随着科技的发展与社会的进步，城市化、现代化进程与水资源短缺、水资源污染之间的矛盾已经日益突出。污水回用是通过二级处理与深度处理，去除污水中对人们生产生活有害部分将污水转化为可重新利用的清洁水的一种有效的废物资源化途径。但目前，回用水处理成本高，政策与设施与技术发展不匹配等因素限制了回用水研究的发展。探索高质量低成本的中水回用工艺势在必行。而膜处理工艺具有占地面积小、绿色无污染、处理效率高等优势，将膜处理工艺应用于中水回用是存在技术上的可行性的。
　　本研究将通过双膜法(超滤-纳滤)处理污水厂二级出水，并设计不同的预处理方案优化双膜法处理效果，探究双膜法的水质优化效果与膜污染情况，分析污染物去除特征与膜污染模型。首先进行小试实验考察除污染效能与膜污染，进而通过对中试装置的长期运行，考察双膜法应用于实际生活污水处理时的处理效果与工艺稳定性。系统评估双膜法应用于实际污水处理的可行性。
　　小试水质处理结果表明，超滤对浊度以及微生物指标的去除率较高，但对于常规指标与金属离子去除率较差。投加工业硫酸铝进行混凝强化可以优化TP去除，但出水中金属离子浓度增加；投加粉末活性炭进行吸附强化能有效优化COD去除。纳滤对有机物、TP与金属离子的去除效果显著，并且能够有效去除水体中的钙镁等硬度离子。
　　小试膜污染分析结果表明，采用混凝剂与吸附剂进行预处理均对膜污染有控制作用，超滤膜阻力曲线实际上趋近于1/J-et的对数曲线，滤饼层污染占主导。而纳滤膜污染与进水有机物和金属离子含量均呈现相关关系，推测金属离子在纳滤膜与有机物之间起到架桥作用将有机物吸附于纳滤膜表面。纳滤膜污染实际上是基于金属离子-有机物复合作用。
　　中试运行结果表明，在长期处理实际生活污水的工况下，双膜法表现出了对水质波动的良好适应性。超滤处理出水达到景观用水级别，纳滤出水达到地下水回灌水(井灌)级别。后续能耗分析与成本计算表明，空白运行污水处理电力与投药约为0.478元/t，混凝预处理为0.486元/t，吸附预处理为0.728元/t(含二级处理)。采用双膜法应用于实际高品质污水回用具有技术上的可行性，具有巨大的生态效益与社会效益。