一种生活污水处理技术及系统技术领域
本发明涉及生活污水处理技术的领域，特别是指一种生活污水处理技术及其所用的处理系统。
背景技术
随着科技和信息的不断发展，城镇化也得到了不断推进，生活污水排放量逐年增加，造成水体环境污染日趋严重。生活污水污染物主要是有机物，如淀粉、脂肪、蛋白质、纤维素、糖类、矿物油等，造成水体中的COD（化学需氧量）及BOD5（生物需氧量）数值较高，这些水体的不处理或不达标排放将会对环境造成极大的污染。
目前国内外对生活污水处理技术主要为生化法（活性污泥法、MBR法）和电化学法。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。
生化法处理技术及系统虽然应用数量较多，但存在处理装置体积大、无法处理灰水、抗水力负荷变化性差、需要专人负责维护培养细菌等缺点。电化学法处理技术主要采用电解技术对污水进行处理，该技术处理效果稳定，自动化程度高；但是，由于电极材料的限制，对有机物的分解效率高仍需进一步提高。
发明内容
本发明提出一种生活污水处理技术及系统，解决了现有技术中生活污水处理工艺复杂、处理效率差、达不到排放标准要求的问题。
本发明的一种生活污水处理技术，其技术方案是这样实现的：包括以下步骤：（1）预处理：对生活污水进行盐度调节，得盐度至少为8PSU的生活污水；（2）电絮凝处理：将步骤（1）所得生活污水进行电絮凝处理，电絮凝的电流密度为10-20mA/cm2，电絮凝时间为10-15min，得上层清液和固体沉淀物；（3）电解处理：将步骤（2）所得上层清液进行电解处理，电解的电流密度为20-29mA/cm2，电解时间为5-15s，得含氧化剂的污水；（4）消氯及有机物深度处理：向步骤（3）所得含氧化剂的污水中通入气体，气体压力为3-5bar，采用紫外灯进行照射，紫外灯的辐射强度为20-150mJ/cm2，照射时间为1-8min。
优选地，所述步骤（1）中预处理还包括粉碎工序，先对生活污水进行粉碎处理，再采用盐度调节剂进行盐度调节；所述盐度调节剂为海水、氯化钠溶液、氯化钾溶液、氯化钙溶液中的一种或几种；所述盐度调节剂与所述污水的体积比至少为1:3。
具体地，所述步骤（4）中气体为空气、氧气、氮气、氦气、氖气、氩气中一种或几种；所述步骤（3）中含氧化剂的污水中氧化剂为次氯酸、次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸钙中一种或几种。
进一步地，所述步骤（3）中，电解处理的阳电极为金属氧化物，其阴电极为钛板或哈氏合金板；所述步骤（2）中，电絮凝处理的电极为金属板，所述金属板为铝板、铁板、不锈钢板中的一种。
本发明的一种生活污水处理系统，其技术方案是这样实现的：包括电絮凝单元和电解单元，所述电絮凝单元通过管道与所述电解单元连接，所述电絮凝单元还连接有盐度调节装置，所述电解单元通过管道连接有深度处理单元；所述深度处理单元包括反应器，所述反应器通过进水管与所述电解单元连接，所述反应器还设有出水管，所述进水管上设有第一水泵和第一阀门，所述出水管上设有第二水泵和第二阀门，所述反应器还通过第三阀门连接有气体压缩机，所述反应器内设有紫外灯管，所述紫外灯管的外部套设有石英套管。
具体地，所述气体压缩机为空气压缩机，所述反应器内还设有液位传感器和压力传感器，所述压力传感器电连接有控制柜，所述控制柜还分别与所述液位传感器、所述第三阀门、所述第二阀门、所述第一阀门、所述第二水泵和所述第一水泵电连接；所述深度处理单元还包括第一收集罐，所述第一收集罐位于所述电解单元与所述反应器之间。
进一步地，所述电解单元包括第二收集罐和电解池，所述第二收集罐与所述电絮凝单元连接，所述第二收集罐通过第三水泵与所述电解池连接。
进一步地，所述电絮凝单元包括第三收集罐和电絮凝池，所述第三收集罐通过粉碎泵与所述电絮凝池连接，所述电絮凝池与所述第二收集罐连接。
进一步地，所述盐度调节装置位于所述粉碎泵与所述电絮凝池之间，所述盐度调节装置包括第四收集罐和第四水泵；所述电絮凝池的底部呈漏斗型，所述电絮凝池与所述第二收集罐之间设有过滤器。
更进一步地，所述第三收集罐、所述电絮凝池、所述第二收集罐和所述第一收集罐的顶部均设有安全阀，其底部均设有排污阀；所述第三收集罐和所述第二收集罐内均设有液位开关，所述液位开关、所述排污阀、所述安全阀均与所述控制柜电连接。
本发明的有益效果：本发明将电絮凝处理、电解处理、消氯及有机物深度处理进行有机结合，通过电絮凝处理实现了污水的初步处理，通过电解处理实现了污水的再次处理并产生了次氯酸盐类氧化剂，从而在深度处理工序中利用次氯酸盐自身的强氧化性及其在紫外线照射下产生的·OH和[O]在气体压力的协同作用下大幅度提高系统的氧化性能，从而完成了对污水中有机物的高度深化处理；进一步降低了处理后污水中的有机物，大幅度提高了处理后污水的水质，处理后污水中的COD、BOD5、TSS、总磷和总氮在较短时间内均明显降低，排放水体总余氯含量为零，不会造成二次污染，水中耐热大肠杆菌数量也为零，处理效率高，特别适合于船舶生活污水的处理；克服了现有生化法处理技术和电化学法处理技术存在工艺复杂、处理效率差和达不到排放标准的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个实施例的平面结构示意图；
图中：1-反应器；11-第一水泵；12-第一阀门；13-第二阀门；14-第二水泵；15-紫外灯管；16-压力传感器；17-液位传感器；2-气体压缩机；21-第三阀门；3-第一收集罐；4-电解池；41-第三水泵；5-第二收集罐；51-第一液位开关；6-控制柜；7-电絮凝池；8-第三收集罐；81-第二液位开关；82-粉碎泵；9-第四收集罐；91-第四水泵；10-污泥池。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明的生活污水处理技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明的生活污水处理技术，取第一种船舶生活污水，测定其BOD5、TSS、耐热大肠杆菌、COD、pH值、余氯、总磷和总氮八项指标，采用海水作为盐度调节剂调节污水的盐度对污水进行预处理，海水与污水的体积比为1:3，预处理后得盐度为8PSU的生活污水；然后，对上述污水进行电絮凝处理，电絮凝的电流密度为10mA/cm2，电絮凝时间为10min，得上层清液和固体沉淀物；接着，对上述上层清液进行电解处理，电解的电流密度为29mA/cm2，电解时间为5s，得含氧化剂的污水；最后，向上述含氧化剂的污水中通入空气，使空气压力为3bar，采用紫外灯对其进行照射，紫外灯的辐射强度为20mJ/cm2，照射时间为8min；照射完毕后，测定处理后污水中的BOD5、TSS、耐热大肠杆菌、COD、pH值、余氯、总磷和总氮八项指标，试验结果如表1所示。当然，盐度调节剂也可以为氯化钠溶液、氯化钾溶液、氯化钙溶液中的一种或几种；含氧化剂的污水中氧化剂相应地为次氯酸、次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸钙中一种或几种。
对比实施例1
取实施例1相同的船舶生活污水，采用与实施例1相同的盐度调节剂，在相同的盐度、电絮凝电流密度、电絮凝时间、电解电流密度、电解时间、紫外灯的辐射强度和照射时间，但是，不通空气加压的情况下，进行对比试验，记作对照样1，试验结果如表1所示。
对比实施例11
取实施例1相同的船舶生活污水，采用与实施例1相同的盐度调节剂，在相同的盐度、电絮凝电流密度、电絮凝时间、电解电流密度、电解时间下，采用现有的电絮凝和电解相结合的污水处理技术，进行对比试验，记作对照样11，试验结果如表1所示。
表1第一种船舶污水处理技术对照表
实施例2
本发明的生活污水处理技术，取第二种船舶生活污水，测定其BOD5、TSS、耐热大肠杆菌、COD、pH值、余氯、总磷和总氮八项指标，首先对生活污水进行粉碎处理，再采用氯化钠溶液作为盐度调节剂调节污水的盐度，完成污水的预处理，氯化钠溶液与污水的体积比为1:2，预处理后得盐度为15PSU的生活污水；然后，对上述污水进行电絮凝处理，电絮凝的电流密度为15mA/cm2，电絮凝时间为12min，得上层清液和固体沉淀物；接着，对上述上层清液进行电解处理，电解的电流密度为25mA/cm2，电解时间为10s，得含氧化剂的污水；最后，向上述含氧化剂的污水中通入氧气，使氧气压力为4bar，然后，采用紫外灯对其进行照射，紫外灯的辐射强度为90mJ/cm2，照射时间为5min；照射完毕后，测定处理后污水中的BOD5、TSS、耐热大肠杆菌、COD、pH值、余氯、总磷和总氮八项指标，试验结果如表2所示。当然，这里也可以通入氦气、氖气、氩气、氮气中的一种，或者氧气和空气的混合气体，氧气和氦气的混合气体，以及这几种气体的其它混合物。
表2第二种船舶污水处理技术对照表
对比实施例2
取实施例2相同的船舶生活污水，采用与实施例2相同的盐度调节剂，在相同的盐度、电絮凝电流密度、电絮凝时间、电解电流密度、电解时间、紫外灯的辐射强度和照射时间，但是，不通氧气进行加压的情况下，进行对比试验，记作对照样2，试验结果如表2所示。
对比实施例22
取实施例2相同的船舶生活污水，采用与实施例2相同的盐度调节剂，在相同的盐度、电絮凝电流密度、电絮凝时间、电解电流密度、电解时间下，采用现有的电絮凝和电解相结合的污水处理技术，进行对比试验，记作对照样22，试验结果如表2所示。
实施例3
本发明的生活污水处理技术，取第三种船舶生活污水，测定其BOD5、TSS、耐热大肠杆菌、COD、pH值、余氯、总磷和总氮八项指标，首先采用盐度调节剂调节污水的盐度，完成污水的预处理，预处理后得盐度为25PSU的生活污水；然后，对上述污水进行电絮凝处理，电絮凝的电流密度为20mA/cm2，电絮凝时间为15min，得上层清液和固体沉淀物；接着，对上述上层清液进行电解处理，电解的电流密度为20mA/cm2，电解时间为15s，得含氧化剂的污水；最后，向上述含氧化剂的污水中通入气体，使气体压力为5bar，然后采用紫外灯对其进行照射，紫外灯的辐射强度为150mJ/cm2，照射时间为1min；照射完毕后，测定处理后污水中的BOD5、TSS、耐热大肠杆菌、COD、pH值、余氯、总磷和总氮八项指标，试验结果如表3所示。这里电解处理的阳电极为金属氧化物，其阴电极为钛板或哈氏合金板；电絮凝处理的电极为金属板，金属板为铝板、铁板、不锈钢板中的一种。
对比实施例3
取实施例3相同的船舶生活污水，采用与实施例3相同的盐度调节剂，在相同的盐度、电絮凝电流密度、电絮凝时间、电解电流密度、电解时间、紫外灯的辐射强度和照射时间，但是，不通气体加压的情况下，进行对比试验，记作对照样3，试验结果如表3所示。
对比实施例33
取实施例3相同的船舶生活污水，采用与实施例3相同的盐度调节剂，在相同的盐度、电絮凝电流密度、电絮凝时间、电解电流密度、电解时间下，采用现有的电絮凝和电解相结合的污水处理技术，进行对比试验，记作对照样33，试验结果如表3所示。
表3第三种船舶污水处理技术对照表
由表1、表2和表3可以看出，现有的生活污水处理技术（包括不通气体污水处理技术以及电絮凝与电解结合的污水处理技术）中，要么处理后污水的COD、BOD5、TSS、耐热大肠杆菌、总磷和总氮不能达到国际海事组织（IMO）最新修订的MEPC.227(64)决议规定的排放标准的要求，要么处理后污水的COD、BOD5含量仍在该排放标准的边缘；随着人们对环保意识的逐渐增强，国际海事组织对污水排放指标的要求也会越来越严格，这种污水处理技术必将满足不了国际海事组织对污水排放标准的要求。本发明通过将电絮凝处理、电解处理和深度处理进行有机结合，在对生活污水特别是船舶生活污水的处理效果明显；在较短的处理时间即1-8min内，COD和BOD5分别达到了35mg/L和10mg/L以下，TSS、总磷和总氮也分别降低至20mg/L、0.6mg/L和10mg/L以下；而且，排放水体中总余氯含量为零，不会造成二次污染，耐热大肠杆菌数量也为零；经本发明的方法处理后的船舶生活污水的各项指标均符合即将实施的MEPC.227(64)决议的排放要求，并可以满足国际海事组织进一步发展的要求。
下面将结合具体附图，对本发明的一种生活污水处理系统的技术方案进行清楚、完整地描述。
参阅附图1，本发明包括电絮凝单元和电解单元，电絮凝单元通过管道与电解单元连接，电絮凝单元还连接有盐度调节装置，电解单元通过管道连接有深度处理单元；深度处理单元包括反应器1，反应器1通过进水管与电解单元连接，反应器1还设有出水管，进水管上设有第一水泵11和第一阀门12，出水管上设有第二水泵14和第二阀门13，反应器1还通过第三阀门21连接有气体压缩机2，反应器1内设有紫外灯管15，紫外灯管15的外部套设有石英套管。本实施例中，气体压缩机2为空气压缩机，反应器1内还设有液位传感器17和压力传感器16，压力传感器16电连接有控制柜6，控制柜6还分别与液位传感器17、第三阀门21、第二阀门13、第一阀门12、第二水泵14和第一水泵11电连接；为了简洁起见，图1中未示出电线的连接情况。生活污水先经过电絮凝单元进行絮凝和沉淀，除去污水中悬浮固体及其不溶性有机物，降低污水中的COD、BOD5、TSS、总磷及总氮；然后，进入电解单元进行电解处理，电解时污水中自动产生了次氯酸盐类氧化剂，污水中大部分有机物在电极的作用下被直接氧化为二氧化碳和水，使污水中的COD、BOD5及总氮进一步降低，生成的次氯酸盐对污水中的大肠杆菌进行杀灭；最后，进入深度处理单元，在紫外灯管15、气体加压和次氯酸盐的综合作用下，深度氧化污水中的有机物，使处理后的污水各项指标均达到排放标准的要求。
本实施例中，深度处理单元还包括第一收集罐3，第一收集罐3位于电解单元与反应器1之间。第一收集罐3用于对电解单元处理后的污水进行暂时收集和储存，第一收集罐3的设置方便了反应器1的控制和操作。
另外，本实施例中，电解单元包括第二收集罐5和电解池4，第二收集罐5与电絮凝单元连接，第二收集罐5通过第三水泵41与电解池4连接，电解池4与第一收集罐3连接；电解池4内设有金属氧化物阳电极和导电惰性阴电极。第二收集罐5用于对电絮凝单元处理后的污水进行收集和储存，并向电解池4进行供水。在电解池4内具有一定盐度的污水在阴极和阳极发生电化学反应产生次氯酸盐，同时，污水与电极表面直接接触，水中大部分有机物在电极的作用下被直接氧化为二氧化碳和水。
同时，本实施例中，电絮凝单元包括第三收集罐8和电絮凝池7，第三收集罐8通过粉碎泵82与电絮凝池7连接，电絮凝池7与第二收集罐5连接；电絮凝池7内设有金属板电极，金属板电极为铝板电极、铁板电极或不锈钢板电极中的一种；电絮凝池7的底部呈漏斗型，电絮凝池7与第二收集罐5之间可以设有过滤器。第三收集罐8用于对生活污水进行收集和储存，并对电絮凝池7进行供水；在电絮凝池7的阳极在电化学作用下产生铝离子或亚铁离子（Al3+或Fe2+），铝离子与水中的氢氧根（OH-）结合生成氢氧化铝絮状物（Al(OH)3），亚铁离子生成后被氧化为铁离子（Fe3+），铁离子与水中的氢氧根（OH-）结合生成氢氧化铁絮状物（Fe(OH)3），该絮状物吸附污水中悬浮固体及其不溶性有机物并将其从水中沉淀下来。
盐度调节装置是用于调整污水中的盐度的，特别是氯盐的浓度，主要是指氯化钠的质量浓度，盐度调节装置位于粉碎泵82与电絮凝池7之间，盐度调节装置包括第四收集罐9和第四水泵91，第四收集罐9内设有海水或氯化钠溶液，也可以是氯化钙溶液或氯化钾溶液，当然，还可以在污水中直接添加氯化钠、氯化钾或氯化钙固体。
参阅附图1，第三收集罐8、电絮凝池7、第二收集罐5和第一收集罐3的顶部均设有安全阀，安全阀用于排放相应设备内的气体，其底部均设有排污阀，排污阀用于排出相应设备内的污泥，将所有的污泥进行收集、汇总并储存在污泥池10内，图1中箭头方向代表流体的流动方向，流体即污水、气体和污泥。污泥池10的设置，方便对处理后形成的污泥进行定期脱水和打包，并运送至岸上进行下一步处理，特别适合于船舶生活污水的处理。
第三收集罐8和第二收集罐5内均设有液位开关，第三收集罐8内的是第二液位开关81，第二收集罐5内的是第一液位开关51，液位开关、排污阀、安全阀均与控制柜6电连接，图中未示出，从而利用控制柜6对整个污水处理系统进行控制，提高了该系统的自动化程度，使操作方便，省时省力。
工作原理：通过第三收集罐8收集生活污水，在控制柜6的作用下，粉碎泵82对生活污水进行粉碎并在第四收集罐9和第四水泵91的作用下调节污水的盐度，所得具有一定盐度的污水被输送至电絮凝池7，污水在电絮凝池7内进行电絮凝和沉淀，电絮凝池7内沉淀后的固体由其底部的排污阀排出，上层清液从电絮凝池7溢流至第二收集罐5；第二收集罐5内的污水在第三水泵41的作用下，被输送至电解池4，在电解池4内完成电解处理，水中大部分有机物在电极的作用下被直接氧化为二氧化碳和水，电解时污水中还产生了次氯酸盐，电解完毕之后，污水流进第一收集罐3；第一收集罐3内的污水在第一水泵11和第一阀门12的作用下被输送至反应器1，通过气体压缩机2对反应器1进行加压处理，并开启紫外灯管15对污水进行照射，深度氧化污水中的有机物，完成污水的消氯及有机物的深度处理；经过反应器1处理后的污水由第二水泵14和第二阀门13直接进行排放。
因此，与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将电絮凝处理、电解处理和深度处理进行有机结合，通过电絮凝处理实现了污水的初步处理，通过电解处理实现了污水的再次处理并产生了次氯酸盐类氧化剂，从而在深度处理工序中利用次氯酸盐自身的强氧化性及其在紫外线照射下产生的·OH和[O]在气体压力的协同作用下大幅度提高系统的氧化性能，从而完成了对污水中有机物的深度处理；进一步降低了处理后污水中的有机物，大幅度提高了处理后污水的水质，处理后污水中的COD、BOD5、TSS、总磷和总氮在较短时间内均明显降低，排放水体总余氯含量为零，不会造成二次污染，水中耐热大肠杆菌数量也为零，处理效率高，特别适合于船舶生活污水的处理；克服了现有生化法处理技术和电化学法处理技术存在工艺复杂、处理效率差和达不到排放标准的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。