一种石墨烯膜连续过滤污水装置的制作方法

本实用新型属于污水处理技术领域，更具体地说，涉及一种石墨烯膜连续过滤污水装置及过滤方法。

背景技术：

污水若未经处理直接排放环境，不但会造成水资源的浪费，还会对环境水体、土壤等造成严重影响，排入河流、湖泊或海湾，会污染水体，影响水生生物生长发育；用于农业灌溉，则会影响农作物生长，其对人体健康也会造成潜在的危害。

目前污水处理大多采用传统活性污泥法，活性污泥法在某种程度上确实改善了出水水质，但普遍存在水质达标率低、水质不稳定、污泥量多且难处理等缺点。若使用膜生物反应器 (MBR)工艺可以使得出水水质达到可以直接回用的程度，但由于膜造价成本较高，且膜抗污染能力较差、可恢复性能及抗冲击能力不佳。

由于石墨烯比表面积大、化学稳定性好、可修饰性强等特性，采用石墨烯膜可以有效截留污水中大分子悬浮污染物等，利用石墨烯衍生物氧化石墨烯的电负性及表面大量的羟基羧基等自由基，可以强烈吸附铵根离子；根据Donnan效应，氧化石墨烯膜将对电负性离子产生排斥性，阻碍电负性离子通过膜。石墨烯及其衍生物具有较大比表面积，水通量及污染物截留效果好，表面携带电负性，具有一定的离子选择性并对铵根有强烈的吸附性能等优点，适用于有一定大分子污染物及氮类污染物的污水处理，例如生活污水等。

现有的污水处理方法如一种用于含油污水处理的石墨烯膜过滤方法(公开号： CN201710569470.3)公开了一种含油污水石墨烯基过滤装置，其中所述的前端来水通过管线连接来水水箱，来水水箱连通石墨烯基网膜过滤装置的一端，所述的石墨烯基网膜过滤装置的另一端连接提升泵，提升泵连接产水集水箱，药洗泵连接石墨烯基网膜过滤装置的上部，石墨烯基网膜过滤装置的下部通过污水管线连通污水污泥池，石墨烯基网膜过滤装置的上部还设有与产水集水箱相通的管线，且该管线上有反洗泵；其优点为处理后的污水含油量满足第三级水质要求和油田注水水质要求。但该现有技术采用石墨烯膜进行过滤污水时，当石墨烯膜达到一定吸附量需要反冲洗时，需要中断污水进水，采用滤后水经反洗泵进行反冲洗。

现有的污水处理装置如一种石墨烯污水过滤器(中国专利授权公告号CN 206562318U) 公开了一种石墨烯污水过滤器，涉及污水处理技术领域；它包含筒体、石墨烯吸附层、上托盘、下托盘、活塞杆、液压缸、过滤进水口、排污口、过滤出水口、反冲洗进水口；所述的筒体内设置有石墨烯吸附层，石墨烯吸附层的上、下表面分别设置有上托盘和下托盘，筒体的中心设置有活塞杆，活塞杆上端与液压缸连接；所述的筒体的底部设置有过滤进水口和排污口，筒体的顶部设置有过滤出水口和反冲洗进水口；所述的石墨烯吸附层由石墨烯和高分子聚合物构成，高分子聚合物内设有石墨烯。其优点为吸附容量大，针对吸附重金属离子汞，石墨烯可再生利用，使用成本低，结构简单、设置合理、制作成本低。但采用石墨烯膜进行过滤污水时，当石墨烯膜达到一定吸附量需要反冲洗时，也需要中断污水进水，从单独的反冲洗进水口进入滤后水，且未公开反冲洗后产生的污水的处置办法。

以上两篇现有技术结构简单，但均具有无法连续运行、设备投资较高、耗电量大等问题。

现有技术一种一体化自动化净化含油废水颗粒物与油的处理装置(申请号 CN201610165335.8)公开了一种一体化自动化净化含油废水颗粒物与油的处理装置，包括承压罐、过滤装置、驱动装置和反冲装置，反冲装置包括反冲管道、转轴和吸盘，所述的转轴的上部置于上封板的上方，转轴的下部穿过所述上封板伸入到承压罐的内部，驱动装置和所述的转轴的上部连接；所述的反冲管道通过转轴延伸至上封板的上方；所述的吸盘在下封板的内表面上贴合滑动并可保持密封，所述的过滤口设置在所述的吸盘的滑动轨迹之上，本实用新型可有效过滤油田废水，利用过滤单体底部与大气压力差值进行反冲，可在过滤的时候实现反冲，解决了传统的方法处理废水效率不高，不能实现连续工作的问题，具有处理水量大、结构坚固等优点，但也存在体积质量较大，不易维修更换，装置复杂且转盘需要长期加润滑油维护、易生锈等问题。

技术实现要素：

1、要解决的问题

针对现有污水处理过程间断、效率低的问题，本实用新型提供一种石墨烯膜连续过滤污水装置及过滤方法，采用电磁阀门控制污水正过滤与膜的反冲洗，装置体积质量较小，容易维修更换，不用长期维护，且电磁阀门控制简单，可以通过调节程序来控制污水正过滤与反冲洗时间间隔保证污水连续不间断过滤。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种石墨烯膜连续过滤污水装置，包括污水进水口、膜处理系统、集污罐、集水罐，所述膜处理系统包括第一膜过滤管道、第二膜过滤管道和电磁阀门管路控制部件及相应的连通管路，所述电磁阀门管路控制部件控制装置正过滤时所述两个膜过滤管道以并联方式连接污水进水口和集水罐，反冲洗时两个膜过滤管道以串联方式连接污水进水口和集污罐。

优选地，所述集污罐设有提升泵，排水口，通过所述排水口与所述污水进水口连通，可将反冲洗污水二次过滤，消除废水排放。

优选地，所述膜过滤管道中设置石墨烯膜，通过外丝变径固定于管道；所述固定方式为两段管道夹层石墨烯膜，并在外部使用外丝变径固定，便于石墨烯膜更换。

优选地，所述石墨烯膜由氧化石墨烯分散液通过真空抽滤法或表面涂布法在模板表面制作而成，所述模板为目数为500～1000目的不锈钢网、聚偏氟乙烯(PVDF)或聚丙烯(PP)。

优选地，所述氧化石墨烯浓度为0.5mg/L。

优选地，所述石墨烯膜厚度为1.5mm。

优选地，所述氧化石墨烯分散液浓度为0.5mg/L的铝硅酸钠改性氧化石墨烯溶液。

优选地，所述石墨烯膜上下方各设置一层石英砂层，用于阻碍较大粒径颗粒，延长石墨烯膜被污染堵塞的时间，所述每一层石英砂层上下通过筛网固定于两段管道之间，便于石英砂层拆卸。

优选地，所述石英砂的厚度为20～50mm，分别位于石墨烯膜上下20～50mm处。

优选地，所述石英砂按照颗粒粒径从大到小的顺序从上到下布置。

优选地，所述的污水进水口处还设有水压表、增压泵，所述水压表位于所述增压泵下方，所述增压泵控制单个膜过滤管道中的进水压力范围为5～15kpa，增压泵与管道相接处均使用密封圈密封，防止渗水。

优选地，所述污水进水口连接三角形式管道的上端顶点，所述三角形管道的两个下端顶点连接一个H形管道，H形管道的两个下端点连接所述集水罐；所述石墨烯膜设置于所述H 形管道位于水平管道上方的两个上半段管道中部；所述三角形底边的管道与所述集污罐通过管道相连通；所述电磁阀门管路控制部件包括：位于三角形管道与H形管道连接处的三通电磁阀门一和三通电磁阀门二，位于H形管道水平管道上的一个两通电磁阀门一，以及分别位于H形管道两个下端点与集污罐连通处的两通电磁阀门二和两通电磁阀门三。

优选地，所述集污罐为“U”形集污罐，具有较强的抗冲击性能。

优选地，所述的集污罐的底部设置有紧急排水阀，当出现管道堵塞时，可以通过打开此阀紧急排水排污，方便检修。

优选地，所述集水罐的罐体上设置有排气阀，所述排气阀可以保证集水罐中的压力处于常压状态，利于过滤过程的作业。

优选地，所述集水罐为“U”形集水罐，所述的集水罐上设置有出水口，集水罐收集经过滤的滤后水，以便做进一步处理。

优选地，所述集水罐的底部设置有紧急排水阀，当出现管道堵塞时，可以通过打开此阀紧急排水，方便检修。

优选地，所述的集水罐的出水口设有流量计，用于实时监测出水稳定性及判断设备运转情况。

优选地，所述的集水罐的顶部设置有上封板，加强密封效果，防止集水罐渗水。

优选地，所述的电磁阀门均安装有密封圈，防止渗水漏水。

优选地，所述的膜处理系统单元为两个以上，并联连接于污水进水口与集水罐之间，以便增大处理容量。

本实用新型还提供一种采用如上所述的石墨烯膜连续过滤污水装置过滤污水的方法，包括以下步骤：

1)正过滤污水阶段：设置电磁阀门管路控制部件使两个膜过滤管道以并联方式连接污水进水口和集水罐，使污水由污水进水口分别进入两个膜过滤管道进行正过滤，滤后水均流入集水罐；

2)反冲洗阶段：设置电磁阀门管路控制部件使两个膜处理管道以串联方式连接污水进水口和集污罐，使污水进入第一膜过滤管道进行正过滤，滤后水由第二膜过滤管道反向进入，冲洗第二过滤膜，反冲洗后的污水流入集污罐，完成第二过滤膜的反冲洗；切换电磁阀门管路控制部件使两个膜处理管道以串联方式连接污水进水口和集污罐，使污水先进入第二膜过滤管道进行正过滤，滤后水由第一膜过滤管道反向进入，冲洗第一过滤膜，反冲洗后的污水流入集污罐，完成第一过滤膜的反冲洗；

3)经过设定时间后，连续进入的污水继续进入步骤1)所述的正过滤阶段。

优选地，步骤2)所述集污罐中污水可在每次反冲洗的同时通过提升泵提升至污水进水口处理。

优选地，步骤2)所述集污罐中污水可在多次反冲洗后通过提升泵提升至污水进水口集中处理。

优选地，步骤1)所述正过滤过程与步骤2)所述反冲洗过程进行5～10个循环后，再将所述集污罐中污水提升至污水进水口进行集中过滤。

优选地，步骤2)中采用增压泵加压使单个膜过滤管道中的压力为5～15kpa。

优选地，设置步骤1)所述的正过滤时间为2～5min。

优选地，设置步骤2)所述的反冲洗第一过滤膜和第二过滤膜的时间范围分别为10～30s。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型通过电磁阀门管路控制部件控制管道连通方式，正过滤时两个膜过滤管道以并联方式连接污水进水口和集水罐，反冲洗时两个膜过滤管道以串联方式连接污水进水口和集污罐，使污水连续不断地从污水进水口进入，通过过滤膜进行过滤污水，当过滤膜达到一定吸附量需要反冲洗时，不必中断污水进水，而是通过调节电磁阀门改变滤后水的输送方向使之直接进行反冲洗，过滤污水过程与反冲洗过程相互独立、互不干扰，能够实现连续进水，污水处理效率高；同时，与传统技术中一般采用抽取集水罐中的滤后水对过滤膜进行反冲洗的方法相比，本实用新型直接采用污水进水口进入的污水先经一个过滤膜正过滤再对另一过滤膜进行反冲洗，简化了反冲洗的步骤且减少了抽取滤后水时可能用到的增加泵；而且，电磁阀门的设置实现污水连续进入，代替现有技术中的电机转盘等装置，极大的减轻了装置重量和体积，方便维修更换，污水处理及反冲洗时间可控，操作简单，不易腐蚀，可靠性强；

(2)本实用新型通过将集污罐排水口连接到污水进水口，将反冲洗后的污水二次过滤，有效消除污水排放，减少水资源浪费并最大程度净化污水，提高污水处理效率；

(3)本实用新型利用石墨烯膜的优异性能及抗压耐污能力对污水进行净化，利用石墨烯衍生物氧化石墨烯的电负性及表面大量的羟基羧基等官能团，可以强烈吸附铵根离子；根据 Donnan效应，氧化石墨烯膜将对电负性离子产生排斥性，阻碍电负性离子通过膜；同时其具有较大比表面积，水通量及污染物截留效果好，具有一定的离子选择性并对铵根有强烈的吸附性能，适用于有一定大分子污染物及氮类污染物的污水处理。通过氧化石墨烯较低的层间距截留悬浮物及大分子污染物，依靠氧化石墨烯相关性质吸附截留含有羰基、苯环等不饱和官能团的有机物，起到降低水中悬浮物和COD浓度的作用。

(4)本实用新型中石墨烯膜采用铝硅酸钠惰性修饰物改性氧化石墨烯，在极稀浓度氧化石墨烯溶液中超声分散制得，使用极稀浓度氧化石墨烯溶液可以制作出厚度非常薄的石墨烯膜，可较完整保留石墨烯的单层结构，并且可以通过多次抽滤或者涂布制作合适厚度的膜；利用铝硅酸钠改性之后，铝硅酸钠改性石墨烯溶液可以起到减小层间距，增加孔隙率、致密性等作用，对亲水性、抗冲击能力及抗污染能力有一定的提升；

(5)本实用新型在石墨烯膜上下设置石英砂层，由石英砂层拦截较大颗粒，石墨烯膜截留小颗粒物质，使装置在保证通量的前提下，达到最佳的处理效果，石墨烯膜采用两段管道夹层石墨烯膜且通过外丝变径连接，石英砂层在两段管道中采用筛网固定，结构方便拆解，石墨烯膜及石英砂方便更换；

(6)本实用新型利用过滤管道内的压力及有次序地开闭电磁阀门，控制反冲洗时间，能及时排除污染物质，减小过滤阻力，提高过滤效率和过滤精度，同时将微颗粒悬浮物排出并有效收集，降低运行成本，可以达到节能减排的目标；通过对反冲洗方式、强度及持续时间参数的优化，在最大限度节省水资源的情况下使石墨烯膜保持高通透性，且石墨烯膜使用寿命长，污水处理效率高；

(7)本实用新型中多个膜处理单元的设置，各膜处理单元各自独立工作，不仅能够满足水量较大时同时处理污水的需求，还能够保证在其中一个或几个膜处理单元出现堵塞或其它故障时，其它膜处理单元能够继续工作处理污水；

(8)本实用新型实施例1中实验表明，在单个管路7.5kpa水压下，当使用500目石墨烯膜连续过滤2min，膜通量仅下降2.5％，对悬浮物及COD去除率分别为58.55％和66.94％，进行10min连续处理后，悬浮物及COD去除率最高可达到80％，这是由于连续过滤，污染物质会在膜片上形成一层污染层，该层在一定程度上会使膜通量下降，但是可以对后续污染物质起到一定的截留吸附效果，故而连续过滤会在一定程度上使污染物去除率增加，当去除率达到一定程度时，连续过滤将不会增加去除率，反而因为膜的堵塞和压力冲击使得去除率减小；污染后石墨烯膜在单个管道5kpa水压反冲洗10s即可达到污染前通量的97％以上(可根据污染情况增加反冲洗时间)；实施例2中，在单个管路10kpa水压下，使用800目石墨烯膜连续过滤5min，膜通量下降7.5％，对悬浮物及COD去除率分别为59.72％和79.12％，进行30min连续处理后，悬浮物及COD去除率最高可达到85％。污染后石墨烯膜在5kpa 水压反冲洗20s即可达到污染前通量的97％以上(可根据污染情况增加反冲洗时间)；实施例3中，在单个管路15kpa水压下，使用1000目石墨烯膜连续过滤3min，膜通量下降15.5％，对悬浮物及COD去除率分别为67.12％和85.34％，进行20min连续处理后，悬浮物及COD 去除率最高可达到90％。污染后石墨烯膜在10kpa水压反冲洗30s即可达到污染前通量的97 ％以上(可根据污染情况增加反冲洗时间)。

附图说明

图1是本实用新型石墨烯膜连续过滤污水装置正过滤过程的工艺流程图。

图2是本实用新型石墨烯膜连续过滤污水装置反冲洗过程的工艺流程图。

图3是本实用新型实施例1中石墨烯膜连续过滤污水装置示意图。

图4是本实用新型实施例2中石墨烯膜连续过滤污水装置示意图。

图5是本实用新型实施例3中石墨烯膜连续过滤污水装置示意图。

图中：1、进水口，2、增压泵，3、水压表，4、三通电磁阀门一，5、三通电磁阀门二， 6、筛网，7、石英砂层，8、石墨烯膜，9、外丝变径，10、两通电磁阀门一，11、两通电磁阀门二，12、两通电磁阀门三，13、出水口，14、集水罐，15、集水罐紧急排水阀，16、集污罐排水口，17、集污罐，18、集污罐紧急排水阀，19、上封板，20、排气阀，21、流量计， 22、提升泵，23、反冲洗出水口；a、b、c为三通电磁阀门二5的三通开关；a’、b’、c’为三通电磁阀门一4的三通开关。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。相反，本实用新型的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

实施例1

一种石墨烯膜连续过滤污水装置，包括污水进水口1、膜处理系统、集污罐17、电磁阀门管路控制部件、集水罐14。

如附图1、附图2、附图3所示，所述污水进水口1设有水压表3、增压泵2，所述水压表3位于增加泵2下方，所述污水进水口1连通三角形式管道的上端顶点，所述三角形管道的两个下端顶点连接H形管道，三角形一条斜边管道与H形管道相连接的管道组成第一膜过滤管道，三角形另一条斜边管道与H形管道相连接的管道组成第二膜过滤管道，H形管道的两个下端点连接所述集水罐14，所述集水罐14侧方设置有排气阀20和出水口13，出水口 13连接流量计21，集水罐14底部设有集水罐紧急排水阀15；所述的第一膜过滤管道和第二膜过滤管道均包括石墨烯膜8和位于石墨烯膜8上下20mm处的各一层厚度为20mm的石英砂层7，所述的石墨烯膜8采用外丝变径9固定于H形管道，所述的石英砂层7上下采用筛网6固定，所述石墨烯膜8和石英砂层7设置于所述H形管道两个上半方管道中部，石英砂按照颗粒粒径从大到小的顺序从上到下布置；所述三角形底边的管道与所述集污罐17通过反冲洗出水口23连通；所述电磁阀门管路控制部件包括：位于三角形管道与H形管道连接处的三通电磁阀门一4和三通电磁阀门二5，位于H形管道水平管上的一个两通电磁阀门一10，以及分别位于H形管道两个底端与集水罐14连通处的两通电磁阀门二11和两通电磁阀门三 12，所述电磁阀门开启关闭时间可控；所述集污罐17底部设置有集污罐紧急排水阀18和排水口16，排水口16与污水进水口1通过管道连通，可通过提升泵22提升至进水口1；所述集水罐14顶部设置有上封板19，上封板19与管道下端边缘密封连接，用于加强密封效果，防止集水罐14渗水。

所述石墨烯膜8采用不锈钢网作为模板，模板目数为500目，使用旋转涂布法将浓度为 0.5mg/mL的铝硅酸钠改性氧化石墨烯分散液涂覆在模板表面而成。

所述的污水处理过程包括正过滤和反冲洗两过程。

所述的正过滤过程为：如附图1、附图3所示，开启三通电磁阀门一4的a’、b’阀门和三通电磁阀门二5的a、b阀门，两通电磁阀门二11和两通电磁阀门三12，关闭两通电磁阀门一10，设定正过滤时间为2min，设定增压泵将水压增加至单个管路压力为7.5kpa；污水中COD浓度为100mg/L，悬浮物浓度为30mg/L，由进水管道进入污水进水口1，经增压泵2 后水压增大，流入三角形两斜边分支管路，分别通过三通电磁阀门一4的a’、b’阀门和三通电磁阀门二5的a、b阀门进入H形管道，污水进入石英砂层7，继续向下通过石墨烯膜8，从石英砂层7流出，滤后水通过两通电磁阀门二11和两通电磁阀门三12进入集水罐14内，石墨烯膜8经2min过滤后，膜通量下降2.5％，悬浮物及COD去除率分别为58.55％和66.94 ％。

所述的反冲洗过程为：先反冲洗第一膜过滤管道中的膜再反冲洗第二膜过滤管道中的膜，或先反冲洗第二膜过滤管道中的膜再反冲洗第一膜过滤管道中的膜。

反冲洗第一膜过滤管道中的膜，则关闭三通电磁阀门一4的a’、b’开关，开启三通电磁阀门一4的b’、c’开关和三通电磁阀门二5的a、b开关，开启两通电磁阀门一10，关闭两通电磁阀门二11和两通电磁阀门三12，设定反冲洗左侧石墨烯膜8时间为10s，反冲洗压力为 5kpa；污水从污水进水口1进入，通过三角形管道右侧支路经过三通电磁阀门二5流入H型管道，在增压泵压力作用下，依次经过右侧石英砂层7、石墨烯膜8、石英砂层7过滤后，滤后水再经两通电磁阀门一10后在压力作用下对左侧石英砂层7和石墨烯膜8进行反冲洗，反冲洗出水经三通电磁阀门一4的b’、c’开关流入三角形底边管道，通过反冲洗出水口23进入集污罐17，此时左侧石墨烯膜8通量达到污染前通量的97％以上。

反冲洗第二膜过滤管道中的膜，关闭三通电磁阀门二5的a、b开关，开启三通电磁阀门二5的b、c开关和三通电磁阀门一4的a’、b’开关，开启两通电磁阀门一10，关闭两通电磁阀门二11和两通电磁阀门三12，设定反冲洗右侧石墨烯膜8时间为10s，反冲洗压力为5kpa；污水从污水进水口1进入，通过三角形管道左侧支路经过三通电磁阀门一4流入H型管道，在增压泵压力作用下，依次经过左侧石英砂层7、石墨烯膜8、石英砂层7过滤后，滤后水再经两通电磁阀门一10后在压力作用下对右侧石英砂层7和石墨烯膜8进行反冲洗，反冲洗出水经三通电磁阀门二5的b、c开关流入三角形底边管道，通过反冲洗出水口23进入集污罐 17，此时右侧石墨烯膜8通量达到污染前的通量的97％以上。

污水连续进入，经2min正过滤后，分别反冲洗两侧膜各10s，完成一次处理全过程；然后再进行正过滤过程，进入第二次循环，所述的正过滤与反冲洗两部分连续进行，互不干扰。

所述的集污罐17能收集反冲洗出来的杂质和污染物，防止污染环境，并能对反冲洗装置起一定的防护作用；在正过滤和反冲洗整个过程进行5个循环后，集中将反冲洗污水连续提升至污水进水口1与正常进入的污水合并进行连续过滤，可以有效消除污水排放、最大程度净化水质。进行10min连续处理后，集水罐内滤后水悬浮物及COD去除率均达到80％。

实施例2

一种石墨烯膜连续过滤污水装置，包括污水进水口1、膜处理系统、集污罐17、电磁阀门管路控制部件、集水罐14。

如附图1、附图2、附图4所示，所述污水进水口1设有水压表3、增压泵2，所述水压表3位于增加泵2下方，所述污水进水口1连通三角形式管道的上端顶点，所述三角形管道的两个下端顶点连接Y形管道，三角形一条斜边管道与Y形管道相连接的管道组成第一膜过滤管道，三角形另一条斜边管道与Y形管道相连接的管道组成第二膜过滤管道，Y形管道下端管道连接所述集水罐14，所述集水罐14侧方设置有排气阀20和出水口13，出水口13连接流量计21，集水罐14底部设有集水罐紧急排水阀15；所述的第一膜过滤管道和第二膜过滤管道均包括石墨烯膜8和位于石墨烯膜8上下30mm处的各一层厚度为30mm的石英砂层 7，所述的石墨烯膜8采用外丝变径9固定于Y形管道，所述的石英砂层7上下采用筛网6 固定，所述石墨烯膜8和石英砂层7设置于所述Y形管道两个上半方管道中部，石英砂按照颗粒粒径从大到小的顺序从上到下布置；所述三角形底边的管道与所述集污罐17通过反冲洗出水口23连通；所述电磁阀门管路控制部件包括：位于三角形管道与Y形管道连接处的三通电磁阀门一4和三通电磁阀门二5，位于Y形管道下端管道处的一个两通电磁阀门一10，且两通阀门10位于紧靠近三管交汇处以防止反冲洗时存储污水，两通电磁阀门一10一端连通两个膜过滤管道，另一端连通集水罐14，所述电磁阀门开启关闭时间可控；所述集污罐17 底部设置有集污罐紧急排水阀18和排水口16，排水口16与污水进水口1通过管道连通，可通过提升泵22提升至进水口；所述集水罐14顶部设置有上封板19，上封板19与管道下端边缘密封连接，用于加强密封效果，防止集水罐14渗水。

所述石墨烯膜8采用聚偏氟乙烯(PVDF)作为模板，模板目数为800目，使用旋转涂布法将浓度为0.5mg/mL的铝硅酸钠改性氧化石墨烯分散液涂覆在模板表面而成。

所述的污水处理过程包括正过滤和反冲洗两过程。

所述的正过滤过程为：如附图1，附图4所示，开启三通电磁阀门一4的a’、b’阀门、三通电磁阀门二5的a、b阀门和两通电磁阀门一10，设定正过滤时间为5min，设定增压泵将水压增加至单个管路压力为10kpa；污水中COD浓度为120mg/L，悬浮物浓度为45mg/L，由进水管道进入污水进水口1，经增压泵2后水压增大，流入三角形两斜边分支管路，通过三通电磁阀门一4的a’、b’阀门和三通电磁阀门二5的a、b阀门进入Y形管道的两个膜过滤管道，污水进入石英砂层7，继续向下通过石墨烯膜8，从石英砂层7流出，滤后水通过两通电磁阀门一10进入集水罐14内，石墨烯膜8经5min过滤后，膜通量下降7.5％，悬浮物及 COD去除率分别为59.72％和79.12％。

所述的反冲洗过程为：先反冲洗第一膜过滤管道中的膜再反冲洗第二膜过滤管道中的膜，或先反冲洗第二膜过滤管道中的膜再反冲洗第一膜过滤管道中的膜。

反冲洗第一膜过滤管道中的膜，则开启三通电磁阀门二5的a、b开关和三通电磁阀门一 4的b’、c’开关，关闭两通电磁阀门一10，设定反冲洗左侧石墨烯膜8时间为20s，反冲洗压力为5kpa；污水从污水进水口1进入，通过三角形管道右侧支路经过三通电磁阀门二5流入口型管道，在增压泵压力作用下，依次经过右侧石英砂层7、石墨烯膜8、石英砂层7过滤后，滤后水再经Y形管道三管交汇处直接对左侧石英砂层7和石墨烯膜8进行反冲洗，反冲洗出水经三通电磁阀门一4的b’、c’开关流入三角形底边管道，通过反冲洗出水口23进入集污罐17，此时左侧石墨烯膜8通量达到污染前的通量水平。

反冲洗第二膜过滤管道中的膜，则开启三通电磁阀门一4的a’、b’开关和三通电磁阀门二5的b、c开关，关闭两通电磁阀门一10，设定反冲洗右侧石墨烯膜8时间为20s，反冲洗压力为5kpa；污水从污水进水口1进入，通过三角形管道右侧支路经过三通电磁阀门二5流入Y型管道，在增压泵压力作用下，依次经过右侧石英砂层7、石墨烯膜8、石英砂层7过滤后，滤后水再经Y形管道三管交汇处直接对左侧石英砂层7和石墨烯膜8进行反冲洗，反冲洗出水经三通电磁阀门二5的b、c开关流入三角形底边管道，通过反冲洗出水口23进入集污罐17，此时左侧石墨烯膜8通量达到污染前的通量水平。

污水连续进入，经5min正过滤后，分别反冲洗两侧膜各20s，完成一次处理全过程；然后再进行正过滤过程，进入第二次循环，所述的正过滤与反冲洗两部分连续进行，互不干扰。

所述的集污罐17能收集反冲洗出来的杂质和污染物，防止污染环境，并能对反冲洗装置起一定的防护作用；在正过滤和反冲洗的同时，将反冲洗污水连续提升至污水进水口与正常进入的污水合并进行连续过滤，可以有效消除污水排放、最大程度净化水质。进行30min连续处理后，滤后水悬浮物及COD去除率达到85％。

实施例3

如附图1、附图2、附图5所示，采用四个实施例2中的膜处理单元并联的方式，使四个膜处理单元共同连接于污水进水口1和集水罐14之间。所述的污水处理过程与实施例2基本相同，不同之处在于：

所述石墨烯膜8采用聚丙烯(PP)作为模板，模板目数为1000目，使用真空抽滤法将浓度为0.5mg/mL的铝硅酸钠改性氧化石墨烯分散液涂覆在模板表面而成。

所述的第一膜过滤管道和第二膜过滤管道均包括石墨烯膜8和位于石墨烯膜8上下50 mm处的各一层厚度为50mm的石英砂层7。

正过滤过程为：如附图1，附图5所示，设定正过滤时间为3min，设定增压泵将水压增加至单个管路压力为15kpa；污水中COD浓度为150mg/L，悬浮物浓度为80mg/L，石墨烯膜8经3min正过滤后，膜通量下降15.5％，悬浮物及COD去除率分别为67.12％和85.34％。

所述的反冲洗过程为：设定反冲洗左侧石墨烯膜8时间为30s，反冲洗压力为10kpa；反冲洗第二膜过滤管道中的膜，设定反冲洗右侧石墨烯膜8时间为30s，反冲洗压力为10kpa。

污水连续进入，经3min正过滤后，分别反冲洗两侧膜各30s，完成一次处理全过程；然后再进行正过滤过程，进入第二次循环，所述的正过滤与反冲洗两部分连续进行，互不干扰。

所述的集污罐17能收集反冲洗出来的杂质和污染物，防止污染环境，并能对反冲洗装置起一定的防护作用；在正过滤和反冲洗的同时，将反冲洗污水连续提升至污水进水口与正常进入的污水合并进行连续过滤，可以有效消除污水排放、最大程度净化水质。进行20min连续处理后，滤后水悬浮物及COD去除率达到90％。

为优化管道设置，本实施例中的四个膜处理单元也可以采用以污水进水口所在直线为轴呈C4(旋转)对称的形式分布，或其它可能的方式排布，并不局限于附图5中所示意的排列方式。