTU，COD为30mg/L，SDI为1，总铁含量小于0.04mg/L。
超滤系统采用错流过滤、两端交替进水的方式，交替进水时间间隔为一个过滤周期，超滤系统的过滤周期为25min，即超滤膜进行25min的产水后立即通过PLC的运行程序开闭相应阀门进入反洗程序，该过程的反洗时间为120秒；当过滤周期达到6个过滤周期后，程序启动加药化学分散洗和浸泡洗过程，调节在线加药时间及加药量控制化学清洗pH为2，浸泡时间为10min，之后进行5秒的冲洗操作后继续进行正常运行操作。
超滤产水经过流式紫外杀菌器21进行二次灭菌处理后经高压泵5增压进入反渗透系统，浸没式超滤出水在过流式杀菌器21中的停留时间为15sec，出水的微生物含量降至20cfu/ml以下后进入4组单独控制的反渗透系统，每支压力容器内安装4支8040反渗透组件。反渗透产水进入产水箱18，反渗透浓水经管道循环泵14增压后部分返回至高压泵10出口处与超滤产水混合后进行循环处理，用于循环的反渗透浓水量为实际产水量的3倍，其余部分与其他污水勾兑混合排放或进一步处理。调节浓水排放阀门17的开度，控制反渗透系统的膜通量大小为20L/m2h及回收率大小为65%。
反渗透每12小时进行一次水力清洗。水力清洗时，使用超滤产水对反渗透膜进行物理冲洗。其中一组反渗透入水阀关闭和浓水阀迅速关闭，清洗进水阀和清洗排水阀迅速打开，反渗透化学清洗泵19启动，反渗透产水水由反渗透进水端进入，由浓水端汇集至超滤泵2的进水管线。反渗透单元每运行16h进行一次化学清洗，每组清洗时间为10分钟，清洗水量为每组正常产水量的3倍。
反渗透的运行周期为60天，之后RO膜系统进行pH条件下的酸浸泡洗，RO系统在清洗液的氛围下进行低压运行2h、浸泡4h的操作，连续循环运行3个周期后用超滤产水进行清洗液置换后进入正常运行状态，该过程主要目的是去除反渗透运行过程中膜面的有机污染物及无机胶体污染。经过上述工艺过程处理后的反渗透出水主要水质为：pH为6.0、TOC为0.6mg/L、电导为60μS/cm、Cl-为3mg/L、Ca2+为0.08mg/L、Mg2+小于0.01mg/L，产水水质符合中低压锅炉补给水水质标准（GB/T1576-2007）。
实施例3
城市达标外排污水深度处理工艺流程示意图如图1所示，城市达标外排污水的主要参数水质包括：pH7.5，电导6000μs/cm，COD50mg/L，TOC12mg/L，硬度（碳酸钙计）150mg/L，甲基橙碱度（碳酸钙计）300mg/L，Cl-1000mg/L，NH4 +-N6mg/L，SO4 2-550mg/L，总铁含量为0.5mg/L，微生物含量3.0×104cfu/ml。
城市达标外排污水经离心泵输送至至下而上装有石英砂、无烟煤、活性炭的多介质过滤单元，采用上进水的方式进行过滤，采用自动程序每运行20h、反洗10min、反洗强度为50m3/m2h，反洗过程中通入压缩空气实现汽水混合清洗过程；多介质过滤的正常出水输送至多介质过滤水箱，多介质清洗水采用自身的产水。此条件下的多介质出水浊度为1.3NTU，COD为36mg/L。
多介质出水经离心泵输送至过流式杀菌器20采用紫外杀菌的方式对城市达标外排污水中的微生物进行灭菌处理，此过程控制多介质出水在过流式杀菌器20中的停留时间为20sec，来水中的微生物含量经杀菌器后的微生物含量降至200cfu/ml以下。经灭菌后的多介质出水进入共有4组外压式超滤膜系统，超滤膜组件的形式采用中空纤维柱式膜组件，超滤膜材料为PES，孔径大小为0.07μm。外压式超滤膜单元运行过程中通过调节超滤进水泵频率及浓水回流阀开度大小，调节膜面流速为6m/s、超滤系统回收率为60％、运行膜通量大小为50L/m2h，超滤浓水部分循环至多介质产水箱。此条件下的超滤出水浊度为0.7NTU，COD为32mg/L，SDI为1，总铁含量小于0.04mg/L。
超滤系统采用错流过滤、两端交替进水的方式，交替进水时间间隔为一个过滤周期，超滤系统的过滤周期为20min，即超滤膜进行20min的产水后立即通过PLC的运行程序开闭相应阀门进入反洗程序，该过程的反洗时间为90秒；当过滤周期达到2个过滤周期后，程序启动加药化学分散洗和浸泡洗过程，调节在线加药时间及加药量控制化学清洗pH为3，浸泡时间为5min，之后进行5秒的冲洗操作后继续进行正常运行操作。
超滤产水经过流式紫外杀菌器21进行二次灭菌处理后经高压泵5增压进入反渗透系统，浸没式超滤出水在过流式杀菌器21中的停留时间为30sec，出水的微生物含量降至30cfu/ml以下后进入4组单独控制的反渗透系统，每支压力容器内安装3支8040反渗透组件。反渗透产水进入产水箱18，反渗透浓水经管道循环泵14增压后部分返回至高压泵10出口处与超滤产水混合后进行循环处理，用于循环的反渗透浓水量为实际产水量的5倍，其余部分与其他污水勾兑混合排放或进一步处理。调节浓水排放阀门17的开度，控制反渗透系统的膜通量大小为10L/m2h及回收率大小为55%。
反渗透每48小时进行一次水力清洗。水力清洗时，使用超滤产水对反渗透膜进行物理冲洗。其中一组反渗透入水阀关闭和浓水阀迅速关闭，清洗进水阀和清洗排水阀迅速打开，反渗透化学清洗泵19启动，反渗透产水水由反渗透进水端进入，由浓水端汇集至超滤泵2的进水管线。反渗透单元每运行24h进行一次化学清洗，每组清洗时间为20分钟，清洗水量为每组正常产水量的4倍。
反渗透的运行周期为60天，之后RO膜系统进行pH条件下的酸浸泡洗，RO系统在清洗液的氛围下进行低压运行2h、浸泡4h的操作，连续循环运行3个周期后用超滤产水进行清洗液置换后进入正常运行状态，该过程主要目的是去除反渗透运行过程中膜面的有机污染物及无机胶体污染。经过上述工艺过程处理后的反渗透出水主要水质为：pH为6.3、TOC为1.0mg/L、电导为90μS/cm、Cl-为5mg/L、Ca2+为0.06mg/L、Mg2+小于0.01mg/L，产水水质符合中低压锅炉补给水水质标准（GB/T1576-2007）。
实施例4
城市达标外排污水深度处理工艺流程示意图如图1所示，城市达标外排污水的主要参数水质包括：pH7.5，电导5500μs/cm，COD60mg/L，TOC15mg/L，硬度（碳酸钙计）130mg/L，甲基橙碱度（碳酸钙计）400mg/L，Cl-1500mg/L，NH4 +-N10mg/L，SO4 2-450mg/L，总铁含量为0.2mg/L，微生物含量5.0×104cfu/ml。
城市达标外排污水经离心泵输送至至下而上装有石英砂、无烟煤、活性炭的多介质过滤单元，采用上进水的方式进行过滤，采用自动程序每运行24h、反洗15min、反洗强度为60m3/m2h，反洗过程中通入压缩空气实现汽水混合清洗过程；多介质过滤的正常出水输送至多介质过滤水箱，多介质清洗水采用自身的产水。此条件下的多介质出水浊度为2.0NTU，COD为40mg/L。
多介质出水经离心泵输送至过流式杀菌器20采用紫外杀菌的方式对城市达标外排污水中的微生物进行灭菌处理，此过程控制多介质出水在过流式杀菌器20中的停留时间为15sec，来水中的微生物含量经杀菌器后的微生物含量降至150cfu/ml以下。经灭菌后的多介质出水进入共有4组内压式超滤膜系统，超滤膜组件的形式采用中空纤维管式膜组件，超滤膜材料为PAN，孔径大小为0.1μm。内压式超滤膜单元运行过程中通过调节超滤进水泵频率及浓水回流阀开度大小，调节膜面流速为4m/s、超滤系统回收率为50％、运行膜通量大小为100L/m2h，超滤浓水部分循环至多介质产水箱。此条件下的超滤出水浊度为0.6NTU，COD为30mg/L，SDI为2，总铁含量小于0.04mg/L。
超滤系统采用错流过滤、两端交替进水的方式，交替进水时间间隔为一个过滤周期，超滤系统的过滤周期为30min，即超滤膜进行30min的产水后立即通过PLC的运行程序开闭相应阀门进入反洗程序，该过程的反洗时间为100秒；当过滤周期达到4个过滤周期后，程序启动加药化学分散洗和浸泡洗过程，调节在线加药时间及加药量控制化学清洗pH为2，浸泡时间为8min，之后进行5秒的冲洗操作后继续进行正常运行操作。
超滤产水经过流式紫外杀菌器21进行二次灭菌处理后经高压泵5增压进入反渗透系统，浸没式超滤出水在过流式杀菌器21中的停留时间为25sec，出水的微生物含量降至20cfu/ml以下后进入4组单独控制的反渗透系统，每支压力容器内安装6支8040反渗透组件。反渗透产水进入产水箱18，反渗透浓水经管道循环泵14增压后部分返回至高压泵10出口处与超滤产水混合后进行循环处理，用于循环的反渗透浓水量为实际产水量的4倍，其余部分与其他污水勾兑混合排放或进一步处理。调节浓水排放阀门17的开度，控制反渗透系统的膜通量大小为15L/m2h及回收率大小为60%。
反渗透每24小时进行一次水力清洗。水力清洗时，使用超滤产水对反渗透膜进行物理冲洗。其中一组反渗透入水阀关闭和浓水阀迅速关闭，清洗进水阀和清洗排水阀迅速打开，反渗透化学清洗泵19启动，反渗透产水水由反渗透进水端进入，由浓水端汇集至超滤泵2的进水管线。反渗透单元每运行20h进行一次化学清洗，每组清洗时间为15分钟，清洗水量为每组正常产水量的3倍。
反渗透的运行周期为60天，之后RO膜系统进行pH条件下的酸浸泡洗，RO系统在清洗液的氛围下进行低压运行2h、浸泡4h的操作，连续循环运行3个周期后用超滤产水进行清洗液置换后进入正常运行状态，该过程主要目的是去除反渗透运行过程中膜面的有机污染物及无机胶体污染。经过上述工艺过程处理后的反渗透出水主要水质为：pH为6.4、TOC为1.4mg/L、电导为80μS/cm、Cl-为4mg/L、Ca2+为0.03mg/L、Mg2+小于0.01mg/L，产水水质符合中低压锅炉补给水水质标准（GB/T1576-2007）。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (17)
1.一种膜技术用于城市污水深度处理回用的方法，其特征在于：采用“简单预处理～压力式超滤～反渗透”组合工艺技术对城市污水进行深度处理回用。
2.如权利要求1所述的膜技术用于城市污水深度处理回用的方法，其特征在于：所述城市污水为市政污水经处理后达到国家一级或二级排放标准的城市达标外排污水。
3.如权利要求1所述的膜技术用于城市污水深度处理回用的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1，将城市污水经管路输送至多介质过滤单元，多介质过滤单元出水主要水质指标为：浊度为1.0～2.0NTU，COD为35～40mg/L；
步骤2，多介质过滤单元出水输送至第一级过流式杀菌器进行灭菌处理；
步骤3，经过灭菌处理后的多介质过滤单元出水进入压力式超滤膜单元形成超滤产水，所述压力式超滤膜单元采用外压式或内压式超滤膜组件；
超滤产水浊度为0.5～1.0NTU，COD为30～35mg/L，SDI为1～3，总铁含量小于0.04mg/L；
步骤4，超滤产水经第二级过流式杀菌器进行二次灭菌处理；
步骤5，经过二次灭菌处理后的超滤产水直接输送至反渗透膜系统，所述反渗透膜系统具有浓水端反向冲洗功能。
4.如权利要求3所述的膜技术用于城市污水深度处理回用的方法，其特征在于：步骤5中所述反渗透膜系统采用部分反渗透浓水循环的方式，
将一定比例的反渗透浓水与超滤产水混合，然后再经第二级过流式杀菌器进入反渗透膜系统。
5.如权利要求3所述的膜技术用于城市污水深度处理回用的方法，其特征在于：步骤5中所述反渗透膜系统的反渗透产水主要指标为：
pH为6.0～6.6，
TOC<1.5mg/L，
电导<100μS/cm，
Cl-<12mg/L，
Ca2+<0.1mg/L，
Mg2+<0.01mg/L。
6.如权利要求3所述的膜技术用于城市污水深度处理回用的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
步骤6，反渗透膜系统的反渗透产水经管道泵输送至用水点。
7.如权利要求3所述的膜技术用于城市污水深度处理回用的方法，其特征在于：步骤1中的多介质过滤单元采用石英砂、无烟煤、活性炭的三层装填方式。
8.如权利要求3所述的膜技术用于城市污水深度处理回用的方法，其特征在于：步骤1中的多介质过滤单元采用上进水下出水的运行方式，清洗过程采用下进上出的反洗方式；
多介质过滤单元的运行周期为12～24h，反洗时间为5～15min，反洗强度为30～60m3/m2h，反洗过程通入空气强化清洗效果。
9.如权利要求3所述的膜技术用于城市污水深度处理回用的方法，其特征在于：所述第一级过流式杀菌器、第二级过流式杀菌器均采用紫外杀菌的方式。
10.如权利要求3所述的膜技术用于城市污水深度处理回用的方法，其特征在于：步骤2中的多介质过滤单元出水在第一级过流式杀菌器中的停留时间为5～20sec。
11.如权利要求3所述的膜技术用于城市污水深度处理回用的方法，其特征在于：步骤3中的压力式超滤膜单元采用中空纤维柱式膜组件或中空纤维管式膜组件，
所述中空纤维柱式膜组件或中空纤维管式膜组件的膜孔径范围为0.05～0.15μm，
压力式超滤膜单元运行通量大小为30～100L/m2h。
12.如权利要求3所述的膜技术用于城市污水深度处理回用的方法，其特征在于：步骤3中的压力式超滤膜单元采用两端交替进水的死端过滤方式，或采用控制回收率的错流过滤方式，膜面错流速度为2～6m/s。
13.如权利要求3所述的膜技术用于城市污水深度处理回用的方法，其特征在于：步骤3中的压力式超滤膜单元的自动运行过程中采用分散洗、加强洗和浸泡洗的周期性操作；
分散洗实现两端交替进水，进水周期分别为15～30分钟，反冲洗时间为60～120秒；
加强洗和浸泡洗过程中采用酸清洗，酸清洗选用下述酸中的一种或两种以上：HCl、草酸、柠檬酸、硫酸、硫酸与EDTA的复配清洗剂。
14.如权利要求3所述的膜技术用于城市污水深度处理回用的方法，其特征在于：步骤3中的压力式超滤膜单元的化学清洗周期数为2～6，化学加强洗时采用反渗透产水配制药洗溶液，酸洗时控制pH2～3，碱洗时控制pH11～12。
15.如权利要求3所述的膜技术用于城市污水深度处理回用的方法，其特征在于：步骤4中的超滤产水在第二级过流式杀菌器中的停留时间为10～30sec，经杀菌后的微生物含量小于100cfu/ml。
16.如权利要求3所述的膜技术用于城市污水深度处理回用的方法，其特征在于：步骤5中的反渗透膜系统采用3～7支反渗透膜组件串联的方式排列，
步骤5中的反渗透浓水的循环量为进水量的2～5倍，
步骤5中的反渗透膜通量为10～25L/m2h，
步骤5中的反渗透膜系统的回收率为55～70%。
17.如权利要求3所述的膜技术用于城市污水深度处理回用的方法，其特征在于：步骤5中的反渗透膜系统的自动运行过程中采用分散洗、加强洗和浸泡洗的周期性操作；
分散洗实现两端交替进水，进水周期分别为4～48h，反向冲洗时间为5～20min；
加强洗和浸泡洗过程中采用酸清洗，酸清洗选用下述酸中的一种或两种以上：HCl、草酸、柠檬酸、硫酸、硫酸与EDTA的复配清洗剂。
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