一種城市達標污水深度處理回用方法
【專利摘要】本發明公開一種城市達標污水深度處理回用方法，采用“簡單預處理-浸沒式超濾-反滲透”組合工藝，對達標城市污水進行深度處理。是針對現有雙膜裝置存在的不能適應高COD水質、預處理流程復雜、超濾反滲透工藝流程中設置多個中間水箱、保安過濾等，且需要添加大量絮凝劑、殺菌劑、還原劑等降低懸浮物含量及控制微生物對膜系統的污染等缺點，進行創新改進。本發明可大大簡化工藝流程、提高運行周期、降低運行成本，提高城市達標外排污水的利用率，最大限度降低廢水排放量，具有處理效率高、運行周期長、水資源回收率高、投資運行成本低等優點。
【專利說明】一種城市達標污水深度處理回用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種城市達標外排污水深度處理及回用的方法，更具體地說，涉及一種采用膜技術進行城市達標污水深度處理及回用的方法。屬于城市污水的深度處理【技術領域】。
【背景技術】
[0002]水是人們生活和國民經濟建設中不可缺少的重要資源，是不可替代的物質。隨著經濟的發展、人口的增長和人們物質文化生活水平的提高，世界各地對水的需求在日益增長，水資源短缺已成為許多國家的突出問題。
[0003]市政污水是城市和建制鎮排入城市排水系統的水的統稱，包括生活污水、生產廢水和在合流制排水系統中截流的雨水。市政污水的量一般較大，可達每日萬噸級以上。經處理后一般達到國家一級或二級排放標準，排入河道或海洋。城市污水對于緩解缺水城市水資源短缺，降低城市水源污染具有重要意義。
[0004]為了解決工業水資源用水緊張的問題，水的再生與回用，將中水開發為第二水源已越來越受到人們的重視。對于缺水城市來說，城市的污水再生回用比開發新水源更為重要，更符合我國貧水的客觀事實，更具有現實的意義。以城市污水二級處理后的中水作為原水，根據需要進行深度處理，供給工業生產、城市綠化、市政用水等是解決水資源短缺的最有效途徑，是缺水城市勢在必行的重大決策。這樣一方面補充了水資源的短缺，另一方面也減少了城市自來水的消耗量。同時，城市污水經處理后回用于工業、農業等，減少了排向水域的污水量，創造了可觀的環境效益，并且這種環境效益與經濟效益是統一的；省卻了水資源費，以及取水與遠距離輸送水的能耗與建設費用，以中水為原水進一步深化處理的成本就能夠低于以自然水為原水的自來水廠。因此，污水資源化即中水回用，既可以防治水污染，保護水環境，也是解決城市水資源不足的一個重要途徑。
[0005]2010年全國城市排水量將達到600X 108m3，全國設市城市的污水平均處理率不低于50%,重點城市污水回用處理率70%。這就給污水回用創造了基本條件。全國污水回用率如果平均達到20%，年回用量可達40 X 108m3,是正常年份年缺水60 X 1V的67%,即通過污水回用，可解決全國城市缺水量的一多半，回用規模及回用潛力之大，足可以緩解一大批缺水城市的供水緊張狀況。
[0006]目前市政污水回用，大部分是作為中水回用于景觀水，或工業冷卻循環水。在很多地區，由于污水中含鹽量高或有機物、懸浮含量高，達標污水經過簡單回用處理仍然無法滿足回用水質(如循環水補水、鍋爐補水)要求。此時需要對達標污水進行進一步深度處理。在污水的深度處理技術中，膜分離技術是目前最為經濟可行的方法。
[0007]雙膜技術是將超濾/微濾(UF/MF)技術和反滲透(RO)技術相結合在一起的工藝。由于反滲透膜對進水水質要求很高(通常要求污染指數SDI ( 5)，否則極易被污染堵塞而降低甚至喪失其高精度的過濾功能，而超濾/微濾過濾系統的產水水質完全可以滿足反滲透系統對進水水質的要求。因此，在反滲透系統前設置超濾/微濾系統，可以有效地防止反滲透膜的污染和堵塞，延長了反滲透膜的使用壽命。目前雙膜法水處理技術可以廣泛應用于化工、電力、電子、制藥、石化、紡織、食品等領域的純水和超純水制備，以及海水淡化、苦咸水淡化和特種分離過程，特別是在污水資源化再生利用方面。雙膜法可直利用企業的生化出水作為原水，處理后可以達到鍋爐補充水的水質要求，為企業節約水資源。
[0008]中國發明專利CN1796314A提出了一種采用包括混凝過濾、臭氧氧化、生物氧化在內的深度處理工藝，主要去除難去除微量有機物、細菌、病毒等以達到回用目的，工藝還可能包括納濾和反滲透工藝進行進一步處理。該工藝中納濾和反滲透前沒有設置超濾，對于較差水質很難保證納濾和反滲透的穩定運行。
[0009]中國發明專利CN101209886A提出了一種采用膜生物反應器與反滲透聯用的城市污水深度處理回用工藝。以城市二級出水為原水，進入膜生物反應器MBR系統進行生物預處理以除去其中的B0D。該工藝需要對二級出水進行進一步生化，運行成本相對較高，超濾運行通量偏低。
[0010]中國發明專利CN101544448A提出了一種采用移動床生物反應器-混凝沉淀-氣浮-多介質過濾-超濾-反滲透工藝，回用水質可達到循環水和電廠鍋爐補給水的要求。該工藝預處理流程較長，處理成本較高。
[0011]中國實用新型專利CN201538718U提出了一種市政污水采用“投加殺菌劑-投加混凝劑-多介質過濾-換熱-自清洗過濾-超濾-中間水箱(加酸/非氧化性殺菌劑)_投加還原劑/阻垢劑-保安過濾-反滲透”的深度回用系統，經處理后的凈水作為冷軋企業循環水的補充水或脫鹽水站的補水。
[0012]中國實用新型專利CN201309866Y提出了一種采用“碟片過濾-超濾裝置_中間水箱-保安過濾-反滲透”工藝的廢水回用處理裝置，采用上述裝置處理后的出水水質達到工業用水水質要求，從而實現生產回用。
[0013]上述實用新型專利和發明專利，雖均從結合不同的預處理方法，采用超濾和反滲透組合的方法進行了城市達標污水的深度處理及回用，但從上述專利所涉及的工業膜裝置運行的情況來看，主要存在如下技術問題:①現有的工業超濾膜系統對原水水質(C0D/懸浮物/硬度等)的要求較高，通常石化企業達標污水水質無法滿足進膜要求，需要進行一系列的膜前預處理，由此增加了固定投資和運行費用；②傳統反滲透系統對進水COD有嚴格要求(小于100mg/L)，因此現有的雙膜系統只能處理生化出水且COD值較低的廢水體系現有的雙膜系統需要設置中間水箱和保安過濾器，極易引起微生物滋生以及保安過濾器的嚴重堵塞，使得保安過濾器需經常更換現有的工業膜裝置均采用連續投加NaClO殺菌，殺菌后進入反滲透前需投加過量的NaHSO3還原以防止過量余氯對反滲透膜的破壞,如此以來既增加了藥劑成本，又為反滲透膜的運行存在破壞性的風險。采用紫外殺菌方法代替原有的加藥殺菌，不僅殺菌率高，且能有效降低藥劑成本，不會帶來二次污染；⑤反滲透系統運行達到清洗周期后需要停機清洗，不能實現分散洗，并且反滲透膜系統串聯組件較多，導致后段反滲透的膜面流速偏低且污染嚴重。
【發明內容】
[0014]本發明公開了一種城市達標污水深度處理回用方法，旨在針對在工業應用過程中現有技術的缺陷，提供一種采用“簡單預處理-浸沒式超濾-反滲透”組合工藝技術對達標城市污水進行深度處理及回用的方法。主要目的是針對現有雙膜裝置存在的不能適應高COD水質、預處理流程復雜、超濾反滲透工藝流程中設置多個中間水箱、保安過濾等，且需要添加大量絮凝劑、殺菌劑、還原劑等降低懸浮物含量及控制微生物對膜系統的污染等缺點進行技術創新和改進。
[0015]本發明采用如下技術方案實現:
[0016]本發明所述的城市達標外排污水的主要水質特征為:pH為7.3?8.2，色度10?30 倍，電導 2500 ?2800 μ s/cm, CODlOO ?130mg/L，T0C33 ?47mg/L，以碳酸鈣計硬度410?480mg/L，以碳酸鈣計甲基橙堿度600?800mg/L，CF200?300mg/L，NH/-N30?60mg/L, SO廣250 ?350mg/L，微生物含量 7 X 14 ?4X 105cfu/ml，總鐵 0.1 ?0.3mg/L。
[0017]一種城市達標污水經的深度處理回用方法包括以下幾個步驟:
[0018](I)經管路輸送的城市達標外排污水，采用管道加藥并混合的方式，對給水進行pH調節；
[0019](2 )將步驟(I)中經pH調節后的達標外排污水，輸送至底端具有微孔曝氣、頂端具有隔流板的氣浮沉淀池；
[0020](3)采用溢流的方式，將步驟(2)中的氣浮出水，經管道泵，輸送至殺菌器后進入浸沒式超濾膜單元；
[0021 ] ( 4 )采用自吸泵，將步驟(3 )的超濾產水，經殺菌器處理后，可由高壓泵，輸送至反滲透膜單元；
[0022](5)采用部分濃水循環的方式，將一定量的反滲透濃水，經增壓后，可經管道加壓泵增壓進入高壓泵的出口，與步驟(4)的出水混合，進入反滲透膜單元，該過程采用濃水循環的方式提高反滲透系統的膜面流速，以降低膜污染；
[0023](6)將步驟(5)中的反滲透產水，經管道泵，輸送至用水點，如煉化裝置的鍋爐補給水系統，外排反滲透濃水與其余達標外排城市污水混合后排放。
[0024]本發明的主要技術特征包括以下內容:
[0025]步驟(I)中的pH調節為ρΗ6.0?7.5，優選pH為6.5?7.0。
[0026]步驟(I)中用于調節達標外排污水pH的酸，可采用硫酸、鹽酸、草酸等強酸和中強酸，其中各類酸的濃度不受限制。
[0027]步驟(2)中氣浮沉淀池下端具有漏斗狀的下排泥結構，采用自動閥門控制實現定期排泥，便于氣浮沉淀池底因靜置沉淀導致的泥量增加。
[0028]步驟(2)中的氣浮沉淀池頂端的隔流板具有可開閉閥門結構的溢流堰，正常運行情況下，閥門關閉阻隔氣浮出的懸浮類雜質，出水經隔流板的下端溢流形成氣浮出水；當氣浮出的懸浮類雜質累積到一定程度，如懸浮物覆蓋液面高度為0.5-1.0cm時，可通過閥門開啟實現懸浮類雜質的外排。
[0029]步驟(2)中的底端微孔曝氣采用膜片式微孔曝氣器，且膜片式微孔曝氣的安放位置要位于排泥漏斗頂端1cm以上的位置。
[0030]步驟(2)中達標外排污水在氣浮沉淀池的停留時間為2?6h，最優的停留時間為3 ?4h0
[0031]步驟(3)中的殺菌器采用過流式紫外殺菌的方式。
[0032]步驟(3)中的氣浮出水在過流式殺菌器中的停留時間為5?20sec，最優停留時間為 10 ?15sec。
[0033]步驟(3)中的浸沒式超濾膜單元的膜組件可采用中空纖維柱式膜組件、板框式組件和中空纖維簾式膜組件，最優為中空纖維簾式膜組件。
[0034]步驟(3)中的浸沒式超濾膜材料為聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈的有機高分子材料。
[0035]步驟(3)中的浸沒式超濾膜單元的膜孔徑范圍為0.05?0.2 μ m，最優為0.07?0.10 μ m。
[0036]步驟(4)中的浸沒式超濾膜單元運行通量大小為10?30L/m2h，最優的運行通量大小為15?25L/m2h。
[0037]步驟(4)中的浸沒式超濾膜單元，采用外置式離心泵循環的方式，對浸沒式水箱中的污水進行擾動，循環量大小為浸沒式超濾產水量的3?6倍，降低膜污染及減少因曝氣強度大導致的膜絲斷裂。
[0038]步驟(4)中的浸沒式超濾膜單元的超濾膜池下端具有漏斗狀的下排泥結構，采用自動閥門控制實現定期排泥。
[0039]步驟(4)中的殺菌處理器采用過流式紫外殺菌的方式，浸沒式超濾膜單元超濾產水，在殺菌處理器中的停留時間為10?30sec,最優停留時間為15?25sec,經殺菌后的微生物含量小于200cfu/ml。
[0040]步驟(4)中的浸沒式超濾膜單元自動運行過程中可實現分散洗、加強洗的周期性操作，其中分散洗進水周期分別為15?60min,最優為20?40min ;反洗時間為60?120sec,反洗水量為該組超濾膜組件正常產水量的2?4倍。
[0041]步驟(4)中的浸沒式超濾膜單元化學清洗周期為4?12h，化學加強洗時采用反滲透產水配制藥洗清洗液，酸洗時控制PH2?3，堿洗時控制pHll?13。
[0042]步驟(4)中的浸沒式超濾膜單元的化學加強洗的酸洗可選用下述酸中的一種或幾種:HC1、草酸、檸檬酸、硫酸及其與EDTA的復配清洗劑。
[0043]步驟(5)中反滲透膜單元的反滲透膜排列，采用3?7支反滲透膜組件串聯的方式，優選4?6支反滲透膜串聯。
[0044]步驟(5)中的反滲透濃水循環量為進水量的2?5倍，優選3?4倍。
[0045]步驟(5)中的反滲透膜單元膜通量為10?25L/m2h，優選15?20L/m2h。
[0046]步驟(5)中的反滲透膜單元回收率為55?75%，優選60?70%。
[0047]步驟(5)中的反滲透膜單元具有濃水端反向沖洗功能。
[0048]步驟(5)中的反滲透膜單元的自動運行過程中可實現分散洗、加強洗和浸泡洗的周期性操作，其中分散洗可實現兩端交替進水，進水周期分別為4?48h，最優為12?24h ；反向沖洗時間為5?20min。
[0049]步驟(5)中的反滲透膜單元的加強洗和浸泡洗過程中的酸洗可選用下述酸中的一種或幾種:HC1、草酸、檸檬酸、硫酸及其與EDTA的復配清洗劑。
[0050]城市達標外排污水經上述步驟(I)?(5)處理后的主要水質指標為:pH為6.3?6.8、T0C<2.3mg/L、電導彡 100 μ S/cm、Cr〈6mg/L、Ca2+<0.3mg/L、Mg2+<0.2mg/L、系統回收率高于70%。
[0051]上述步驟(I)?(5)所述的浸沒式超濾膜單元的化學清洗周期大于兩個月、反滲透膜單元的化學清洗周期大于3個月。
[0052]本發明與現有技術的實質性區別在于，本發明涉及一種城市達標污水深度處理回用的方法，現有針對城市達標外排污水深度處理回用的大部分相關專利涉及的是采用超濾和反滲透組合的方法進行了城市達標污水的深度處理及回用，但從現有專利所涉及的工業膜裝置運行情況來看，現有專利所描述的深度回用均采用了工藝流程較為復雜的預處理流程、壓力式超濾膜工藝、且現有專利的技術特征均需設置中間水箱和保安過濾器、采用較多的絮凝劑、殺菌劑、還原劑和阻垢劑等控制膜系統的微生物污染。
[0053]本發明旨在針對城市達標污水采用“簡單預處理-浸沒式超濾-反滲透”組合工藝技術對達標城市污水進行深度處理及回用的方法。該技術方法的主要目的是針對現有雙膜裝置的預處理流程復雜、超濾反滲透工藝流程中設置多個中間水箱、保安過濾等，且需要添加大量藥劑等降低懸浮物含量及控制膜污染等缺點進行的技術創新和改進。與本發明中涉及的城市達標污水深度處理回用工藝技術具有實質性區別。
[0054]本發明的有益效果是:
[0055]1、采用本發明所述的工藝技術可大大簡化現有城市污水深度回用系統的工藝流程、提高膜系統的運行周期及降低城市污水深度處理回用的投資運行成本，提高城市達標夕卜排污水的利用率，最大限度降低廢水排放量。
[0056]2、通過采用超濾產水直接進入反滲透單元的管路連接，取消了連接于超濾和反滲透單元的中間水箱和保安過濾器，取消了微生物停留并滋生的重要場所，降低了因微生物污染導致的濾芯頻繁更換的運行成本；
[0057]3、在反滲透系統中通過改變原有反滲透的一級多段、多級串聯達到系統回收率的要求，根據水質特點可以自動調控反滲透的系統回收率，降低了因來水沖擊導致的膜系統嚴重污染引起的性能下降；
[0058]4、超濾和反滲透膜分組操作，實現在線清洗、在線分散清洗、在線化學浸泡洗，即使在清洗的過程中仍不影響整套系統的產水，即一組清洗，多組產水的運行模式，提高了產水效率；
[0059]5、采用紫外殺菌方法代替原有的加藥殺菌，不僅殺菌率高，且能有效降低藥劑成本，不會帶來二次污染。
[0060]6、采用本發明所述的工藝技術可以對城市達標外排污水深度處理后回用于煉油化工裝置的中低壓鍋爐補給水系統，經本發明所述工藝技術處理后的產水主要水質指標為:pH 為 6.3 ?6.8、T0C〈2.3mg/L、電導< 100 μ S/cm、Cl〈6mg/L、Ca2+〈0.3mg/L、Mg2+〈0.2mg/L、系統回收率高于70%。
[0061]7、本發明工藝具有處理效率高、運行周期長、水資源回收率高、投資運行成本低等優點。
[0062]采用本發明所述的工藝技術可大大簡化現有城市污水深度回用系統的工藝流程、提高膜系統的運行周期及降低城市污水深度處理回用的投資運行成本，提高城市達標外排污水的利用率，最大限度降低廢水排放量。采用本發明所述的工藝技術可以對城市達標外排污水深度處理后回用于煉油化工裝置的中低壓鍋爐補給水系統，本發明工藝具有處理效率高、運行周期長、水資源回收率高、投資運行成本低等優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0063]圖1是本發明處理達標市政污水裝置工藝流程示意圖；
[0064]圖2是本發明超濾膜單元和反滲透膜單元工藝流程圖。
[0065]圖中標記分別表示:
[0066]1-超濾水箱，2-浸沒式超濾膜組件，3-超濾產水泵，4-緩沖罐，
[0067]5-高壓泵，6-反滲透加藥口，7-反滲透組件，8-反滲透濃水循環泵，
[0068]9-反滲透濃水調節閥，10-反滲透產水箱，11-清洗液加藥口，
[0069]12-藥洗泵，13-反滲透清洗泵，14-超濾清洗泵，15-過流式紫外殺菌器，16-過流式紫外殺菌器，17-離心循環泵。
【具體實施方式】
[0070]下面，結合附圖和具體實施例，對本發明【具體實施方式】作進一步的說明。
[0071]如附圖1和2所示，本發明采用“簡單預處理-浸沒式超濾-反滲透”組合工藝技術對達標城市污水進行深度處理。
[0072]實施例1
[0073]城市達標外排污水深度處理工藝流程示意圖如圖1所示，城市達標外排污水的主要參數水質包括:ρΗ8.2，色度10倍，電導2500μ s/cm，C0D100mg/L, T0C33mg/L，硬度(碳酸隹丐計)410mg/L,甲基橙堿度(碳酸|丐計)600mg/L, Cr200mg/L, NH4+-N30mg/L, SO廣250mg/L,微生物含量7X 104cfu/ml，總鐵0.lmg/L。
[0074]如圖2所示，城市達標外排污水采用計量泵進行管道加藥，采用一定濃度的硫酸調節給水PH至7.5，經pH調節后的廢水輸送至膜片式微孔曝氣器進行曝氣、曝氣管路下方具有漏斗狀下排泥結構的氣浮沉淀池，膜片式微孔曝氣的安放位置要位于排泥漏斗頂端1cm以上的位置；氣浮池上端隔流板具有可開閉閥門結構的溢流堰，正常運行情況下，閥門關閉阻隔氣浮出的懸浮類雜質，出水經隔流板的下端溢流口形成氣浮出水；當氣浮出的懸浮類雜質累積到一定程度時，可通過閥門開啟實現懸浮類雜質的外排。該氣浮過程中設計的水力學停留時間為2h。
[0075]將氣浮沉淀池的溢流出水經泵輸送至過流式紫外殺菌器15采用紫外殺菌的方式對城市達標污水中的微生物進行滅菌處理，此過程控制氣浮出水在過流式紫外殺菌器15中的停留時間為5sec，來水中的微生物含量經殺菌器后的微生物含量降至80cfu/ml。經滅菌后的氣浮出水進入浸沒式超濾膜池超濾水箱1，該浸沒式超濾膜池下端具有漏斗狀的下排泥結構，采用自動閥門控制實現定期排泥。超濾膜使用浸沒式組件2，每套系統共有4組超濾膜，浸沒式超濾膜組件的形式采用中空纖維柱式膜組件，超濾膜材料為PVDF，孔徑大小為0.05 μ m，每組超濾膜膜面積為5000m2。超濾運行時，超濾產水泵3采用抽吸方式運行，浸沒式超濾膜的運行通量大小為30L/m2h。為了降低浸沒式超濾膜的污染及減少因曝氣強度大導致的膜絲損壞，采用外置式離心循環泵17的方式對浸沒式水箱中的污水進行不同區域抽吸和噴淋，循環量大小為浸沒式超濾產水量的6倍。
[0076]超濾產水通過緩沖罐4后一部分用于超濾膜自身清洗，另一部分則經過流式紫外殺菌器16進行二次滅菌處理后經高壓泵5增壓進入反滲透系統，浸沒式超濾產水在過流式紫外殺菌器16中的停留時間為lOsec，出水的微生物含量降至20cfu/ml以下后進入4組單獨控制的反滲透系統，每支壓力容器內安裝6支8040反滲透組件，反滲透組件7全部平均并聯排列。反滲透產水進入產水箱10，反滲透濃水經反滲透濃水循環泵8增壓后部分返回至高壓泵5出口處與浸沒式超濾產水混合后進行循環處理，用于循環的反滲透濃水量為實際產水量的2倍，其余部分與其他污水勾兌混合排放或進一步處理。調節反滲透濃水調節閥9的開度，控制反滲透系統的膜通量大小為25L/m2h及回收率大小為75%。
[0077]浸沒式超濾和反滲透正常運行情況下的清洗采用在線清洗方式。超濾每25分鐘進行一次水力清洗。水力清洗時，使用超濾產水對超濾膜進行清洗。其中一組超濾膜停止產水，超濾清洗泵14啟動，緩沖罐4中的超濾產水由產水端進入超濾膜，排入超濾膜池超濾水箱I。超濾清洗時，每組清洗時間為60秒，清洗水量為該組超濾膜正常產水量的4倍。
[0078]浸沒式超濾每4小時進行化學加強洗一次，化學加強洗時，采用反滲透產水配置藥洗清洗液，采用硫酸調節清洗液PH為2，采用氫氧化鈉調節pH為12。化學藥洗泵12啟動，由清洗液加藥口 11加入相應的清洗液。清洗液由膜產水端進入超濾膜，排入超濾膜池超濾水箱I。
[0079]反滲透每4小時進行一次水力清洗。水力清洗時，使用超濾產水對反滲透膜進行物理沖洗。其中一組反滲透入水閥關閉和濃水閥迅速關閉，清洗進水閥和清洗排水閥迅速打開，反滲透清洗泵13啟動，反滲透產水箱10中的超濾產水由反滲透壓力容器的進水端進入，由濃水端排往超濾膜池超濾水箱I。反滲透清洗時，每組清洗時間為5分鐘，清洗水量為每組正常產水量的2倍。
[0080]經過上述工藝過程處理后的反滲透出水主要水質為:pH為6.3、T0C為1.lmg/L、電導為40 μ S/cm、CF為2mg/L、Ca2+為0.lmg/L、Mg2+為0.lmg/L。上述水質可以完全滿足煉化行業中低壓鍋爐補給水水質要求。
[0081]實施例2
[0082]城市達標外排污水深度處理工藝流程示意圖如圖1所示，城市達標外排污水的主要參數水質包括:pH7.3，色度30倍，電導2600μ s/cm，C0D120mg/L, T0C40mg/L，硬度(碳酸隹丐計)430mg/L,甲基橙堿度(碳酸I丐計)800mg/L, Cr250mg/L, NH4+-N40mg/L, SO廣280mg/L,微生物含量9X 104cfu/ml，總鐵0.3mg/L。
[0083]如圖2所示，城市達標外排污水采用計量泵進行管道加藥，采用一定濃度的鹽酸調節給水PH至6.0,經pH調節后的廢水輸送至膜片式微孔曝氣器進行曝氣、曝氣管路下方具有漏斗狀下排泥結構的氣浮沉淀池，膜片式微孔曝氣的安放位置要位于排泥漏斗頂端1cm以上的位置；氣浮池上端隔流板具有可開閉閥門結構的溢流堰，正常運行情況下，閥門關閉阻隔氣浮出的懸浮類雜質，出水經隔流板的下端溢流口形成氣浮出水；當氣浮出的懸浮類雜質累積到一定程度時，可通過閥門開啟實現懸浮類雜質的外排。該氣浮過程中設計的水力學停留時間為4h。
[0084]將氣浮沉淀池的溢流出水經泵輸送至過流式紫外殺菌器15采用紫外殺菌的方式對城市達標污水中的微生物進行滅菌處理，此過程控制氣浮出水在過流式紫外殺菌器15中的停留時間為lOsec，來水中的微生物含量經殺菌器后的微生物含量降至100cfu/ml。經滅菌后的氣浮出水進入浸沒式超濾膜池超濾水箱1，該浸沒式超濾膜池下端具有漏斗狀的下排泥結構，采用自動閥門控制實現定期排泥。超濾膜使用浸沒式組件2，每套系統共有4組超濾膜，浸沒式超濾膜組件的形式采用板式膜組件，超濾膜材料為PES，孔徑大小為0.1 μ m，每組超濾膜膜面積為5000m2。超濾運行時，超濾產水泵3采用抽吸方式運行，浸沒式超濾膜的運行通量大小為10L/m2h。為了降低浸沒式超濾膜的污染及減少因曝氣強度大導致的膜絲損壞，采用外置式離心循環泵17的方式對浸沒式水箱中的污水進行不同區域抽吸和噴淋，循環量大小為浸沒式超濾產水量的3倍。
[0085]超濾產水通過緩沖罐4后一部分用于超濾膜自身清洗，另一部分則經過流式紫外殺菌器16進行二次滅菌處理后經高壓泵5增壓進入反滲透系統，浸沒式超濾產水在過流式紫外殺菌器16中的停留時間為15sec，出水的微生物含量降至30cfu/ml以下后進入4組單獨控制的反滲透系統，每支壓力容器內安裝4支8040反滲透組件，反滲透組件7全部平均并聯排列。反滲透產水進入反滲透產水箱10，反滲透濃水經反滲透濃水循環泵8增壓后部分返回至高壓泵5出口處與浸沒式超濾出水混合后進行循環處理，用于循環的反滲透濃水量為實際產水量的3倍，其余部分與其他污水勾兌混合排放或進一步處理。調節反滲透濃水調節閥門9的開度，控制反滲透系統的膜通量大小為20L/m2h及回收率大小為70%。
[0086]浸沒式超濾和反滲透正常運行情況下的清洗采用在線清洗方式。超濾每15分鐘進行一次水力清洗。水力清洗時，使用超濾產水對超濾膜進行清洗。其中一組超濾膜停止產水，超濾清洗泵14啟動，緩沖罐4中的超濾產水由產水端進入超濾膜，排入超濾膜池超濾水箱I。超濾清洗時，每組清洗時間為120秒，清洗水量為該組超濾膜正常產水量的2倍。
[0087]浸沒式超濾每12小時進行化學加強洗一次，化學加強洗時，采用反滲透產水配置藥洗清洗液，采用鹽酸調節清洗液PH為2，采用氫氧化鈉調節pH為13。化學藥洗泵12啟動，由清洗液加藥口 11加入相應的清洗液。清洗液由膜產水端進入超濾膜，排入超濾膜池超濾水箱I。
[0088]反滲透每12小時進行一次水力清洗。水力清洗時，使用超濾產水對反滲透膜進行物理沖洗。其中一組反滲透入水閥關閉和濃水閥迅速關閉，清洗進水閥和清洗排水閥迅速打開，反滲透清洗泵13啟動，反滲透產水箱10中的超濾產水由反滲透壓力容器的進水端進入，由濃水端排往超濾膜池超濾水箱I。反滲透清洗時，每組清洗時間為10分鐘，清洗水量為每組正常產水量的3倍。
[0089]經過上述工藝過程處理后的反滲透出水主要水質為:pH為6.7、T0C為1.5mg/L、電導為50 μ S/cm、Cr為3mg/L、Ca2+為0.lmg/L、Mg2+為0.15mg/L。上述水質可以完全滿足煉化行業中低壓鍋爐補給水水質要求。
[0090]實施例3
[0091]城市達標外排污水深度處理工藝流程示意圖如圖1所示，城市達標外排污水的主要參數水質包括:pH7.5，色度20倍，電導2800μ s/cm，C0D110mg/L, T0C43mg/L，硬度(碳酸隹丐計)480mg/L,甲基橙堿度(碳酸|丐計)650mg/L, Cr220mg/L, NH4+-N50mg/L, SO廣350mg/L,微生物含量4X 105cfu/ml，總鐵0.2mg/L。
[0092]如圖2所示，城市達標外排污水采用計量泵進行管道加藥，采用一定濃度的鹽酸調節給水PH至6.5，經pH調節后的廢水輸送至膜片式微孔曝氣器進行曝氣、曝氣管路下方具有漏斗狀下排泥結構的氣浮沉淀池，膜片式微孔曝氣的安放位置要位于排泥漏斗頂端1cm以上的位置；氣浮池上端隔流板具有可開閉閥門結構的溢流堰，正常運行情況下，閥門關閉阻隔氣浮出的懸浮類雜質，出水經隔流板的下端溢流口形成氣浮出水；當氣浮出的懸浮類雜質累積到一定程度時，可通過閥門開啟實現懸浮類雜質的外排。該氣浮過程中設計的水力學停留時間為3h。
[0093]將氣浮沉淀池的溢流出水經泵輸送至過流式紫外殺菌器15采用紫外殺菌的方式對城市達標污水中的微生物進行滅菌處理，此過程控制氣浮出水在過流式紫外殺菌器15中的停留時間為20sec，來水中的微生物含量經殺菌器后的微生物含量降至200cfu/ml。經滅菌后的氣浮出水進入浸沒式超濾膜池超濾水箱1，該浸沒式超濾膜池下端具有漏斗狀的下排泥結構，采用自動閥門控制實現定期排泥。超濾膜使用浸沒式組件2，每套系統共有4組超濾膜，浸沒式超濾膜組件的形式采用中空纖維簾式膜組件，超濾膜材料為PSF，孔徑大小為0.07 μ m,每組超濾膜膜面積為5000m2。超濾運行時，超濾產水泵3采用抽吸方式運行，浸沒式超濾膜的運行通量大小為25L/m2h。為了降低浸沒式超濾膜的污染及減少因曝氣強度大導致的膜絲損壞，采用外置式離心泵17循環的方式對浸沒式水箱中的污水進行不同區域抽吸和噴淋，循環量大小為浸沒式超濾產水量的5倍。
[0094]超濾產水通過緩沖罐4后一部分用于超濾膜自身清洗，另一部分則經過流式紫外殺菌器16進行二次滅菌處理后經高壓泵5增壓進入反滲透系統，浸沒式超濾出水在過流式紫外殺菌器16中的停留時間為30sec，出水的微生物含量降至60cfu/ml以下后進入4組單獨控制的反滲透系統，每支壓力容器內安裝3支8040反滲透組件，反滲透組件7全部平均并聯排列。反滲透產水進入產水箱10，反滲透濃水經反滲透濃水循環泵8增壓后部分返回至高壓泵5出口處與浸沒式超濾產水混合后進行循環處理，用于循環的反滲透濃水量為實際產水量的5倍，其余部分與其他污水勾兌混合排放或進一步處理。調節反滲透濃水調節閥9的開度，控制反滲透系統的膜通量大小為10L/m2h及回收率大小為55%。
[0095]浸沒式超濾和反滲透正常運行情況下的清洗采用在線清洗方式。超濾每20分鐘進行一次水力清洗。水力清洗時，使用超濾產水對超濾膜進行清洗。其中一組超濾膜停止產水，超濾清洗泵14啟動，緩沖罐4中的超濾產水由產水端進入超濾膜，排入超濾膜池超濾水箱I。超濾清洗時，每組清洗時間為110秒，清洗水量為該組超濾膜正常產水量的3倍。
[0096]浸沒式超濾每8小時進行化學加強洗一次，化學加強洗時，采用反滲透產水配置藥洗清洗溶液，采用鹽酸調節清洗液PH為2.5，采用氫氧化鈉調節pH為12.5。化學藥洗泵12啟動，由清洗液加藥口 11加入相應的清洗液。清洗液由膜產水端進入超濾膜，排入超濾膜池超濾水箱I。
[0097]反滲透每48小時進行一次水力清洗。水力清洗時，使用超濾產水對反滲透膜進行物理沖洗。其中一組反滲透入水閥關閉和濃水閥迅速關閉，清洗進水閥和清洗排水閥迅速打開，反滲透清洗泵13啟動，反滲透產水箱10中的超濾產水由反滲透壓力容器的進水端進入，由濃水端排往超濾膜池超濾水箱I。反滲透清洗時，每組清洗時間為20分鐘，清洗水量為每組正常產水量的4倍。
[0098]經過上述工藝過程處理后的反滲透出水主要水質為:pH為6.5、T0C為2.0mg/L、電導為90 μ S/cm、CF為5mg/L、Ca2+為0.2mg/L、Mg2+為0.lmg/L。上述水質可以完全滿足煉化行業中低壓鍋爐補給水水質要求。
[0099]實施例4
[0100]城市達標外排污水深度處理工藝流程示意圖如圖1所示，城市達標外排污水的主要參數水質包括:ρΗ8.0，色度15倍，電導2700μ s/cm，C0D130mg/L, T0C47mg/L，硬度(碳酸隹丐計)460mg/L,甲基橙堿度(碳酸I丐計)750mg/L, Cr300mg/L, NH4+-N60mg/L, SO廣310mg/L,微生物含量2X 105cfu/ml，總鐵0.lmg/L。
[0101]如圖2所示，城市達標外排污水采用計量泵進行管道加藥，采用一定濃度的草酸調節給水PH至7.0,經pH調節后的廢水輸送至膜片式微孔曝氣器進行曝氣、曝氣管路下方具有漏斗狀下排泥結構的氣浮沉淀池，膜片式微孔曝氣的安放位置要位于排泥漏斗頂端1cm以上的位置；氣浮池上端隔流板具有可開閉閥門結構的溢流堰，正常運行情況下，閥門關閉阻隔氣浮出的懸浮類雜質，出水經隔流板的下端溢流口形成氣浮出水；當氣浮出的懸浮類雜質累積到一定程度時，可通過閥門開啟實現懸浮類雜質的外排。該氣浮過程中設計的水力學停留時間為6h。
[0102]將氣浮沉淀池的溢流出水經泵輸送至過流式紫外殺菌器15采用紫外殺菌的方式對城市達標污水中的微生物進行滅菌處理，此過程控制氣浮出水在過流式紫外殺菌器15中的停留時間為15sec，來水中的微生物含量經殺菌器后的微生物含量降至150cfu/ml。經滅菌后的氣浮出水進入浸沒式超濾膜池超濾水箱1，該浸沒式超濾膜池下端具有漏斗狀的下排泥結構，采用自動閥門控制實現定期排泥。超濾膜使用浸沒式組件2，每套系統共有4組超濾膜，浸沒式超濾膜組件的形式采用中空纖維柱式膜組件，超濾膜材料為聚丙烯腈，孔徑大小為0.2 μ m，每組超濾膜膜面積為5000m2。超濾運行時，超濾產水泵3采用抽吸方式運行，浸沒式超濾膜的運行通量大小為15L/m2h。為了降低浸沒式超濾膜的污染及減少因曝氣強度大導致的膜絲損壞，采用外置式離心泵17循環的方式對浸沒式水箱中的污水進行不同區域抽吸和噴淋，循環量大小為浸沒式超濾產水量的4倍。
[0103]超濾產水通過緩沖罐4后一部分用于超濾膜自身清洗，另一部分則經過流式紫外殺菌器16進行二次滅菌處理后經高壓泵5增壓進入反滲透系統，浸沒式超濾出水在過流式殺菌器16中的停留時間為25sec，出水的微生物含量降至50cfu/ml以下后進入4組單獨控制的反滲透系統，每支壓力容器內安裝7支8040反滲透組件，反滲透組件7全部平均并聯排列。反滲透產水進入產水箱10，反滲透濃水經反滲透濃水循環泵8增壓后部分返回至高壓泵5出口處與浸沒式超濾出水混合后進行循環處理，用于循環的反滲透濃水量為實際產水量的4倍，其余部分與其他污水勾兌混合排放或進一步處理。調節反滲透濃水調節閥9的開度，控制反滲透系統的膜通量大小為15L/m2h及回收率大小為60%。
[0104]浸沒式超濾和反滲透正常運行情況下的清洗采用在線清洗方式。超濾每23分鐘進行一次水力清洗。水力清洗時，使用超濾產水對超濾膜進行清洗。其中一組超濾膜停止產水，超濾清洗泵14啟動，緩沖罐4中的超濾產水由產水端進入超濾膜，排入超濾膜池超濾水箱I。超濾清洗時，每組清洗時間為90秒，清洗水量為該組超濾膜正常產水量的2倍。
[0105]浸沒式超濾每10小時進行化學加強洗一次，化學加強洗時，采用反滲透產水配置藥洗清洗液，采用檸檬酸調節清洗液PH3，采用氫氧化鈉調節pH12.0。化學藥洗泵12啟動，由清洗液加藥口 11加入相應的清洗藥劑。清洗液由膜產水端進入超濾膜，排入超濾膜池超濾水箱I。
[0106]反滲透每24小時進行一次水力清洗。水力清洗時，使用超濾產水對反滲透膜進行物理沖洗。其中一組反滲透入水閥關閉和濃水閥迅速關閉，清洗進水閥和清洗排水閥迅速打開，反滲透清洗泵13啟動，反滲透產水箱10中的超濾產水由反滲透壓力容器的進水端進入，由濃水端排往超濾膜池超濾水箱I。反滲透清洗時，每組清洗時間為15分鐘，清洗水量為每組正常產水量的3倍。
[0107]經過上述工藝過程處理后的反滲透出水主要水質為:pH為6.8、T0C為2.2mg/L、電導為70 μ S/cm、CF為4mg/L、Ca2+為0.15mg/L、Mg2+為0.15mg/L。上述水質可以完全滿足煉化行業中低壓鍋爐補給水水質要求。
[0108]以上所述僅為本發明的較佳可行實施例，并非因此局限本發明的專利范圍，故凡是運用本發明說明書及附圖內容所作的等效變化，均包含于本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種城市達標污水深度處理回用方法，包括以下步驟: (O經管路輸送的城市達標外排污水，采用管道加藥并混合的方式，進行PH調節； (2)將步驟(I)中經pH調節后的達標外排污水，輸送至底端具有微孔曝氣、頂端具有隔流板的氣浮沉淀池； (3)采用溢流的方式，將步驟(2)中的氣浮出水，輸送至殺菌器后進入浸沒式超濾膜單元; (4)將步驟(3)的超濾產水經殺菌器處理后，輸送至反滲透膜單元； (5)采用部分濃水循環的方式，將一定量的反滲透濃水，經增壓后與步驟(4)的出水混合，進入反滲透膜單元； (6)將步驟(5)中的反滲透產水，輸送至用水點，外排反滲透濃水與其余達標外排城市污水混合后排放。
2.根據權利要求1所述的一種城市達標污水深度處理回用方法，其特征在于，所述的城市達標外排污水的主要水質特征為:pH為7.3?8.2，色度10?30倍，電導2500?2800 μ s/cm, CODlOO ?130mg/L，T0C33 ?47mg/L，以碳酸鈣計硬度 410 ?480mg/L，以碳酸鈣計甲基橙堿度 600 ?800mg/L，Cr200 ?300mg/L，ΝΗ4+_Ν30 ?60mg/L，SO廣250 ?350mg/L，微生物含量 7X104?4X105cfu/ml，S#0.1 ?0.3mg/L。
3.根據權利要求1所述的一種城市達標污水深度處理回用方法，其特征在于，步驟(I)中的pH調節為ρΗ6.0?7.5。
4.根據權利要求3所述的一種城市達標污水深度處理回用方法，其特征在于，所述的pH調節為6.5?7.0。
5.根據權利要求1所述的一種城市達標污水深度處理回用方法，其特征在于，步驟(2)中所述隔流板具有可開閉閥門結構的溢流堰，正常運行情況下，閥門關閉阻隔氣浮出的懸浮類雜質，出水經隔流板的下端溢流形成氣浮出水；當氣浮出的懸浮類雜質累積到一定程度時，可通過閥門開啟實現懸浮類雜質的外排。
6.根據權利要求1所述的一種城市達標污水深度處理回用方法，其特征在于，步驟(2)中所述的微孔曝氣采用膜片式微孔曝氣器，且膜片式微孔曝氣位于排泥漏斗頂端1cm以上的位置。
7.根據權利要求1所述的一種城市達標污水深度處理回用方法，其特征在于，步驟(2)中所述達標外排污水在氣浮沉淀池的停留時間為2?6h。
8.根據權利要求1所述的一種城市達標污水深度處理回用方法，其特征在于，步驟(3)中的殺菌器采用過流式紫外殺菌的方式，所述的氣浮出水在殺菌器中的停留時間為5?20seco
9.根據權利要求1所述的一種城市達標污水深度處理回用方法，其特征在于，步驟(3)中的浸沒式超濾膜單元膜孔徑范圍為0.05?0.2 μ m。
10.根據權利要求1所述的一種城市達標污水深度處理回用方法，其特征在于，步驟(3)中所述的浸沒式超濾膜單元運行通量大小為10?30L/m2h。
11.根據權利要求1所述的一種城市達標污水深度處理回用方法，其特征在于，步驟(3)中所述的浸沒式超濾膜單元，采用外置式離心泵循環的方式，對浸沒式水箱中的污水進行擾動，循環量大小為浸沒式超濾產水量的3?6倍。
12.根據權利要求1所述的一種城市達標污水深度處理回用方法，其特征在于，步驟(4)中所述的殺菌器采用過流式紫外殺菌的方式，超濾產水在殺菌器中的停留時間為10?30seco
13.根據權利要求1所述的一種城市達標污水深度處理回用方法，其特征在于，步驟(3)中所述的浸沒式超濾膜單元化學清洗周期為4?12h，化學加強洗時采用反滲透產水配制藥洗清洗液，酸洗時控制PH2?3，堿洗時控制pHll?13。
14.根據權利要求1所述的一種城市達標污水深度處理回用方法，其特征在于，步驟(5)中所述反滲透膜單元的反滲透膜排列，采用3?7支反滲透膜組件串聯的方式。
15.根據權利要求1所述的一種城市達標污水深度處理回用方法，其特征在于，步驟(5)中所述的反滲透濃水循環量為進水量的2?5倍。
16.根據權利要求1所述的一種城市達標污水深度處理回用方法，其特征在于，步驟(5)中所述的反滲透膜單元膜通量為10?25L/m2h。
17.根據權利要求1所述的一種城市達標污水深度處理回用方法，其特征在于，步驟(5)中所述的反滲透膜單元回收率為55?75%。
【文檔編號】C02F9/04GK104230039SQ201310233588
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月13日 優先權日:2013年6月13日
【發明者】李正琪, 楊永強, 謝梓峰, 彭海珠 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院