本發(fā)明屬于生活污水技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種生活污水的處理方法和設(shè)備。

背景技術(shù)：

廢棄物、污水未經(jīng)處理或者僅僅部分處理便直接排入地表水體，是造成水污染的一個主要原因。生活污水污染物造成水體中的COD（化學需氧量）、BOD5（生物需氧量）、色度、氮磷數(shù)值較高，這些水體處理不達標排放將會對環(huán)境造成極大的污染。隨著國家對環(huán)保越來越重視，生活污水處理的產(chǎn)業(yè)發(fā)展得到了極大的發(fā)展，并且相應(yīng)的排放標準也在提高。

目前，現(xiàn)有的常用的污水處理工藝主要有生物法和電化學法等。生化法是在一定條件下，利用微生物對生活污水中有機物的分解消化作用，生成對環(huán)境無害的二氧化碳和水，從而達到對污水凈化的目的；電化學方法主要利用電化學方法對污水中的有機物進行物理去除或直接氧化，降低水中COD及BOD5值，同時產(chǎn)生氧化劑，殺滅水中大腸桿菌。另外，還需對水中余氯進行處理，使其達到排放標準。

長期以來，生活污水的二級生物處理多采用活性污泥法，它是當前世界各國應(yīng)用最廣的一種二級生物處理工藝，具有以下幾個特點：一是采用傳統(tǒng)的活性污泥法，往往基建費、運行費高，能耗大，管理較復(fù)雜，易出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象；工藝設(shè)備不能滿足高效低耗的要求。二是隨著污水排放標準的不斷嚴格，對污水中氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的排放要求較高，傳統(tǒng)的具有脫氮除磷功能的污水處理工藝多以活性污泥法為主，往往需要將多個厭氧和好氧反應(yīng)池串聯(lián)，形成多級反應(yīng)池，通過增加內(nèi)循環(huán)來達到脫氮除磷的目的，這勢必要增加基建投資的費用及能耗，并且使運行管理較為復(fù)雜。三是活性污泥法產(chǎn)生大量的剩余污泥，需要進行污泥無害化處理，增加了投資。

生物膜法也是生活污水二級生物處理的一種常用方法，但生物膜法的不足之處在于生物膜載體增加了系統(tǒng)的投資；載體材料的比表面積小，反應(yīng)裝置容積有限、空間效率低，在處理城市污水時處理效率低；附著于固體表面的微生物量較難控制，操作伸縮性差；靠自然通風供氧，不如活性污泥供氧充足，容易產(chǎn)生厭氧 。

綜合上述分析，現(xiàn)有技術(shù)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜或者運行費用高、操作不方便、處理效果不達標等諸多問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種生活污水處理方法和設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜或者運行費用高、操作不方便、處理效果不達標的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種生活污水處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）污水預(yù)處理：將污水中的粉碎大顆粒粉碎，然后在污水中添加氯化亞鐵絮凝劑進行沉降處理；

（2）氧化處理：向經(jīng)過污水預(yù)處理的污水中加入FeMn/AC催化劑，并采用曝氣發(fā)生裝置在污水中產(chǎn)生臭氧微氣泡，對污水進行氧化處理；污水經(jīng)過FeMn/AC與臭氧的共同作用，沉降一段時間，達到排放標準后排出。

所述的步驟（1）中沉降處理的沉降時間為10-25min。

所述的步驟（2）中，檢測污水中的臭氧溶液濃度，根據(jù)檢測的臭氧溶液或氣體濃度來調(diào)節(jié)進氣臭氧濃度，從而使效果維持最佳，成本最省。

所述的步驟（2）中，檢測臭氧排放口的氣態(tài)臭氧濃度，當臭氧濃度高于設(shè)定值（2-5mg/L）時，使一部分氣體返回到曝氣池，從而提高臭氧利用率。

所述的FeMn/AC催化劑的制備方法包括：

（1）椰殼活性炭研磨至納米級別粉末；

（2）烘干；

（3）鹽酸處理：將烘干的粉末放入鹽酸水溶液中，加熱至沸騰并保持一段時間；冷卻后用純水洗至中性；然后烘干。

（4）活化：將烘干后的椰殼炭粉末與氫氧化鉀進行充分混合，在氮氣保護下進行一次活化，然后置于CO₂氣氛中進行二次活化處理，成為椰殼炭AC樣品；

（5）稱取一定量的椰殼炭AC以及Fe(NO₃)₃·9H₂O和Mn(NO₃)₂，將三者溶解混合于一定體積的水中，置于恒溫振蕩培養(yǎng)箱中振蕩培養(yǎng)一段時間，取出冷卻后再烘干；

（6）三次活化：在氮氣保護下進行焙燒活化，既得FeMn/AC成品。

所述的步驟（1）和（2）中，將椰殼活性炭置于球磨機中進行球充分球磨，然后放至真空烘箱中于250℃烘干2h；

所述的步驟（3）中，所述的鹽酸水溶液的濃度1%-2%wt，加熱至沸騰并保持1.5h；然后置于100℃干燥箱中進行烘干；

所述的步驟（4）中，椰殼炭粉末與氫氧化鉀的比例為1:1，置于管式爐中在氮氣保護下在800℃下進行一次活化處理1h，然后置于600℃CO₂氣氛中進行二次活化處理2h；

所述的步驟（5）中，所述的椰殼炭AC、Fe(NO₃)₃·9H₂O以及Mn(NO₃)₂含量分別為：椰殼炭AC95%~99.5%，F(xiàn)e(NO₃)₃·9H₂O為3.62%~26.2%，Mn(NO₃)₂，Mn(NO₃)₂為1.63%~16.3%，置于恒溫振蕩培養(yǎng)箱中80℃，100r/min振蕩12h，取出冷卻，120℃烘箱中烘干；

所述的步驟（6）中，置于400℃下在氮氣保護下進行焙燒活化1h。

一種實施所述的生活污水處理方法的設(shè)備，其特征在于，主要包括：用于進行所述的污水預(yù)處理的污水預(yù)處理單元，用于進行氧化處理的氧化處理單元，以及用于將經(jīng)過污水預(yù)處理單元預(yù)處理后的污水輸送到氧化處理單元的液壓泵；

該污水預(yù)處理單元A包括：污水入口、粉碎泵、預(yù)處理容器、污泥收集腔和污泥排除閥，粉碎泵的入口與污水入口連接，粉碎泵的出口與預(yù)處理單元的入口連接，在預(yù)處理容器的底部設(shè)有錐形的污泥收集腔，在污泥收集腔的底端設(shè)有污泥出口并裝有污泥排除閥；預(yù)處理單元的出口于所述的液壓泵的入口連接；

該氧化處理單元包括：臭氧發(fā)生器、曝氣池和曝氣管，曝氣池下部的入口與所述的液壓泵的出口連接，在該曝氣池內(nèi)設(shè)有曝氣管，該曝氣管的進氣口通過臭氧管路與臭氧發(fā)生器連接，在該曝氣管上裝有多個曝氣頭；在該曝氣池的上部設(shè)有催化劑添加口和裝有排氣閥的排氣口，在該曝氣池的下部設(shè)有水出口和排水閥。

在所述的曝氣池內(nèi)裝有攪拌器。

在所述的排氣口與臭氧發(fā)生器之間連接有臭氧回流管，并在該臭氧回流管裝有臭氧回流閥；在該排氣口內(nèi)裝有臭氧濃度檢測儀，用于控制臭氧回流閥的開度。

在所述的曝氣池內(nèi)裝有臭氧溶液濃度檢測儀，用于控制臭氧發(fā)生器的產(chǎn)氣量。

所述的曝氣管橫向設(shè)置在該曝氣池內(nèi)，根據(jù)曝氣池深度，間隔進行分層排布，相鄰曝氣管的間距從下自上逐層遞增，使得每層曝氣管之間的臭氧濃度從下自上逐層遞減。

本發(fā)明的優(yōu)點是：通過采用新的處理方法，使得生活污水處理方法簡單，設(shè)備簡單、運行條件溫和、氧化能力強、殺菌作用強、處理徹底，處理效果更佳，并且減小了系統(tǒng)體積，降低了處理成本。經(jīng)采用本發(fā)明所述生活污水處理系統(tǒng)處理后的污水滿足COD、BOD、總磷、色度等指標要求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明生活污水處理處理裝置的總體構(gòu)成示意圖。

附圖標記說明：(1)污水入口；(2)粉碎泵：(3)預(yù)處理容器；(4)液壓泵；(5)攪拌器；(6)排水閥；（7）水出口；（8）催化劑添加口；（9）污泥收集腔；（10）污泥排除閥；（11）臭氧發(fā)生器；（12）臭氧管路；（13）曝氣管；（14）臭氧濃度檢測儀；（15）排氣閥；（16）臭氧回流閥；（17）臭氧溶液濃度檢測儀；（18）曝氣池；（19）臭氧回流管。

具體實施方式

參見圖1，本發(fā)明一種生活污水處理設(shè)備，主要包括：用于進行所述的污水預(yù)處理的污水預(yù)處理單元A，用于進行氧化處理的氧化處理單元B，以及用于將經(jīng)過污水預(yù)處理單元A預(yù)處理后的污水輸送到氧化處理單元B的液壓泵4。

該污水預(yù)處理單元A包括：污水入口1、粉碎泵2、預(yù)處理容器3、污泥收集腔9和污泥排除閥10，粉碎泵2的入口與污水入口1連接，粉碎泵2的出口與預(yù)處理單元3的入口連接，在預(yù)處理容器3的底部設(shè)有錐形的污泥收集腔9，在污泥收集腔9的底端設(shè)有污泥出口并裝有污泥排除閥10；預(yù)處理容器3的出口于所述的液壓泵4的入口連接。

其中：氧化處理單元B包括：臭氧發(fā)生器11、曝氣池18和曝氣管13，曝氣池18下部的入口與所述的液壓泵4的出口連接，在該曝氣池18內(nèi)設(shè)有曝氣管13，該曝氣管13的進氣口通過臭氧管路12與臭氧發(fā)生器11連接，在該曝氣管13上裝有多個曝氣頭。在該曝氣池18的上部設(shè)有催化劑添加口8和裝有排氣閥15的排氣口，在該曝氣池18的下部設(shè)有水出口7和排水閥6。在所述的曝氣池18內(nèi)裝有攪拌器5。

在所述的排氣口與臭氧發(fā)生器11之間連接有臭氧回流管19，并在該臭氧回流管19裝有臭氧回流閥16；在該排氣口內(nèi)裝有臭氧濃度檢測儀14，用于控制臭氧回流閥16的開度。

在所述的曝氣池18內(nèi)裝有臭氧溶液濃度檢測儀17，用于控制臭氧發(fā)生器11的臭氧產(chǎn)氣量。

所述的曝氣管13橫向設(shè)置在該曝氣池18內(nèi)，根據(jù)曝氣池18深度，間隔進行分層排布，相鄰曝氣管13的間距從下自上逐層遞增，使得每層曝氣管13之間的臭氧濃度從下自上逐層遞減。

本發(fā)明一種生活污水處理方法（上述設(shè)備的工作原理），包括以下步驟：

（1）污水預(yù)處理：從污水入口1將污水引入粉碎泵2，將污水中的大顆粒垃圾粉碎，然后向預(yù)處理容器3添加氯化亞鐵絮凝劑進行沉降預(yù)處理（為常規(guī)技術(shù)），沉降時間為10-25min。沉降處理后的上清液通過液壓泵4送入氧化處理單元B進行氧化處理；沉降物沉淀入污泥收集腔9。并經(jīng)過污泥排除閥10排出預(yù)處理容器3。

（2）氧化處理：向氧化處理單元B的曝氣池18的污水中加入FeMn/AC催化劑，并采用曝氣發(fā)生裝置在污水中產(chǎn)生臭氧微氣泡，對污水進行氧化處理；污水經(jīng)過FeMn/AC與臭氧的共同作用，沉降一段時間，達到排放標準后排出。

所述的FeMn/AC催化劑的制備方法包括：

（1）椰殼活性炭置于球磨機中進行球充分球磨至納米級別粉末。

（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雜質(zhì)，大大增加比表面積。

（3）鹽酸處理：將上述處理后的顆粒狀椰殼炭加入至1%-2%wt的鹽酸溶液，加熱至沸騰并保持1.5h。冷卻后用純水洗至中性，去除灰分及雜質(zhì),然后置于100℃干燥箱中進行烘干。

（4）活化：將烘干后的椰殼炭粉末與氫氧化鉀按照比例為1:1充分混合，置于管式爐中在氮氣保護下在800℃下進行一次活化處理1h；然后置于600℃CO₂氣氛中進行二次活化處理2h，成為椰殼炭AC樣品。

（5）稱取一定量（10g-20g）的椰殼炭AC以及Fe(NO₃)₃·9H₂O和Mn(NO₃)₂，的質(zhì)量含量分別為：椰殼炭AC95%~99.5%，F(xiàn)e(NO₃)₃·9H₂O為3.62%~26.2%，Mn(NO₃)₂，Mn(NO₃)₂為1.63%~16.3%，將三者溶解混合于一定體積20ml-30ml的水中，置于恒溫振蕩培養(yǎng)箱中80℃，100r/min振蕩12h，取出冷卻，120℃烘箱中烘干。

（6）三次活化：在氮氣保護下，置于400℃下進行焙燒活化1h，既得FeMn/AC成品。

本發(fā)明的預(yù)處理容器3、污泥收集腔9、曝氣池18、臭氧管路12、曝氣管13、曝氣池18以及用于連接的附件（如連接件、三通、彎頭、三節(jié)可調(diào)支架）由環(huán)保、耐腐蝕的增強聚丙烯、ABS、UPVC等工程塑料制成。其他金屬附件采用不銹鋼（喉箍、螺栓）。根據(jù)曝氣池18形狀尺寸充分安裝連接管、曝氣頭以及簡單的曝氣管調(diào)平支架，曝氣裝置則是由曝氣頭密布而成，曝氣頭由高密度聚乙烯管連接。將此裝置根據(jù)曝氣池18的深度，每隔80cm進行分層排布，每層臭氧濃度依下自上逐層遞減30%。并且在曝氣池內(nèi)配備臭氧溶液濃度檢測儀17，根據(jù)臭氧溶液濃度來調(diào)節(jié)進氣臭氧濃度，從而使效果維持最佳，成本最省。排氣口處安裝氣態(tài)臭氧濃度檢測儀14，當出口臭氧濃度高于3mg/L，使一部分氣體返回到曝氣池，從而提高臭氧利用率。

本發(fā)明采用了FeMn/AC同臭氧的共同作用產(chǎn)生羥基自由基將污水進行無選擇性的氧化處理技術(shù)，預(yù)處理單元添加氯化亞鐵絮凝劑進行沉降預(yù)處理，上清液通過液壓泵流入氧化處理單元，氧化處理單元將FeMn/AC加藥口進入污水處理單元，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧透過曝氣裝置產(chǎn)生超微氣泡，氧化處理單元的污水經(jīng)過FeMn/AC+臭氧的共同作用能產(chǎn)生更多的活性物質(zhì)羥基自由基，能氧化污水中的物質(zhì)，達到污水處理的指標。本方法處理效果突出，對物質(zhì)氧化無選擇性，氧化能力極強，處理時間短。

本發(fā)明的生活污水處理設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單、運行條件溫和、氧化能力強、殺菌作用強、處理徹底，因此，在水的深度處理及對難生物降解的有機廢水的處理具有極好的應(yīng)用前景。

通過本發(fā)明的處理方法對生活污水中的COD處理率達到98%以上，BOD去除率達到93%以上，磷的處理效率達到95%以上，色度值去除率達到96%以上。