本发明属于污水处理领域，具体涉及一种污水预处理装置及方法，旨在提升污水的氧化还原电位、增加污水中的溶解氧浓度，以及吸附部分重金属，提高水的活度，有利于微生物的正常生长和代谢。
背景技术：
高浓度污水具有以下几个特征：一是缺氧，污水中的氧浓度几乎为零，导致好氧微生物无法生长；二是氧化还原电位(ORP)非常低，接近-800mV～-1000mV(在经过一定晾晒和通风后能达到-600mV左右)；三是有毒重金属离子浓度高，水的活度低。这几个特点使微生物在污水中很难生长和代谢，导致污水很难被净化。所以在净化之前需要经过一定的预处理。
综合氧化还原电位，是用来反应水溶液中所有物质反应出来的宏观氧化-还原性。ORP越高，氧化性越强，ORP越低，氧化性越弱。电位为正表示溶液显示出一定的氧化性，为负则说明溶液显示出还原性。
各种化学反应，尤其是细胞内的各种生物化学反应都是在特定的ORP范围内发生和完成的。一般来说，好氧微生物生长适宜的ORP为300～400mV。厌氧微生物只能在ORP值-300mV以下才能生长。兼性厌氧微生物在100mV以上时进行好氧呼吸，100mV以下时进行无氧呼吸和发酵作用。
在污水处理过程中，一些被广泛使用的各种工艺，如SBR法、A/A/O法、氧化沟法等，均需利用微生物的代谢反应分解有害物质。因此，为适应微生物的生长代谢反应，污水的ORP值需调整到合适的范围。
传统污水处理工艺中，反应池常采用封闭或曝气的方法降低或提升ORP值。但曝气池占地大，用地成本高，反应时间长。
技术实现要素：
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种污水预处理装置。
本发明的另一目的在于提供一种污水预处理方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种污水预处理装置，其内部由上到下分布六层填料，分别是：
第一层填料是砂；这一层填料的作用是缓冲进水水流的冲击，避免进水水流搅动下方的填料层，影响预处理效果；这一层填料还起到过滤大粒径杂质的作用；
第二层填料是活性炭与二氧化锰的混合物，两者的质量比为(0.4-0.6):1.0；二氧化锰的标准氧化还原电位(E0)是1.23V，污水与之接触反应后氧化还原电位会显著提高；此外，在反应过程中，二氧化锰还会少量放氧，从而提高污水中的氧气浓度；同时微生物与锰离子的作用，可以生成生物锰化合物，形成生物菌膜与锰化合物的复合物，有利于吸附重金属离子；此外，活性炭也可以吸附部分重金属离子，活性炭内部的微小空间作为上述生物菌膜-锰化合物复合物的附着空间；
第三层填料是砂；
第四层填料与第二层相同；
第五层填料是砂与氧化铅的混合物，氧化铅占混合物质量的5-15％；氧化铅的标准氧化还原电位(E0)是-126mV左右，当污水的ORP过低时，使处理后出水的ORP尽量维持在-100mV左右；
第六层填料是木炭渣；
六层填料的总高度不超过1m，每层填料的高度为10-20cm；
所述装置的顶端设有进水口，底部设有带阀门的出水口。
一种污水预处理方法，是将污水加入上述的装置中，污水加满即止，然后等待4-6小时后打开出水口阀门，处理时间过短过长都影响出水溶解氧的浓度；设污水预处理装置的横截面面积为S m2，出水速度应控制在(0.05-0.07)S m3/min，出水太快会影响填料层中生物膜的完整性，影响滤过效果；
每次使用后，要让该装置空置晾晒数小时，有利于填料中气体的交换(使氧气重新进入填料空隙中)；
进水速度不做严格的限定，要求不搅动填料层即可，宜慢不宜快；
预处理后的污水，氧化还原电位在±100mV之间，pH值在5-7之间，可以用于下一步的微生物发酵处理。
上述的装置多次使用后，锰矿(即填料中的二氧化锰)的反应会产生钝化，使反应效果下降。恢复其活性的方法是，采用2％稀盐酸或稀硫酸浸泡1-2小时，活化处理锰矿石后，仍可继续达到稳定的出水效果。
水体的氧化还原电位(ORP)受许多因素影响，如温度，硬度，碱度，pH值等。而二氧化锰是正电位物质。在污水通过本装置时，二氧化锰的氧化作用将使污水氧化还原电位升高，而二氧化锰与污水中微生物反应形成的菌膜同时可吸附重金属离子，并使污水中水的活度提高。在该装置中，木炭渣层主要作用为过滤大颗粒不溶物质和起支撑作用，而氧化铅和二氧化锰层则起到提升污水氧化还原电位的实质作用。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
使用曝气等传统方法提升污水氧化还原电位，曝气时间长达数天，费时又占地。并且，这些技术需要专门规划出一片区域进行操作，也需要进行污泥驯化等工作。同现有技术相比，本发明的装置和方法能够快速地提高污水的氧化还原电位、增加污水中的溶解氧浓度，以及吸附部分重金属，提高水的活度，不需要复杂的操作及技术要求，对于场地的要求也比较低。相比于现有技术，本发明具有更好的经济性与泛用性。
附图说明
图1是本发明装置的示意图；其中，1-进水口，2-第一层填料，3-第二层填料，4-第三层填料，5-第四层填料，6-第五层填料，7-第六层填料，8-出水口。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
一种污水预处理装置，如图1所示，是一个污水处理池或是污水处理筒，其内部由上到下分布六层填料，分别是：
第一层填料2是砂；
第二层填料3是活性炭与二氧化锰的混合物，两者的质量比为(0.4-0.6):1.0；
第三层填料4是砂；
第四层填料5与第二层相同；
第五层填料6是砂与氧化铅的混合物，氧化铅占混合物质量的5-15％；
第六层填料7是木炭渣；
六层填料的总高度不超过1m，每层填料的高度为10-20cm；
所述装置的顶端设有进水口1，底部设有带阀门的出水口8。
以下为使用该装置处理垃圾渗透液污水而使其ORP值升高之实例：
处理前，污水的ORP为-600mV左右，含氧量是0-0.1mg/L。
将污水加入上述的装置中，污水加满即止，然后等待4小时后打开出水口阀门，将预处理后的污水放出；设污水预处理装置的横截面面积为S m2，则出水速度应控制在(0.05-0.07)S m3/min，出水太快处理效果不好。
经检测，预处理后的污水，ORP为-10～39mV，含氧量为3.9～5.1mg/L，pH值是6.5左右。污水得到了较好地预处理，实现了发明目的。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。