超滤技术应用于生活污水处理回用系统

　　0 前言

　　随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，人们对环境质量的要求也逐渐提高，当前多数传统的污水处理技术只注重废水的达标排放，忽略污水的回收利用。而近年来经济发展过程中出现的水资源短缺问题，客观上要求废水能够循环再利用。在这样的背景下，各种新型高效的废水处理技术发展了起来，其中超滤技术在废水处理回用中优势明显，逐步引起人们的关注。

　　1 超滤工艺处理废水的原理及其技术要点

　　1. 1 超滤的基本原理

　　超滤(UltraFiltration，简称UF) 是指溶液在静压差的推动作用下进行的液相分离过程，其分离机理主要是物理的筛分作用。20 世纪70～80 年代随着超滤技术的快速发展，在水处理、食品工程和染料工程等方面应用广泛。

　　超滤分离是在指在对料液施加一定压力后，高分子物质、胶体物质因膜微孔吸附，孔内阻塞截留及膜表面的筛分作用等3 种方式被超滤膜阻止，而水和其它低分子物质通过膜的过程。超滤膜比微滤膜孔径小，在0. 7～7 kg /cm2的压力下，可用于分离直径小于10 μm 的分子和微粒。超滤材料大多数是有机高分子膜，目前无机膜材料也开始制备和应用。

　　1. 2 超滤工艺的技术要点

　　超滤的工作压力一般为0. 1～0. 6 MPa，温度为60 ℃，此时超滤的透过通量为1～500 L/ m2·h，一般情况下为1 ～100 L/m2·h。根据工程使用经验，超滤透过通量的影响因素有料液流速、操作压力、运行温度、运行周期和膜的清洗维护等因素，可通过工艺技术参数的合理选取，使超滤膜保持良好的工作状态，保证出水水质的稳定和可靠。

　　2 超滤工艺在小区中水回用处理工程中的应用

　　超滤技术可以去除生化处理过程中所不能去除的微细颗粒，一般用于污水二级生化处理后的进一步深度处理。超滤技术的利用，克服了传统深度处理技术处理效果不稳定和运行费用高的缺点。在实际应用中，超滤系统作为一项后续处理单元，通过与现行生化处理工艺相结合组成更为高效的处理工艺已进行了不同的工程实践，具备自动化程度高、处理效果稳定、出水水质可靠等优点。超滤工艺与生化处理工艺主要有以下几种结合形式。

　　2. 1 生物接触氧化超滤处理系统

　　生物接触氧化法是小型生活污水处理较早的采用的技术之一，它兼备活性污泥法和生物膜法优点的污水处理技术。其主要构筑物为生物接触氧化池，氧化池内充填填料。生物接触氧化法具有多种净化功能，不仅可以有效地去除有机物，还能达到脱氧和除磷的效果。主体工艺流程为:原污水→初沉池→接触氧化池→二沉池→超滤处理系统→消毒→排放。

　　2. 2 两段活性污泥超滤处理系统

　　两段活性污泥法将污水管道、污水处理厂视为一个污水处理系统。其工艺特点是: 不设初淀池，A 段高负荷，B段低负荷，A、B 两段污泥分别回流，充分利用污水管道中的微生物，为不同时期生长的微生物种群创造良好的环境条件，让其充分发挥作用，该方法耐冲击能力强，处理效果稳定。主体工艺流程为: 原污水→格栅→调节池→A 段接触氧化池→A 段沉淀池→B 段接触氧化池→B 段沉淀池→超滤处理系统→排放。

　　2. 3 厌氧生物滤池超滤处理系统

　　厌氧生物滤池是一种内部装有填料作为微生物载体的厌氧生物膜法处理装置。厌氧微生物附着载体的表面生长，当污水自下而上升式通过载体所构成的固定床层时，在厌氧微生物作用下，污水中的有机物得以厌氧分解，并产生沼气。其工艺流程为: 原污水→调节池→厌氧消化池→氧化沟→沉淀池→超滤处理系统→排放。污水经沉淀池预处理后进人厌氧消化池水解和酸化，提高污水的可生化性，为后续处理创造条件。其主要优点是造价低、管理简单、出水水质好、运行效果稳定。

　　3 污水处理回用中的主要技术问题探讨

　　不同工程具备不同的实际情况，实际选择工艺时，应结合自身的特点，经过多种方案对比，选出综合效益好、可靠、管理简便的处理技术，可从以下几点予以考虑。

　　(1) 污水流量小(50～500 t /d) ，可生化性好，可采用生物膜法处理技术和物化深度处理技术相结合的方式处理。

　　(2) 用地资源紧张，应优先考虑占地少的工艺，设计成地下式或半地下式污水处理站，充分与自然景观相融合以减少占地面积。

　　(3) 选用运行维护管理方便、运行费用低的处理工艺，尽可能提高运行管理自动化程度，减少操作人员变动频繁、技术素质低所带来的影响。

　　(4) 系列化、集成化、模块化的中水回用设备生产技术，尽量使处理设备具备安装简捷、施工工期短、便于维护和利于扩大生产规模等优势。

　　4 超滤技术在污水回用处理中的应用

　　某四星级宾馆在扩建规划改造中，计划将其所排放生活污水收集后进行处理，达标后用于室外景观绿化和厕所冲洗用水。由于该宾馆级别较高，对回用水的水质稳定性要求高，因此选用超滤处理系统进行深度处理，首先经过常规的过滤处理后送入超滤系统，然后再送入回用系统。

　　4. 1 主要技术参数设定

　　(1) 用于污水深度处理的超滤膜为聚丙烯中空纤维膜，该膜微孔平均孔径为0. 1 μm，平均截留分子量8 万左右。

　　(2) KH-UF-4040-PP 膜组件的主要技术参数为:纯水通量分别为1. 2 m3 /h，用于地表水和浅层地下水处理时设计通量分别为0. 75～1. 0 m3 /h，用于污水深度处理，设计单只膜组件的通量为0. 50 m3 /h。设计出水浊度≤0. 2NTU，水利用率大于90%、浓水循环量100%。

　　(3) 为保证超滤膜的长时间运行，在使用过程中，采用定期压缩空气反洗、水反洗和定期化学清洗的反洗工艺。压缩空气反洗的操作压力为0. 20 MPa。反洗频率30～120min /次。每次压缩空气反洗和水反洗的操作完成时间2～3min。化学清洗的周期根据水质不同和季节变化不同。

　　(4) 利用PP 中空纤维膜机械强度比较好和具有一定弹性的优势，采用独特的压缩空气反洗技术，反洗效果非常好。由于膜微孔结构的均匀性，化学稳定性能好，膜的化学清洗流量回复性较好。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

　　4. 2 超滤设备配置

　　根据超滤设备的出水要求，设计出水量为5. 0 m3 /h。生活污水经管道系统收集后首先进入到污水站预处理部分(格栅井、调节池) ，污水中较大的污物和颗粒被格栅栏截后，用污水泵提升至调节池中，污水在池中停留一定时间进行水量的调节和水质的均化，均化后的污水通过污水提升泵打入生物反应池中进行生化反应，污水中的有机物在生物反应池内通过微生物的作用降解; 经生物降解处理后的水进入沉淀池进行泥水分离，剩余污泥排入泥浆池中，沉淀池出水经机械过滤器过滤后，再进入超滤部分，经处理后回用于化学水处理系统。二沉池的剩余污泥通过污泥泵和输送管道输送到电厂的工业废水污泥处理系统。工艺流程见图1。

　　图1 污水回用处理工艺流程

　　该工程于2011 年10 月份安装完毕，该系统经过几个月的调试，现已稳定运行，运行监测结果表明，出水水质稳定可靠，主要污染物含量均明显优于设计指标，处理前后水质对比见表1 所示。

　　表1 处理前后的水质指标对比

　　5 结论

　　超滤技术用在生活污水处理回用系统，技术上可行，处理后水质稳定且出水完全可以满足回用于化学水处理系统的要求，有可观的经济效益，由于减少了外排废水，环保效益也十分明显，具有推广价值。