CN111620513B - 一种农村生活污水分级处理及再利用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种农村生活污水分级处理及再利用的方法，属于污水处理技术领域。具体包括以下步骤：S1：预处理；S2：膜生物反应处理；S3：复合改性光催化剂的制备；S4：光催化氧化处理；根据不同使用需求，对农村生活污水进行分级处理，其中，进行预处理和膜生物反应处理后的水体可用于灌溉、洗涤、环卫、造景等非饮用功能，在上述基础上对水体进行光催化氧化处理后，可作为饮用水使用，节能减排、生态和社会效益巨大。

Description

一种农村生活污水分级处理及再利用的方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种农村生活污水分级处理及再利用的方法。
背景技术
随着中国在工业社会转型的道路上越走越远，国内真正从事农业的人越来越少，但不可否认的是，中国仍是个农业大国，中国14亿人口，其中有一大半是农村人口。我国农村环境问题日益突出，其中农村的污水逐渐成为重中之重，因此农村的污水处理系统成为农村的迫切需求，然而，农村的污水具有水量不稳定，较分散等特点，因此开发适宜农村地区污水处理的工艺，对农村环境的污水处理具有十分重要的现实意义。
农村生活排放水包括污水和废水，废水一般指厨房炊事用水、沐浴和洗涤用水，污水指便池内排出的水，通常情况下都是污水和废水通过同一管道排放，两者混合直接流向了地面，没有任何有效的处理设施。随雨水冲刷，随地表流入河流、湖沼、沟渠、池塘、水库等地表水体、土壤水和地下水体，废水中有机物含量大且排放量比较大，污染作用很强，对环境会造成了极大的污染，因此，如何将污水和废水处理后进行水资源的可重复利用，也是一个非常重要的问题。
现有的对农村污水处理的方法中，都是将污水处理成统一非饮用标准后排放，并未根据实际需求，对生活污水进行分级处理，处理不彻底，水资源利用不充分，因此，亟需一种对农村生活污水进行分级处理再利用的方法，以满足不同的使用需求。
发明内容
针对现有的技术问题，本发明提供一种农村生活污水分级处理及再利用的方法。
本发明的技术方案是：一种农村生活污水分级处理及再利用的方法，具体包括以下步骤：
S1：预处理
将农村生活污水抽至过滤池中，并过滤出污水中的固体杂质，然后通过抽水泵将过滤后的污水抽至填料塔中，利用填料塔中的填料对污水进行初步除磷除氧后，得到初级处理水体；
S2：膜生物反应处理
将上述初级处理水体抽至膜生物反应器中，利用厌氧、曝气以及好氧的方式对初级处理水体同时进行硝化、反硝化、脱氮处理，然后，通过抽吸泵将上述处理的水体经超滤膜过滤后除去微细悬浮物和细菌，最后，将滤清液经过消毒处理后得到二级处理水体，浓缩液重新进行膜生物反应处理，膜生物反应器硝化能力强，污染物去除率高，出水水质稳定，同时由于膜的过滤作用，生物完全被截留在生物反应器中，实现了水力停留时间和污泥龄的彻底分离，使生物反应器内保持较高的MLSS，处理后的二级处理水体可用于灌溉、洗涤、环卫、造景等非饮用功能；
S3：复合改性光催化剂的制备
S31：分别称取以下重量份的原料：8～10份火山石、15～35份二氧化钛、2～4份异丙醇钛、3～5份3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、4～8份氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒；
S32：用激光雕刻机按常规激光刻蚀方法在上述火山石表面上刻蚀多个均匀且连续分布的微孔，其中，激光输出功率为15～20w，刻蚀时激光发射口与被刻蚀表面的距离为2.0～2.3mm，得到火山石微孔载体，通过在火山石表面刻蚀微孔，并将二氧化钛负载与上述微孔中，避免二氧化钛分散与污水中，难回收，对水体造成二次污染；
S32：取上述重量组分的异丙醇钛分散在无水乙醇和冰醋酸的混合溶液中，搅拌均匀，得到混合液A，其中，异丙醇钛、无水乙醇以及冰醋酸的体积比为1：8～9∶0.2～0.23；
S33：取上述重量组分的3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷和无水乙醇以重量比1∶1的比例混合后，并加入上述混合液A中，调节pH为5～6，继续搅拌，得到混合液B；
S34：将上述重量组分的火山石微孔载体、改性二氧化钛以及氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒超声分散于混合液B中，获得复合改性光催化剂，通过添加氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒和改性二氧化钛均负载与火山石微孔载体上，并使光催化剂具有磁性，而具备磁性的光催化剂的分离回收率高，可实现催化剂与污水的简便快速分离，不会对水体造成二次污染，提高了催化剂的重复利用率；
S4：光催化氧化处理
将步骤S2中得到的二级处理水体抽至光电催化氧化一体化装置中，并向其中添加二级处理水体总重量1～2％的复合改性光催化剂反应2～2.5h，然后调节pH值至9.5～10，最后在光照的条件下，对上述水体分别进行厌氧和好氧处理，去除二级处理水体中的亚硝酸盐和氨氮后得到净化后的水体，通过对二级处理水体进行光催化氧化处理，使处理后的是可作为饮用水使用，实现农村污水的分级处理。
进一步地，所述步骤S1中的填料的具体成分按重量组分计包括：5～12份橡胶粉末、5～8份聚丙烯酰胺水溶液、4～6份膨润土、1～3份马来酸酐、0.4～0.5份叔丁基过氧化氢、0.8～1.2份生物酶，通过上述组分制备的填料，由于的催化作用，使其亲水性能和硝化细菌的硝化能力都有所提升，同时微生物极易吸附在填料上，提高对水中污染物的分解能力和氨氮的去除能力。
进一步地，上述填料的制备方法为：①取上述重量组分的橡胶粉末、膨润土以及马来酸酐混合后球磨1～2h，然后添加至上述聚丙烯酰胺水溶液中，利用微波处理10～15min，超声波振荡1.5～2h，接着向其中加入上述重量组分的叔丁基过氧化氢，混合均匀，然后在温度为150～180℃、压力为0.2～0.4MPa的条件下进行发泡处理，然后放入恒温烘箱中，在110～130℃下熟化15～16h后得到混合物A；②向上述混合物A中添加生物酶，高速搅拌混合均匀即可得到，通过上述方式制备的填料能够促进微生物挂膜，提高硝化细菌的硝化能力和污水处理效率，同时延长熟化复合填料的使用周期。
进一步地，所述氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒的粒径为3～6mm，氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒具备粒径小、磁性强的优点，能够负载与火山石微孔载体上，使光催化剂具备磁性，而易于分离回收。
进一步地，所述步骤S2中膜生物反应器在运行过程中，利用超声波发生器对膜组件进行超声波辐射，其中，超声波频率为35～40KHz，超声波辐射间隔26～28h，在超声波辐射情况下，超声空化所产生的微射流和冲击波等可以促进液流与颗粒的宏观运动，使颗粒从膜的表面脱离，易于被液流带走，避免了颗粒的沉积，降低膜组件污染，延长膜组件的清洗周期，同时，超声处理有利于微生物生长，有利于提高细胞膜通透性，提高微生物同化作用能力，增加微生物浓度，从而提高污水处理效果。
进一步地，将步骤S2中膜生物反应器产生污泥经过资源化处理后制成泥饼，回收利用，通过对污泥进行资源化处理，可有效解决农村污水处理设施产生的剩余污泥，生态和社会效益巨大。
进一步地，所述步骤S31中的二氧化钛为改性二氧化钛，其制备方法为：首先，将纳米二氧化钛颗粒、丙烯酸酯、羟丙基纤维素以及质量分数为5％～35％的乙醇溶液置于容器中混合，其次，调节pH至6～8，35～40kHz超声波分散2～5min，得均匀的二氧化钛复合溶液，通过以丙烯酸酯为粘合剂，增加二氧化钛颗粒与贵金属之间的粘结力，同时，通过以羟丙基纤维素为造孔剂，增加二氧化钛颗粒的表面积，从而增加贵金属的负载量，提高二氧化钛的整体机械强度，提高了二氧化钛催化活性和降解效率，最后，将上述二氧化钛复合溶液离心并干燥后得到二氧化钛复合颗粒，利用光还原沉积法将贵金属负载到二氧化钛复合颗粒上，制得改性二氧化钛。
更进一步地，将步骤S2中产生的污泥制成泥饼的具体过程为：
a：向步骤S2产生的污泥中添加水稀释，稀释后的泥浆浓度为6～8％；
b：向上述泥浆中分别添加聚合氯化铝、火山灰，并在超声波中分散1～1.5h后得到混合浆料，其中，聚合氯化铝和火山灰的质量比为1:20；
c：将上述混合浆料添加至隔膜压滤机中进行机械脱水，得到含水量小于45％的泥饼，然后对泥饼进行干燥脱水即可。
本发明的有益效果是：本发明提供一种农村生活污水分级处理及再利用的方法，具备以下的优点：
(1)本发明根据不同使用需求，对农村生活污水进行分级处理，其中，进行预处理和膜生物反应处理后的水体可用于灌溉、洗涤、环卫、造景等非饮用功能，在上述基础上对水体进行光催化氧化处理后，可作为饮用水使用，节能减排、生态和社会效益巨大。
(2)本发明通过制备亲水性能和硝化能力优良的填料，能够增加微生物在挂膜率，提高硝化细菌的硝化能力，与现有的普通填料相比，对水中污染物的分解能力和氨氮的去除能力都有所提高，同时，该填料的使用周期较长，具有一定的社会效益。
(3)本发明通过对膜生物反应器产生的污泥进行资源化处理，可有效解决农村污水处理设施产生的剩余污泥，减轻生态压力，节能减排。
(4)本发明制备的改性二氧化钛，是通过在普通二氧化钛的基础上，以羟丙基纤维素为造孔剂，增加二氧化钛颗粒的表面积，然后，通过向二氧化钛表面负载贵金属，能够提高二氧化钛的催化活性，提高降级效率，同时，通过添加丙烯酸酯为粘合剂，增加二氧化钛颗粒与贵金属之间的粘结力，提高了改性二氧化钛的整体机械强度，延长使用周期。
具体实施方式
实施例1：一种农村生活污水分级处理及再利用的方法，具体包括以下步骤：
S1：预处理
将农村生活污水抽至过滤池中，并过滤出污水中的固体杂质，然后通过抽水泵将过滤后的污水抽至填料塔中，利用填料塔中陶瓷填料对污水进行初步除磷除氧后，得到初级处理水体；
S2：膜生物反应处理
将上述初级处理水体抽至膜生物反应器中，利用厌氧、曝气以及好氧的方式对初级处理水体同时进行硝化、反硝化、脱氮处理，然后，通过抽吸泵将上述处理的水体经超滤膜过滤后除去微细悬浮物和细菌，最后，将滤清液经过消毒处理后得到二级处理水体，浓缩液重新进行膜生物反应处理，膜生物反应器硝化能力强，污染物去除率高，出水水质稳定，同时由于膜的过滤作用，生物完全被截留在生物反应器中，实现了水力停留时间和污泥龄的彻底分离，使生物反应器内保持较高的MLSS，处理后的二级处理水体可用于灌溉、洗涤、环卫、造景等非饮用功能；
S3：复合改性光催化剂的制备
S31：分别称取以下重量份的原料：9份火山石、25份二氧化钛、3份异丙醇钛、4份3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、6份氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒；
S32：用激光雕刻机按常规激光刻蚀方法在上述火山石表面上刻蚀多个均匀且连续分布的微孔，其中，激光输出功率为18w，刻蚀时激光发射口与被刻蚀表面的距离为2.2mm，得到火山石微孔载体，通过在火山石表面刻蚀微孔，并将二氧化钛负载与上述微孔中，避免二氧化钛分散与污水中，难回收，对水体造成二次污染；
S32：取上述重量组分的异丙醇钛分散在无水乙醇和冰醋酸的混合溶液中，搅拌均匀，得到混合液A，其中，异丙醇钛、无水乙醇以及冰醋酸的体积比为1：9∶0.23；
S33：取上述重量组分的3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷和无水乙醇以重量比1∶1的比例混合后，并加入上述混合液A中，调节pH为5，继续搅拌，得到混合液B；
S34：将上述重量组分的火山石微孔载体、二氧化钛以及氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒超声分散于混合液B中，获得复合改性光催化剂，通过添加氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒和二氧化钛均负载与火山石微孔载体上，并使光催化剂具有磁性，而具备磁性的光催化剂的分离回收率高，可实现催化剂与污水的简便快速分离，不会对水体造成二次污染，提高了催化剂的重复利用率；
S4：光催化氧化处理
将步骤S2中得到的二级处理水体抽至光电催化氧化一体化装置中，并向其中添加二级处理水体总重量1％的复合改性光催化剂反应2.3h，然后调节pH值至10，最后在光照的条件下，对上述水体分别进行厌氧和好氧处理，去除二级处理水体中的亚硝酸盐和氨氮后得到净化后的水体，通过对二级处理水体进行光催化氧化处理，使处理后的是可作为饮用水使用，实现农村污水的分级处理。
实施例2：一种农村生活污水分级处理及再利用的方法，具体包括以下步骤：
S1：预处理
将农村生活污水抽至过滤池中，并过滤出污水中的固体杂质，然后通过抽水泵将过滤后的污水抽至填料塔中，利用填料塔中填料对污水进行初步除磷除氧后，得到初级处理水体，其中，上述填料的具体成分按重量组分计包括：5份橡胶粉末、5份聚丙烯酰胺水溶液、4份膨润土、1份马来酸酐、0.4份叔丁基过氧化氢、0.8份生物酶，上述填料的制备方法为：①取上述重量组分的橡胶粉末、膨润土以及马来酸酐混合后球磨1h，然后添加至上述聚丙烯酰胺水溶液中，利用微波处理10min，超声波振荡1.5h，接着向其中加入上述重量组分的叔丁基过氧化氢，混合均匀，然后在温度为150℃、压力为0.2MPa的条件下进行发泡处理，然后放入恒温烘箱中，在110℃下熟化15h后得到混合物A；②向上述混合物A中添加生物酶，高速搅拌混合均匀即可得到，通过上述方式制备的填料能够促进微生物挂膜，提高硝化细菌的硝化能力和污水处理效率，同时延长熟化复合填料的使用周期；
S2：膜生物反应处理
将上述初级处理水体抽至膜生物反应器中，利用厌氧、曝气以及好氧的方式对初级处理水体同时进行硝化、反硝化、脱氮处理，然后，通过抽吸泵将上述处理的水体经超滤膜过滤后除去微细悬浮物和细菌，最后，将滤清液经过消毒处理后得到二级处理水体，浓缩液重新进行膜生物反应处理，膜生物反应器硝化能力强，污染物去除率高，出水水质稳定，同时由于膜的过滤作用，生物完全被截留在生物反应器中，实现了水力停留时间和污泥龄的彻底分离，使生物反应器内保持较高的MLSS，处理后的二级处理水体可用于灌溉、洗涤、环卫、造景等非饮用功能；
S3：复合改性光催化剂的制备
S31：分别称取以下重量份的原料：8份火山石、15份二氧化钛、2份异丙醇钛、3份3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、4份氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒，其中，氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒的粒径为3mm，氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒具备粒径小、磁性强的优点，能够负载与火山石微孔载体上，使光催化剂具备磁性，而易于分离回收；
S32：用激光雕刻机按常规激光刻蚀方法在上述火山石表面上刻蚀多个均匀且连续分布的微孔，其中，激光输出功率为15w，刻蚀时激光发射口与被刻蚀表面的距离为2.0mm，得到火山石微孔载体，通过在火山石表面刻蚀微孔，并将二氧化钛负载与上述微孔中，避免二氧化钛分散与污水中，难回收，对水体造成二次污染；
S32：取上述重量组分的异丙醇钛分散在无水乙醇和冰醋酸的混合溶液中，搅拌均匀，得到混合液A，其中，异丙醇钛、无水乙醇以及冰醋酸的体积比为1∶8∶0.2；
S33：取上述重量组分的3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷和无水乙醇以重量比1∶1的比例混合后，并加入上述混合液A中，调节pH为5，继续搅拌，得到混合液B；
S34：将上述重量组分的火山石微孔载体、二氧化钛以及氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒超声分散于混合液B中，获得复合改性光催化剂，通过添加氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒和二氧化钛均负载与火山石微孔载体上，并使光催化剂具有磁性，而具备磁性的光催化剂的分离回收率高，可实现催化剂与污水的简便快速分离，不会对水体造成二次污染，提高了催化剂的重复利用率；
S4：光催化氧化处理
将步骤S2中得到的二级处理水体抽至光电催化氧化一体化装置中，并向其中添加二级处理水体总重量1％的复合改性光催化剂反应2h，然后调节pH值至9.5，最后在光照的条件下，对上述水体分别进行厌氧和好氧处理，去除二级处理水体中的亚硝酸盐和氨氮后得到净化后的水体。
实施例3：一种农村生活污水分级处理及再利用的方法，具体包括以下步骤：
S1：预处理
将农村生活污水抽至过滤池中，并过滤出污水中的固体杂质，然后通过抽水泵将过滤后的污水抽至填料塔中，利用填料塔中的填料对污水进行初步除磷除氧后，得到初级处理水体，其中，上述填料的具体成分按重量组分计包括：9份橡胶粉末、6份聚丙烯酰胺水溶液、5份膨润土、2份马来酸酐、0.45份叔丁基过氧化氢、1.1份生物酶，上述填料的制备方法为：①取上述重量组分的橡胶粉末、膨润土以及马来酸酐混合后球磨1.5h，然后添加至上述聚丙烯酰胺水溶液中，利用微波处理13min，超声波振荡1.8h，接着向其中加入上述重量组分的叔丁基过氧化氢，混合均匀，然后在温度为170℃、压力为0.3MPa的条件下进行发泡处理，然后放入恒温烘箱中，在120℃下熟化15.5h后得到混合物A；②向上述混合物A中添加生物酶，高速搅拌混合均匀即可得到，通过上述方式制备的填料能够促进微生物挂膜，提高硝化细菌的硝化能力和污水处理效率，同时延长熟化复合填料的使用周期；
S2：膜生物反应处理
将上述初级处理水体抽至膜生物反应器中，利用厌氧、曝气以及好氧的方式对初级处理水体同时进行硝化、反硝化、脱氮处理，然后，通过抽吸泵将上述处理的水体经超滤膜过滤后除去微细悬浮物和细菌，最后，将滤清液经过消毒处理后得到二级处理水体，浓缩液重新进行膜生物反应处理，膜生物反应器硝化能力强，污染物去除率高，出水水质稳定，同时由于膜的过滤作用，生物完全被截留在生物反应器中，实现了水力停留时间和污泥龄的彻底分离，使生物反应器内保持较高的MLSS，处理后的二级处理水体可用于灌溉、洗涤、环卫、造景等非饮用功能；
S3：复合改性光催化剂的制备
S31：分别称取以下重量份的原料：9份火山石、25份二氧化钛、3份异丙醇钛、4份3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、6份氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒，其中，氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒的粒径为4mm，氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒具备粒径小、磁性强的优点，能够负载与火山石微孔载体上，使光催化剂具备磁性，而易于分离回收；
S32：用激光雕刻机按常规激光刻蚀方法在上述火山石表面上刻蚀多个均匀且连续分布的微孔，其中，激光输出功率为18w，刻蚀时激光发射口与被刻蚀表面的距离为2.2mm，得到火山石微孔载体，通过在火山石表面刻蚀微孔，并将二氧化钛负载与上述微孔中，避免二氧化钛分散与污水中，难回收，对水体造成二次污染；
S32：取上述重量组分的异丙醇钛分散在无水乙醇和冰醋酸的混合溶液中，搅拌均匀，得到混合液A，其中，异丙醇钛、无水乙醇以及冰醋酸的体积比为1∶8.5∶0.22；
S33：取上述重量组分的3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷和无水乙醇以重量比1∶1的比例混合后，并加入上述混合液A中，调节pH为5.5，继续搅拌，得到混合液B；
S34：将上述重量组分的火山石微孔载体、二氧化钛以及氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒超声分散于混合液B中，获得复合改性光催化剂，通过添加氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒和二氧化钛均负载与火山石微孔载体上，并使光催化剂具有磁性，而具备磁性的光催化剂的分离回收率高，可实现催化剂与污水的简便快速分离，不会对水体造成二次污染，提高了催化剂的重复利用率；
S4：光催化氧化处理
将步骤S2中得到的二级处理水体抽至光电催化氧化一体化装置中，并向其中添加二级处理水体总重量1.5％的复合改性光催化剂反应2.3h，然后调节pH值至9.8，最后在光照的条件下，对上述水体分别进行厌氧和好氧处理，去除二级处理水体中的亚硝酸盐和氨氮后得到净化后的水体。
实施例4：一种农村生活污水分级处理及再利用的方法，具体包括以下步骤：
S1：预处理
将农村生活污水抽至过滤池中，并过滤出污水中的固体杂质，然后通过抽水泵将过滤后的污水抽至填料塔中，利用填料塔中的填料对污水进行初步除磷除氧后，得到初级处理水体，其中，上述填料的具体成分按重量组分计包括：12份橡胶粉末、8份聚丙烯酰胺水溶液、6份膨润土、3份马来酸酐、0.5份叔丁基过氧化氢、1.2份生物酶，熟化复合填料的制备方法为：①取上述重量组分的橡胶粉末、膨润土以及马来酸酐混合后球磨2h，然后添加至上述聚丙烯酰胺水溶液中，利用微波处理15min，超声波振荡2h，接着向其中加入上述重量组分的叔丁基过氧化氢，混合均匀，然后在温度为180℃、压力为0.4MPa的条件下进行发泡处理，然后放入恒温烘箱中，在130℃下熟化16h后得到混合物A；②向上述混合物A中添加生物酶，高速搅拌混合均匀即可得到，通过上述方式制备的填料能够促进微生物挂膜，提高硝化细菌的硝化能力和污水处理效率，同时延长熟化复合填料的使用周期；
S2：膜生物反应处理
将上述初级处理水体抽至膜生物反应器中，利用厌氧、曝气以及好氧的方式对初级处理水体同时进行硝化、反硝化、脱氮处理，然后，通过抽吸泵将上述处理的水体经超滤膜过滤后除去微细悬浮物和细菌，最后，将滤清液经过消毒处理后得到二级处理水体，浓缩液重新进行膜生物反应处理，膜生物反应器硝化能力强，污染物去除率高，出水水质稳定，同时由于膜的过滤作用，生物完全被截留在生物反应器中，实现了水力停留时间和污泥龄的彻底分离，使生物反应器内保持较高的MLSS，处理后的二级处理水体可用于灌溉、洗涤、环卫、造景等非饮用功能；
S3：复合改性光催化剂的制备
S31：分别称取以下重量份的原料：10份火山石、35份二氧化钛、4份异丙醇钛、5份3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、8份氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒，其中，氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒的粒径为6mm，氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒具备粒径小、磁性强的优点，能够负载与火山石微孔载体上，使光催化剂具备磁性，而易于分离回收；
S32：用激光雕刻机按常规激光刻蚀方法在上述火山石表面上刻蚀多个均匀且连续分布的微孔，其中，激光输出功率为20w，刻蚀时激光发射口与被刻蚀表面的距离为2.3mm，得到火山石微孔载体，通过在火山石表面刻蚀微孔，并将二氧化钛负载与上述微孔中，避免二氧化钛分散与污水中，难回收，对水体造成二次污染；
S32：取上述重量组分的异丙醇钛分散在无水乙醇和冰醋酸的混合溶液中，搅拌均匀，得到混合液A，其中，异丙醇钛、无水乙醇以及冰醋酸的体积比为1∶9∶0.23；
S33：取上述重量组分的3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷和无水乙醇以重量比1∶1的比例混合后，并加入上述混合液A中，调节pH为6，继续搅拌，得到混合液B；
S34：将上述重量组分的火山石微孔载体、二氧化钛以及氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒超声分散于混合液B中，获得复合改性光催化剂，通过添加氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒和二氧化钛均负载与火山石微孔载体上，并使光催化剂具有磁性，而具备磁性的光催化剂的分离回收率高，可实现催化剂与污水的简便快速分离，不会对水体造成二次污染，提高了催化剂的重复利用率；
S4：光催化氧化处理
将步骤S2中得到的二级处理水体抽至光电催化氧化一体化装置中，并向其中添加二级处理水体总重量2％的复合改性光催化剂反应2.5h，然后调节pH值至10，最后在光照的条件下，对上述水体分别进行厌氧和好氧处理，去除二级处理水体中的亚硝酸盐和氨氮后得到净化后的水体。
实施例5：
本实施例与实施例3基本相同，不同之处在于：
步骤S2中膜生物反应器在运行过程中，利用超声波发生器对膜组件进行超声波辐射，其中，超声波频率为38KHz，超声波辐射间隔27h，在超声波辐射情况下，超声空化所产生的微射流和冲击波等可以促进液流与颗粒的宏观运动，使颗粒从膜的表面脱离，易于被液流带走，避免了颗粒的沉积，降低膜组件污染，延长膜组件的清洗周期，同时，超声处理有利于微生物生长，有利于提高细胞膜通透性，提高微生物同化作用能力，增加微生物浓度，从而提高污水处理效果。
实施例6
本实施例与实施例5基本相同，不同之处在于：
将步骤S2中膜生物反应器产生污泥经过资源化处理后制成泥饼，回收利用，通过对污泥进行资源化处理，可有效解决农村污水处理设施产生的剩余污泥，生态和社会效益巨大；
步骤S2中产生的污泥制成泥饼的具体过程为：
a：向步骤S2产生的污泥中添加水稀释，稀释后的泥浆浓度为7％；
b：向上述泥浆中分别添加聚合氯化铝、火山灰，并在超声波中分散1.3h后得到混合浆料，其中，聚合氯化铝和火山灰的质量比为1:20；
c：将上述混合浆料添加至隔膜压滤机中进行机械脱水，得到含水量为35％的泥饼，然后对泥饼进行干燥脱水即可。
实施例7
本实施例与实施例6基本相同，不同之处在于：
对步骤步骤S31中的二氧化钛进行改性处理，具体过程为：首先，将纳米二氧化钛颗粒、丙烯酸酯、羟丙基纤维素以及质量分数为15％的乙醇溶液按照重量比为4:1:1:10的比例置于容器中混合，其次，调节pH至7，38kHz超声波分散4min，得均匀的二氧化钛复合溶液，通过以丙烯酸酯为粘合剂，增加二氧化钛颗粒与贵金属之间的粘结力，同时，通过以羟丙基纤维素为造孔剂，增加二氧化钛颗粒的表面积，从而增加贵金属的负载量，提高二氧化钛的整体机械强度，提高了二氧化钛催化活性和降解效率，最后，将上述二氧化钛复合溶液离心并干燥后得到二氧化钛复合颗粒，利用光还原沉积法将Ag负载到二氧化钛复合颗粒上，制得改性二氧化钛。
实验例：利用本发明的实施例1-7的方法对我国北方某村庄污水进行处理，处理周期为6个月，每个月末采集进水水样和出水水样，并连续采集6个月，测得进水水质平均指标为：COD 210mg/L，TN 25mg/L、TP 6mg/L、SS 56mg/L，NH3-N 11.5mg/L；测得出水水质平均指标如表1所示：
表1：经实施例1-7处理后的污水水质指标：
Figure BDA0002471380760000141
Figure BDA0002471380760000151
由表1可知，实施例1采用常规的陶瓷填料，实施例2、3、4与实施例1相比，采用了本实施例制备的熟化复合填料，对农村生活污水中的污染物的去除率高于实施例1，其中，实施例3的数据最优，因此，污染物去除率最高；制备复合改性光催化剂时，实施例1～6均采用常规的二氧化钛，而实施例7采用的是本实施例制备的改性二氧化钛，通过增加二氧化钛颗粒的表面积，并在其表面负载贵金属，提高了改性二氧化钛的整体机械强度、催化活性以及降解效率，因此，实施例7对农村生活污水的处理效果最佳。

Claims (4)

1.一种农村生活污水分级处理及再利用的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1：预处理
将农村生活污水抽至过滤池中，并过滤出污水中的固体杂质，然后通过抽水泵将过滤后的污水抽至填料塔中，利用填料塔中填料对污水进行初步除磷除氧后，得到初级处理水体；
S2：膜生物反应处理
将上述初级处理水体抽至膜生物反应器中，利用厌氧、曝气以及好氧的方式对初级处理水体同时进行硝化、反硝化、脱氮处理，然后，通过抽吸泵将上述处理的水体经超滤膜过滤后除去微细悬浮物和细菌，最后，将滤清液经过消毒处理后得到二级处理水体，浓缩液重新进行膜生物反应处理；
S3：复合改性光催化剂的制备
S31：分别称取以下重量份的原料：8～10份火山石、15～35份二氧化钛、2～4份异丙醇钛、3～5份3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、4～8份氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒；
S32：用激光雕刻机按常规激光刻蚀方法在上述火山石表面上刻蚀多个均匀且连续分布的微孔，其中，激光输出功率为15～20w，刻蚀时激光发射口与被刻蚀表面的距离为2.0～2.3mm，得到火山石微孔载体；
S32：取上述重量组分的异丙醇钛分散在无水乙醇和冰醋酸的混合溶液中，搅拌均匀，得到混合液A，其中，异丙醇钛、无水乙醇以及冰醋酸的体积比为1：8～9∶0.2～0.23；
S33：取上述重量组分的3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷和无水乙醇以重量比1∶1的比例混合后，并加入上述混合液A中，调节pH为5～6，继续搅拌，得到混合液B；
S34：将上述重量组分的火山石微孔载体、二氧化钛以及氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒超声分散于混合液B中，获得复合改性光催化剂；
S4：光催化氧化处理
将步骤S2中得到的二级处理水体抽至光电催化氧化一体化装置中，并向其中添加二级处理水体总重量1～2％的复合改性光催化剂反应2～2.5h，然后调节pH值至9.5～10，最后在光照的条件下，对上述水体分别进行厌氧和好氧处理，去除二级处理水体中的亚硝酸盐和氨氮后得到净化后的水体；
所述步骤S1中的填料具体成分按重量组分计包括：5～12份橡胶粉末、5～8份聚丙烯酰胺水溶液、4～6份膨润土、1～3份马来酸酐、0.4～0.5份叔丁基过氧化氢、0.8～1.2份生物酶；
上述填料的制备方法为：①取上述重量组分的橡胶粉末、膨润土以及马来酸酐混合后球磨1～2h，然后添加至上述聚丙烯酰胺水溶液中，利用微波处理10～15min，超声波振荡1.5～2h，接着向其中加入上述重量组分的叔丁基过氧化氢，混合均匀，然后在温度为150～180℃、压力为0.2～0.4MPa的条件下进行发泡处理，然后放入恒温烘箱中，在110～130℃下熟化15～16h后得到混合物A；②向上述混合物A中添加生物酶，高速搅拌混合均匀即可得到；
所述步骤S31中的二氧化钛为改性二氧化钛，其制备方法为：首先，将纳米二氧化钛颗粒、丙烯酸酯、羟丙基纤维素以及质量分数为5％～35％的乙醇溶液置于容器中混合，其次，调节pH至6～8，35～40kHz超声波分散2～5min，得均匀的二氧化钛复合溶液，最后，将上述二氧化钛复合溶液离心并干燥后得到二氧化钛复合颗粒，利用光还原沉积法将贵金属负载到二氧化钛复合颗粒上，制得改性二氧化钛。
2.根据权利要求1所述的一种农村生活污水分级处理及再利用的方法，其特征在于，所述氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒的粒径为3～6mm。
3.根据权利要求1所述的一种农村生活污水分级处理及再利用的方法，其特征在于，所述步骤S2中膜生物反应器在运行过程中，利用超声波发生器对膜组件进行超声波辐射，其中，超声波频率为35～40kHz，超声波辐射间隔26～28h。
4.根据权利要求1所述的一种农村生活污水分级处理及再利用的方法，其特征在于，将步骤S2中膜生物反应器产生污泥经过资源化处理后制成泥饼，回收利用。
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