一种生活污水处理方法和设备与流程

本发明属于生活污水技术领域，具体是一种生活污水的处理方法和设备。

背景技术：

废弃物、污水未经处理或者仅仅部分处理便直接排入地表水体，是造成水污染的一个主要原因。生活污水污染物造成水体中的COD（化学需氧量）、BOD5（生物需氧量）、色度、氮磷数值较高，这些水体处理不达标排放将会对环境造成极大的污染。随着国家对环保越来越重视，生活污水处理的产业发展得到了极大的发展，并且相应的排放标准也在提高。

目前，现有的常用的污水处理工艺主要有生物法和电化学法等。生化法是在一定条件下，利用微生物对生活污水中有机物的分解消化作用，生成对环境无害的二氧化碳和水，从而达到对污水净化的目的；电化学方法主要利用电化学方法对污水中的有机物进行物理去除或直接氧化，降低水中COD及BOD5值，同时产生氧化剂，杀灭水中大肠杆菌。另外，还需对水中余氯进行处理，使其达到排放标准。

长期以来，生活污水的二级生物处理多采用活性污泥法，它是当前世界各国应用最广的一种二级生物处理工艺，具有以下几个特点：一是采用传统的活性污泥法，往往基建费、运行费高，能耗大，管理较复杂，易出现污泥膨胀现象；工艺设备不能满足高效低耗的要求。二是随着污水排放标准的不断严格，对污水中氮、磷等营养物质的排放要求较高，传统的具有脱氮除磷功能的污水处理工艺多以活性污泥法为主，往往需要将多个厌氧和好氧反应池串联，形成多级反应池，通过增加内循环来达到脱氮除磷的目的，这势必要增加基建投资的费用及能耗，并且使运行管理较为复杂。三是活性污泥法产生大量的剩余污泥，需要进行污泥无害化处理，增加了投资。

生物膜法也是生活污水二级生物处理的一种常用方法，但生物膜法的不足之处在于生物膜载体增加了系统的投资；载体材料的比表面积小，反应装置容积有限、空间效率低，在处理城市污水时处理效率低；附着于固体表面的微生物量较难控制，操作伸缩性差；靠自然通风供氧，不如活性污泥供氧充足，容易产生厌氧 。

综合上述分析，现有技术存在结构复杂或者运行费用高、操作不方便、处理效果不达标等诸多问题。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种生活污水处理方法和设备，以解决现有技术存在的结构复杂或者运行费用高、操作不方便、处理效果不达标的问题。

本发明的技术方案是：一种生活污水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）污水预处理：将污水中的粉碎大颗粒粉碎，然后在污水中添加氯化亚铁絮凝剂进行沉降处理；

（2）氧化处理：向经过污水预处理的污水中加入FeMn/AC催化剂，并采用曝气发生装置在污水中产生臭氧微气泡，对污水进行氧化处理；污水经过FeMn/AC与臭氧的共同作用，沉降一段时间，达到排放标准后排出。

所述的步骤（1）中沉降处理的沉降时间为10-25min。

所述的步骤（2）中，检测污水中的臭氧溶液浓度，根据检测的臭氧溶液或气体浓度来调节进气臭氧浓度，从而使效果维持最佳，成本最省。

所述的步骤（2）中，检测臭氧排放口的气态臭氧浓度，当臭氧浓度高于设定值（2-5mg/L）时，使一部分气体返回到曝气池，从而提高臭氧利用率。

所述的FeMn/AC催化剂的制备方法包括：

（1）椰壳活性炭研磨至纳米级别粉末；

（2）烘干；

（3）盐酸处理：将烘干的粉末放入盐酸水溶液中，加热至沸腾并保持一段时间；冷却后用纯水洗至中性；然后烘干。

（4）活化：将烘干后的椰壳炭粉末与氢氧化钾进行充分混合，在氮气保护下进行一次活化，然后置于CO₂气氛中进行二次活化处理，成为椰壳炭AC样品；

（5）称取一定量的椰壳炭AC以及Fe(NO₃)₃·9H₂O和Mn(NO₃)₂，将三者溶解混合于一定体积的水中，置于恒温振荡培养箱中振荡培养一段时间，取出冷却后再烘干；

（6）三次活化：在氮气保护下进行焙烧活化，既得FeMn/AC成品。

所述的步骤（1）和（2）中，将椰壳活性炭置于球磨机中进行球充分球磨，然后放至真空烘箱中于250℃烘干2h；

所述的步骤（3）中，所述的盐酸水溶液的浓度1%-2%wt，加热至沸腾并保持1.5h；然后置于100℃干燥箱中进行烘干；

所述的步骤（4）中，椰壳炭粉末与氢氧化钾的比例为1:1，置于管式炉中在氮气保护下在800℃下进行一次活化处理1h，然后置于600℃CO₂气氛中进行二次活化处理2h；

所述的步骤（5）中，所述的椰壳炭AC、Fe(NO₃)₃·9H₂O以及Mn(NO₃)₂含量分别为：椰壳炭AC95%~99.5%，Fe(NO₃)₃·9H₂O为3.62%~26.2%，Mn(NO₃)₂，Mn(NO₃)₂为1.63%~16.3%，置于恒温振荡培养箱中80℃，100r/min振荡12h，取出冷却，120℃烘箱中烘干；

所述的步骤（6）中，置于400℃下在氮气保护下进行焙烧活化1h。

一种实施所述的生活污水处理方法的设备，其特征在于，主要包括：用于进行所述的污水预处理的污水预处理单元，用于进行氧化处理的氧化处理单元，以及用于将经过污水预处理单元预处理后的污水输送到氧化处理单元的液压泵；

该污水预处理单元A包括：污水入口、粉碎泵、预处理容器、污泥收集腔和污泥排除阀，粉碎泵的入口与污水入口连接，粉碎泵的出口与预处理单元的入口连接，在预处理容器的底部设有锥形的污泥收集腔，在污泥收集腔的底端设有污泥出口并装有污泥排除阀；预处理单元的出口于所述的液压泵的入口连接；

该氧化处理单元包括：臭氧发生器、曝气池和曝气管，曝气池下部的入口与所述的液压泵的出口连接，在该曝气池内设有曝气管，该曝气管的进气口通过臭氧管路与臭氧发生器连接，在该曝气管上装有多个曝气头；在该曝气池的上部设有催化剂添加口和装有排气阀的排气口，在该曝气池的下部设有水出口和排水阀。

在所述的曝气池内装有搅拌器。

在所述的排气口与臭氧发生器之间连接有臭氧回流管，并在该臭氧回流管装有臭氧回流阀；在该排气口内装有臭氧浓度检测仪，用于控制臭氧回流阀的开度。

在所述的曝气池内装有臭氧溶液浓度检测仪，用于控制臭氧发生器的产气量。

所述的曝气管横向设置在该曝气池内，根据曝气池深度，间隔进行分层排布，相邻曝气管的间距从下自上逐层递增，使得每层曝气管之间的臭氧浓度从下自上逐层递减。

本发明的优点是：通过采用新的处理方法，使得生活污水处理方法简单，设备简单、运行条件温和、氧化能力强、杀菌作用强、处理彻底，处理效果更佳，并且减小了系统体积，降低了处理成本。经采用本发明所述生活污水处理系统处理后的污水满足COD、BOD、总磷、色度等指标要求。

附图说明

图1是本发明生活污水处理处理装置的总体构成示意图。

附图标记说明：(1)污水入口；(2)粉碎泵：(3)预处理容器；(4)液压泵；(5)搅拌器；(6)排水阀；（7）水出口；（8）催化剂添加口；（9）污泥收集腔；（10）污泥排除阀；（11）臭氧发生器；（12）臭氧管路；（13）曝气管；（14）臭氧浓度检测仪；（15）排气阀；（16）臭氧回流阀；（17）臭氧溶液浓度检测仪；（18）曝气池；（19）臭氧回流管。

具体实施方式

参见图1，本发明一种生活污水处理设备，主要包括：用于进行所述的污水预处理的污水预处理单元A，用于进行氧化处理的氧化处理单元B，以及用于将经过污水预处理单元A预处理后的污水输送到氧化处理单元B的液压泵4。

该污水预处理单元A包括：污水入口1、粉碎泵2、预处理容器3、污泥收集腔9和污泥排除阀10，粉碎泵2的入口与污水入口1连接，粉碎泵2的出口与预处理单元3的入口连接，在预处理容器3的底部设有锥形的污泥收集腔9，在污泥收集腔9的底端设有污泥出口并装有污泥排除阀10；预处理容器3的出口于所述的液压泵4的入口连接。

其中：氧化处理单元B包括：臭氧发生器11、曝气池18和曝气管13，曝气池18下部的入口与所述的液压泵4的出口连接，在该曝气池18内设有曝气管13，该曝气管13的进气口通过臭氧管路12与臭氧发生器11连接，在该曝气管13上装有多个曝气头。在该曝气池18的上部设有催化剂添加口8和装有排气阀15的排气口，在该曝气池18的下部设有水出口7和排水阀6。在所述的曝气池18内装有搅拌器5。

在所述的排气口与臭氧发生器11之间连接有臭氧回流管19，并在该臭氧回流管19装有臭氧回流阀16；在该排气口内装有臭氧浓度检测仪14，用于控制臭氧回流阀16的开度。

在所述的曝气池18内装有臭氧溶液浓度检测仪17，用于控制臭氧发生器11的臭氧产气量。

所述的曝气管13横向设置在该曝气池18内，根据曝气池18深度，间隔进行分层排布，相邻曝气管13的间距从下自上逐层递增，使得每层曝气管13之间的臭氧浓度从下自上逐层递减。

本发明一种生活污水处理方法（上述设备的工作原理），包括以下步骤：

（1）污水预处理：从污水入口1将污水引入粉碎泵2，将污水中的大颗粒垃圾粉碎，然后向预处理容器3添加氯化亚铁絮凝剂进行沉降预处理（为常规技术），沉降时间为10-25min。沉降处理后的上清液通过液压泵4送入氧化处理单元B进行氧化处理；沉降物沉淀入污泥收集腔9。并经过污泥排除阀10排出预处理容器3。

（2）氧化处理：向氧化处理单元B的曝气池18的污水中加入FeMn/AC催化剂，并采用曝气发生装置在污水中产生臭氧微气泡，对污水进行氧化处理；污水经过FeMn/AC与臭氧的共同作用，沉降一段时间，达到排放标准后排出。

所述的FeMn/AC催化剂的制备方法包括：

（1）椰壳活性炭置于球磨机中进行球充分球磨至纳米级别粉末。

（2）然后放至真空烘箱中于250℃烘干2h，充分除去活性炭表面吸附的水分及易分解的杂质，大大增加比表面积。

（3）盐酸处理：将上述处理后的颗粒状椰壳炭加入至1%-2%wt的盐酸溶液，加热至沸腾并保持1.5h。冷却后用纯水洗至中性，去除灰分及杂质,然后置于100℃干燥箱中进行烘干。

（4）活化：将烘干后的椰壳炭粉末与氢氧化钾按照比例为1:1充分混合，置于管式炉中在氮气保护下在800℃下进行一次活化处理1h；然后置于600℃CO₂气氛中进行二次活化处理2h，成为椰壳炭AC样品。

（5）称取一定量（10g-20g）的椰壳炭AC以及Fe(NO₃)₃·9H₂O和Mn(NO₃)₂，的质量含量分别为：椰壳炭AC95%~99.5%，Fe(NO₃)₃·9H₂O为3.62%~26.2%，Mn(NO₃)₂，Mn(NO₃)₂为1.63%~16.3%，将三者溶解混合于一定体积20ml-30ml的水中，置于恒温振荡培养箱中80℃，100r/min振荡12h，取出冷却，120℃烘箱中烘干。

（6）三次活化：在氮气保护下，置于400℃下进行焙烧活化1h，既得FeMn/AC成品。

本发明的预处理容器3、污泥收集腔9、曝气池18、臭氧管路12、曝气管13、曝气池18以及用于连接的附件（如连接件、三通、弯头、三节可调支架）由环保、耐腐蚀的增强聚丙烯、ABS、UPVC等工程塑料制成。其他金属附件采用不锈钢（喉箍、螺栓）。根据曝气池18形状尺寸充分安装连接管、曝气头以及简单的曝气管调平支架，曝气装置则是由曝气头密布而成，曝气头由高密度聚乙烯管连接。将此装置根据曝气池18的深度，每隔80cm进行分层排布，每层臭氧浓度依下自上逐层递减30%。并且在曝气池内配备臭氧溶液浓度检测仪17，根据臭氧溶液浓度来调节进气臭氧浓度，从而使效果维持最佳，成本最省。排气口处安装气态臭氧浓度检测仪14，当出口臭氧浓度高于3mg/L，使一部分气体返回到曝气池，从而提高臭氧利用率。

本发明采用了FeMn/AC同臭氧的共同作用产生羟基自由基将污水进行无选择性的氧化处理技术，预处理单元添加氯化亚铁絮凝剂进行沉降预处理，上清液通过液压泵流入氧化处理单元，氧化处理单元将FeMn/AC加药口进入污水处理单元，臭氧发生器产生臭氧透过曝气装置产生超微气泡，氧化处理单元的污水经过FeMn/AC+臭氧的共同作用能产生更多的活性物质羟基自由基，能氧化污水中的物质，达到污水处理的指标。本方法处理效果突出，对物质氧化无选择性，氧化能力极强，处理时间短。

本发明的生活污水处理设备，结构简单、运行条件温和、氧化能力强、杀菌作用强、处理彻底，因此，在水的深度处理及对难生物降解的有机废水的处理具有极好的应用前景。

通过本发明的处理方法对生活污水中的COD处理率达到98%以上，BOD去除率达到93%以上，磷的处理效率达到95%以上，色度值去除率达到96%以上。