专利名称：：城市污水深度处理回用工艺的制作方法城市污水深度处理回用工艺
技术领域：
5本发明涉及水处理
技术领域：
，涉及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。
背景技术：
：将城市污水作为第二水源，可以缓解水资源的紧张问题，城市污水经适当0处理后重复利用，可促进水在自然界中的良性循环。由于城市污水量大，就近可取，易于收集，水质水量比较稳定可靠，作为第二水源比利用雨水和海水可靠得多；其次，污水再生利用可减轻江河、湖泊污染，保护水资源不受破坏，减少用水费用和污水净化处理费用。再生利用工程的水量越大，其吨水投资越小，成本越低，经济效益越明显。15国外城市污水二级出水回用的实例很多，国内近几年进行了较多的尝试，因此对于严重缺水的首都北京和其他缺水城市来说，尽快解决城市污水深度处理回用，大大缓解这些缺水城市缺水的严峻形势是迫在眉睫的事情。把城市污水深度处理后回用到工业、景观、绿化、洗车、冲厕中，是开源节流、减轻水体污染、改善生态环境，解决未来缺水的有效途径之一，同时会带来可观经济20效益、社会效益和长远的生态环境效应，也是有效节约水资源的重要举措。目前我国对城市污水处理主要还停留在对城市污水处理达到所排放的水不再污染环境和不污染下游水资源的水平，对所处理的水如何达到回用的水平，还没有有效的方法，如目前许多城市污水处理厂采用的传统活性污泥法处理的城市污水的出水可以达到国家二级处理排放要求，但还达不到回用水的要求，25这对于缺水严峻的城市来说，污水处理后的回用仍然是急需解决的一个重要难题。污水处理方法中的膜生物反应器技术是膜技术和污水生物处理技术有机结合产生的废水处理技术。采用该方法处理后的水，尽管去除了水中的BOD、COD、SS、氨氮等，但出水盐浓度较高，仍旧达不到各种情况下对水回用的要求
发明内容本发明所要解决的技术问题是要提供一种城市污水深度处理回用工艺，把城市污水深度处理后回用到工业生产中，为城市用水幵源、减轻水体污染、改善生态环境，同时会带来可观经济效益、社会效益和长远的生态环境效应。5解决本发明技术问题所采用的技术方案是该城市污水深度处理回用工艺以城市污水经过污水厂处理后的二级出水为原水，或将城市污水经过处理达到二级出水后的水为原水，进入膜生物反应器(MembraneBioreactor，简称MBR)系统进行生化预处理，去除水中的BOD、COD、SS、氨氮等，其去除率为BOD、C0D去除率95。"以上，SS去除率99X以上，氨氮去除率90%以上，使处理后的10水达到反渗透进水水质，再经过反渗透(简称RO)系统进一步深度脱盐处理，即可得到工业生产所需的回用水。优选的是原水由MBR供水泵输送到集传统活性污泥法和现代膜分离工艺于一体的MBR生化反应池，进行生化反应和膜过滤分离，通过池内曝气充氧进一步去除水中有机物，之后采用自吸泵负压抽吸提供动力，使水透过膜组件，污15染物被截留在MBR生化反应池内的膜过滤处理过程，过滤后的清水汇入MBR产水箱，MBR产水箱出水，经过反渗透供水泵、保安过滤器、高压泵将水送到反渗透膜组脱盐，最后得到反渗透脱盐水。进一步优选的是，生化后M服反应池中的水通过自吸泵吸入到MBR产水箱的输送过程中在进入自吸泵之前加入定量的消毒杀菌剂如次氯酸钠，进行消毒、20杀菌，水通过自吸泵吸入到MBR产水箱的同时，继续加入一定量的消毒杀菌剂如次氯酸钠，对MBR产水箱的水源再次消毒、杀菌处理。优选的是加入一定量的消毒杀菌剂对MBR产水箱的水源消毒、杀菌处理是向MBR产水箱连续投入杀菌剂次氯酸钠，浓度按有效氯计，余氯浓度控制在0.25mg/l以下，杀菌剂水力停留时间20—50min,优选30min，防止细菌滋生。25本工艺原水处理过程采用MBR+RO联用系统，由于MBR系统自动化程度高，MBR控制点少，控制简单，成本较低。当用M服工艺在进水COD提高情况下，采用外加污水厂排放生物污泥的方法，可满足M服运行要求，COD去除率可达90%以上，产水C0D小于20mg/L。色度去除率50—80%，产水色度小于30。浊度大部分可去除，产水浊度小于0.2-0.3NTU之间，即便进水浊度达到400NTU以上，也能保证产水浊度小于0.3NTU，产水SDI小于4,并且系统水回收率高，可达到100%，满足反渗透系统的运行条件。M服系统的产水进入反渗透系统，去除水中的可溶性盐分、胶体、有机物及微生物，脱盐率大于97%。反渗透膜分离处理具有操作简单，不发生相变，能耗低，分离过程在常温下进行，特别5适用于对热敏感的物质，如对果汁、酶、药品的分离、分级、浓縮与富集过程。系统工作中脱盐不消耗酸碱，除浓水外不生成其它污染物质，装置可大可小，便于自控和维修等先进、高效和节能性等特点。用本发明对城市污水处理后的回用水可用于钢铁厂中冷轧钢板冷却用水，例如北京某钢铁公司生产用水量大，同时产生的废水排放多，面临越来越大的10环境污染问题需要急需解决。为适应首都社会经济发展，加大污染治理力度，采用城市废水深度处理回用于其冷轧钢板冷却水是变废为宝、利国利民，有效节约水资源的一个新工艺。将MBR+RO两个系统联用在城市污水处理上，可解决冷轧钢板的冷却用水，同时减少了城市污水排放，变废为宝。这样即节约了水资源，又减少了环境污染，还解决了生产中用水问题，缓解了城市缺水的矛15盾。图l是本发明的工艺流程图图2是本发明的膜生物反应器装置图20图3是本发明的反渗透装置流程中l一原水2—MBR供水泵3—MBR生化池4一自吸泵5—-高压泵6—保安过滤器7—R0供水泵8—MBR产水箱9一R0膜组10—R0产水箱ll一膜生物反应器12—MBR膜箱13—流量计]4一真空泵15—曝气装置16—鼓风机17—反洗清洗泵18_抽吸泵19一转子流量计20—清洗水箱2521—消毒杀菌剂添加装置22—阻垢剂添加装置23—还原剂添加装置具体实施方式以下是本发明的一个非限定实施例，以对本发明作进一步的详细描述。本实施例以城市废水深度处理回用于冷扎钢冷却水工艺，是由膜生物反应器M服与反渗透RO联用组成。经过处理的城市二级出水经检测各项指标满足不了冷轧钢回用水工艺要求，见表1,必须经过处理，方可使其用作冷扎钢冷却水。采用膜生物反应器与反渗透联用对城市废水深度处理回用于冷轧钢冷却水工艺就能解决此问题。1、膜生物反应器(MembraneBioreactor，简称MBR)系统本实施例中，膜生物反应器系统采用SUR—334微滤中空纤维膜，膜的材料是PE(聚乙烯)，微滤可截留0.1lpm之间的颗粒，允许大分子和溶解性固体(无机盐)通过，截留水中存在的悬浮物、大分子胶体、细菌等物质。微滤10膜的运行压力一般为0.010.07MPa。本工艺使用的原水1是城市污水经污水厂处理后二级出水，通过MBR供水泵2把分离后的水输送到膜生物反应器11内的MBR生化反应池3，该系统集传统活性污泥法和现代膜分离工艺于一体，通过MBR生化反应池3内曝气装置15曝气充氧进一步去除有机物，有膜组件的MBR膜箱12设置在生化反应池3中，15代替了传统二沉池，而且能够截留细菌、病毒、悬浮物。工艺中选用的MBR膜组件，可截留0.1lum之间的颗粒。MBR膜组件的微滤膜允许大分子和溶解性固体(无机盐)等通过，但会截留水中存在的悬浮物、大分子胶体、细菌等物质。微滤膜的运行压力一般为0.010.07MPa。生化反应后MBR反应池中的水在输送过程中加入定量的次氯酸钠杀菌剂，进行消毒、杀菌的同时通过自吸20泵4吸入到M服产水箱8，继续加入一定量的次氯酸钠消毒杀菌剂，对水源再次消毒、杀菌处理，达到反渗透进水指标，见表l。自吸泵4为真空泵。应用MBR系统应注意以下事项1.使用膜分离活性污泥法时，要进行长期的稳定运转，化学清洗不可缺少。本系统采用管道并列清洗。在MBR膜组件浸渍在活性污泥槽中的状态下，25从处理水管把规定的药液反向流到膜的原水侧，分解附着在膜表面上的有机物等，恢复膜间压差。反洗之前需要停止过滤以及曝气。2.日常运行中，为了防止细菌滋生，采用计量泵连续在MBR产水箱8投入杀菌剂，浓度按有效氯计，余氯浓度控制在0.25mg/l以下，杀菌剂水力停留时间20—50min，优选30min。3.按照MBR膜的技术性能参数指标和以往的工程实践经验，初始阶段制水周期30min，停机曝气时间2min;膜通量初始定为IOLMH，产水流量20LPM;M服不设反冲洗，因此系统回收率和产水率均为100%。4.系统运转一定时间后，需要对MBR系统进行清洗，有对膜生物反应器系5统进行清洗的工艺，清洗用的药液为次氯酸钠，有效氯浓度100mg/L，药液量平均膜表面积2L/m2+配管内部容量。5.清洗方法停止自吸泵4、停止膜过滤，关闭输水管，放置1一5分钟，优选2分钟后，停止曝气，排除管内多余的气体，打开清洗药液输入管，在20—50分钟，优选30分钟内注入全部清洗药液如次氯酸钠，静置1060—120分钟,优选90分钟，药液和膜的接触时间为80—170分钟，优选120分钟，要得到更好的清洗效果，药液浸泡完毕后，再次打开曝气，持续20—50分钟，优选30分钟左右，此时不要进行过滤。膜的化学清洗周期控制在20--40天。化学清洗药液若采用次氯酸钠，清洗后的水中含有大量的游离氯，为了不影响后续R0膜的运行效果，要添加还原剂如亚15硫酸氢钠NaHSO:,来中和，添加量为余氯含量的8—12倍，消除水中剩余的游离氯等氧化性物质，减少对R0膜组器的损害，保护R0膜组器，还原剂药液从R0供水泵7与保安过滤器6之间的注入管注入。还原剂添加量和添加方法详见下面反渗透(R0)系统的加药系统的介绍。6.MBR系统处理城市污水运行时，跨膜压差较低，能截留悬浮物、细菌，20进一步降解有机物，部分去除色度。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>2.反渗透(RO)系统:该系统是由还原剂添加装置23、阻垢剂添加装置22，保安过滤器6(又称精密过滤器)，高压泵5，反渗透膜组9，反渗透清洗系统和反渗透冲洗系统组5成。MBR产水箱8出来的水，经过R0供水泵7，保安过滤器6，高压泵5将水送到反渗透系统的RO膜组9脱盐后，得到RO产水。其中a.系统高压泵作为反渗透脱盐的一个部分，是给反渗透膜组件提供足够的进水水量和压力(1-L5MPa),以使反渗透过程发生，维持反渗透正常10运行的配套设备。B.反渗透膜组件是反渗透系统的"心脏"，其作用是去除待处理水中的可溶性盐分、胶体、有机物及微生物，脱盐率大于97%。本工艺中所用的反渗透膜是采用美国DOW巻式复合膜，反渗透膜元件装填在膜压力容器内。该膜具有脱盐率高、可靠性好，可通过添加阻垢剂防止膜表面的结垢以及清洗系统对反渗透膜进行化学清洗。系统高压泵可以给反渗透膜组件提供足够的进水水量和压力，以使反渗透膜能够实现脱盐工作。5经过反渗透脱盐后的水进入反渗透产水箱10，此时处理的水(水质见表2)送到冷扎钢厂，根据工艺参数要求，按一定比例勾兑后回用到冷轧钢厂冷却水上。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>上面己叙及从MBR系统出来的水还有剩余的游离氯等氧化性物质，需加入还原剂，进行氧化还原，还原剂的加入量是个关键问题，因为反渗透膜材料为高分子的有机聚合物，强氧化性使其膜自身材料遭到破坏会造成反渗透系统脱盐率下降，甚至系统瘫痪。添加量大不仅会造成浪费而且残余的还原剂会造成15细菌的滋生蔓延，添加量小会使部分氧化剂得不到还原使膜损坏。为保护反渗透膜，该工艺中添加还原剂的添加量为余氯含量的8-—12倍，优选10倍，为2.5卯m，消除水剩余的游离氯等氧化性物质，避免水中余氯氧化反渗透膜组件，保护膜组器。还原剂亚硫酸氢钠药液从RO供水泵7与保安过滤器6之间的注入管注入。反渗透R0系统中在反渗透供水泵与保安过滤器之间有还原剂添加装置2023、阻垢剂添加装置22。还原剂添加装置23由计量泵、药箱组成，计量泵自动将药箱内的还原剂送入R0供水泵7与保安过滤器6之间的管道中。以上操作结束后，打开自吸泵4，开始正常运转。膜清洗周期控制在20—40天，一般30天左右；反渗透过程是一个脱盐、浓縮的过程。系统长时间运行，浓水由于各种原因易产生结垢现象。为了在较高的水利用率情况下防止反渗透浓水侧特别是反渗透压力容器中的最后一、二根膜元件的浓水侧出现CaC03、MgC03、MgS04、CaS04、BaS04、SrS04、Si02等无机盐类结晶析出、结垢，从而影响反渗透膜的性能，故在MBR处理的产水在进反渗透系统前加入药量为28(优选34)rag/L膜阻垢5剂如MC-BP，以减轻反渗透膜浓水侧的结垢趋势，延缓出现CaC03、MgC03、MgS04、CaS04、BaS04、SrS(X、Si02等无机盐类结晶析出、结垢、盐晶体成长来推迟沉淀的过程，促使晶体不会形成一定大小和足够的浓度而沉淀下来，随浓水排到反渗透系统外。大多数阻垢剂还具有一些分散剂的作用，防止颗粒聚集成足以沉积下来的大颗粒。即反渗透浓水中难溶盐来不及沉积在膜表面上，已随浓水排10到反渗透系统外，本工艺中阻垢剂加药量为34mg/L。阻坭剂由阻街剂添加装置22注入。阻垢剂添加装置22由计量泵、药箱、控制柜组成，由控制柜控制计量泵，将药箱内的阻垢剂药液加入RO供水泵7与保安过滤器6之间的连接管中。②反渗透清洗系统15原水虽然经过了预处理，达到了反渗透膜的进水条件，但在运行过程中，可能存在的一些不可预测因素，如不正常工况、浓差极化及可能的误操作等原因，反渗透膜运行一段时间后(连续运行1000小时或45天以上)，可能受到污染，此时应停机对反渗透膜进行清洗，以恢复反渗透膜的性能。整套制水系统附加有清洗装置，由清洗水箱20，清洗泵、电控柜等组成，通过管路及阀门20与反渗透系统进水管连接。每次清洗过程时间约需12小时。对于水中总含盐量低于1000mg/L的待处理水，反渗透系统的正常压力一般在1.31.9MPa，设备运行一段时间后，会在反渗透膜表面产生各类污垢，致使反渗透膜性能下降，因此RO系统运行中发生下述情况，采用C2、A10等专用清洗剂，在清洗水箱20中配制3%浓度，通过清洗泵进行化学清洗，以去除25膜表面的无机和有机污染物，保证反渗透膜的透水量a、当标准化后的产水流量比上次清洗后减少1015%;b、当标准化后的产水水质比上次清洗后降低1015%;c、当标准化后的压降比上次清洗后增加1015%;d、在长期停用前；e、作为日常的维护。应停机对反渗透膜进行清洗，以恢复反渗透膜的性能，整套制水系统附加有清洗装置，利用所配的软管和快速接头与反渗透膜进水管路和浓水管连接，可方便地对系统各段反渗透膜进行清洗，每次清洗过程时间需12小时。当反渗透系统停机时，膜元件内部的水处于4倍的浓縮状态，在水流静止的情况下，容易造成膜组件的污染。本套反渗透系统中有自动冲洗装置，该自动冲洗装置包括电动阀门、清洗水箱20与供水泵7之间的连接管道，当反渗透系统停机时，通过程序控制，自动切换清洗水箱20与供水泵7间的阀门，利用10供水泵7对膜元件表面进行自动冲洗，将膜表面的污染水置换成净化水，防止表面沉积物的污染，从而保证膜元件的正常寿命，本工艺要求反渗透系统的清洗周期一般在4045天。由于RO系统采用MBR预处理，而城市生活污水TDS《1000mg/L，反渗透系15统结垢倾向不明显，所以用MBR、反渗透联用深度处理城市污水其优势是非常明显的，是中水处理领域的发展方向。工程实例-某冷轧钢厂冷却水回用工艺，采用本发明以上所述的MBR+RO的系统处理城20市二级排放水，RO处理后的水勾兑用于冷扎钢回用冷却水。本工程预处理水量l扁Om:VD，其中(MBR)产水量为450m'Vh，反渗透产水量300m7h。工艺参数-MBR膜组件采用三菱丽阳SUR—-334有效膜面积3m2X40片二120nf25组件规格663.5咖X1538咖X1441.5咖设计通量通量15LMH=8.8GFD;单膜产水量1.8m:7h;MBR系统运行时间23小时，停机曝气l小时；MBR系统单位时间设计规模626mVh30MBR系统膜组件数量350组MBR膜面积43000m2反渗透(RO)系统采用BW30-365FR(芳香聚酰胺)有效膜面积365ft2设计通量20.4L細；单膜产水量0.69m7h;5单台设备产水量(选择3台设备)100mVh;单台反渗透膜支数144支；单台反渗透膜壳数24支；回收率75%;单台设备进水量133mVh;10采用上述设计参数及膜组器处理城市污水中试，经过400小时运行，单套反渗透产水量控制在100m7h，保安过滤器前压力0.28Mpa，保安过滤器后压力0.24Mpa，反渗透进水压力1.3Mpa，段间压力1.27Mpa，浓水压力1.23Mpa，进水流量40L/min，产水流量28L/min，浓水流量i2L/tnin。系统回收率保持在70%左右，脱盐率97%以上，RO产水各项指标均超过冷却水工艺要求(见表152)，经过勾兑用在冷扎钢冷却工艺上。权利要求1.一种城市污水深度处理回用工艺，其特征在于以城市污水经过污水厂处理后的二级出水为原水，或将城市污水经过处理达到二级出水后的水为原水，进入膜生物反应器MBR系统进行生化预处理，去除水中的BOD、COD、SS、氨氮，使处理后的水达到反渗透进水水质要求，再经过反渗透RO系统进一步深度脱盐处理，即可得到所需的回用水。2.根据权利要求1所述的城市污水深度处理回用工艺，其特征在于原水由10MBR供水泵输送到集传统活性污泥法和现代膜分离工艺于一体的MBR生化反应池，进行生化反应和膜过滤分离，通过池内曝气充氧进一步去除有机物，生化后M服反应池中的水通过自吸泵吸入到M服产水箱，MBR产水箱出来的水，经过反渗透供水泵、保安过滤器、高压泵将水送到反渗透膜组脱盐，最后得到反渗透脱盐水。3.根据权利要求2所述的城市污水深度处理回用工艺，其特征在于生化后MBR反应池中的水通过自吸泵吸入到MBR产水箱的输送过程中在进入自吸泵之前加入定量的消毒杀菌剂，进行消毒、杀菌，水通过自吸泵吸入到MBR产水箱的同时，加入一定量的消毒杀菌剂对MBR产水箱的水源再次消毒、杀菌处理。4.根据权利要求3所述的城市污水深度处理回用工艺，其特征在于加入一定量的消毒杀菌剂对MBR产水箱的水源消毒、杀菌处理是向MBR产水箱连续投入杀菌剂次氯酸钠，浓度按有效氯计，余氯浓度控制在0.25mg/l以下，杀菌剂水力停留时间20—50rain,防止细菌滋生。5.根据权利要求1所述的城市污水深度处理回用工艺，其特征在于有对膜生物反应器系统进行清洗的工艺，清洗方法停止自吸泵、停止膜过滤，关闭输水管，静置1一5分钟后，停止曝气，排除管内多余的气体，打开清洗药液输入管，在20—50分钟内注入全部清洗药液，静置60—120分钟，药液和膜的接触时间为80—170分钟，要得到更好的清洗效果，药液浸泡完毕后，再次打开曝气，持续20—50分钟,膜清洗周期控制在20--40天。6.根据权利要求5所述的城市污水深度处理回用工艺，其特征在于清洗药5液为次氯酸钠，清洗后的水中含有大量的氯，从M服系统出来的水还有剩余的自由氯/臭氧这类氧化性物质，为了不影响后续RO膜的运行效果，要添加还原剂亚硫酸氢钠NaHSCV来中和，添加量为余氯含量的8—12倍，消除水剩余的自由氯/臭氧氧化性物质，减少对膜组器的腐蚀，保护膜组器，还原剂药液从RO供水泵7与保安过滤器6之间的注入管注入。107.根据权利要求2所述的城市污水深度处理回用工艺，其特征在于反渗透R0系统中在反渗透供水泵与保安过滤器之间有还原剂添加装置、阻坭剂添加装置。158.根据权利要求7所述的城市污水深度处理回用工艺，其特征在于MBR处理的产水在进反渗透系统前加入药量为28mg/L膜阻跪剂MC-BP,以减轻反渗透膜浓水侧的结垢趋势，延缓出现CaCO:i、MgC03、MgS04、CaS04、BaS04、SrSO.,、Si02无机盐类结晶析出、结垢、盐晶体成长来推迟沉淀的过程，促使晶体不会形成一定大小和足够的浓度而沉淀下来，随浓水排到反渗透系统外。209.根据权利要求7所述的城市污水深度处理回用工艺，其特征在于RO系统运行中发生下述情况，进行化学清洗来保证反渗透膜的透水量a、当标准化后的产水流量比上次清洗后减少1015%;b、当标准化后的产水水质比上次清洗后降低1015%;25C、当标准化后的压降比上次清洗后增加1015%;应停机对反渗透膜进行清洗，以恢复反渗透膜的性能，整套制水系统附加有清洗装置，利用所配的软管和快速接头，可方便地对系统各段反渗透膜进行清洗，每次清洗过程时间需12小时。10.根据权利要求7所述的城市污水深度处理回用工艺，其特征在于反渗透系统中有自动冲洗装置，在系统停机时，自动冲洗膜元件表面，将膜表面的污染水置换成净化水，防止表面沉积物的污染，反渗透系统的清洗周期一般在4045天。全文摘要本发明涉及水处理
技术领域：
，涉及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。是以城市污水经过污水厂处理后的二级出水为原水，或将城市污水经过处理达到二级出水后的水为原水，进入膜生物反应器MBR系统进行生化预处理，去除水中的BOD、COD、SS、氨氮，使处理后的水达到反渗透进水水质要求，再经过反渗透系统进一步深度脱盐处理，即可得到所需的回用水。应用MBR技术，其主要污染物COD去除率可达到95％以上，产水悬浮物和浊度近于零，水质良好稳定。从MBR系统出来的再经过入反渗透系统处理后的水，根据工艺要求，可按一定比例勾兑后回用于冷轧钢冷却水，实现了污水的资源化。文档编号C02F9/14GK101209886SQ200610169649公开日2008年7月2日申请日期2006年12月26日优先权日2006年12月26日发明者王宇彤,苏立国,陈恩惠申请人:蓝星环境工程有限公司