城市粪便处理技术及方法

城市粪便处理技术及方法

王士芬Ξ　夏群ΞΞ

摘要　对国内外粪便处理技术进行了分析评价,提出了为适合国情应采用的适宜的粪便处理技术。

关键词　粪便处理技术 分析评价 适宜技术

T echnology and Means of U rb an Ni ght Soil T reatm ent.Wang ShifenΞ,School of Environmental Science and Engineering,T ongji University,200092　Shanghai.X ia QunΞΞ,Anhui Province Huainan City Planing& Design Institute

Abstract　The comprehensive analytical evaluation about night s oil treatment technology is given in this paper on the base of technology analytical,then get a conclusion that the suitable technology should be adopted in our country.

K ey w ords　T reatment technology of night s oil Analytical evaluation Suitable technology

人口的增多及高度集中使得城市粪便的产量不断增加,这些粪便在过去大多作为肥料直接运往农村,而目前在能带来显著经济效益的化学肥料的冲击下,粪便在农村的使用量日渐萎缩。虽然,在环保呼声及土地肥力因大量使用化学肥料而衰退的情况下,粪便作为有机肥料的使用有所抬头,但依然举步维艰。因而,采用适宜的技术对粪便进行管理与处理不但对保护环境有着重大的意义,而且对保证人民的健康也有着深远的意义。Ξ

1　粪便处理的意义ΞΞ

1.1　城市粪便经过处理达到了无害化卫生指标,消除了粪便中病源微生物的恶性循环,从而有利于人民的身体健康,有效的控制了对环境的污染,促进了精神文明建设。

1.2　发酵过程产生的沼气可以作为能源燃烧,提供维持高温发酵所需要的热量,从而减少了运行费用。

1.3　处理后的粪便作为有机肥施入农田,可增加土壤有机质含量。

2　国内外处理粪便的方法

当前国内外处理粪便的方法很多,较为常见的有,生物法:厌氧发酵、好氧发酵;化学法:药物混凝沉淀;高压高温法:湿式氧化处理;高温堆肥法:粪便污泥自然处理法等。

2.1　生物法:

2.1.1　厌氧发酵处理:厌氧发酵是一个复杂的生物学过程;粪便中碳水化合物、脂肪及蛋白质等,在缺氧的条件及微生物的作用下,有机物可转化为甲烷。

在厌氧阶段发酵处理过程中,根据温度的差异可分为:常温厌氧发酵(即低温厌氧发酵);中温厌氧发酵,一般温度控制在36℃～38℃;高温厌氧发酵其温度一般控制在52℃～55℃。

2.1.2　好氧处理法:利用好氧菌进行发酵的过程,称之为好氧发酵。好氧处理规模小时,可只做最终稀释后曝气、沉淀;中等以上规模,经过前处理和二次稀释后,可按标准活性污泥法进行处理。二次处理就是厌氧处理。

好氧发酵的速度较厌氧发酵快得多,但它需要大容量的消化槽。同时处理过程中需要大量氧气,因此要消耗大量的能量。

2.2　化学法:

在粪便中加入适量化学药剂,使粪便发生絮凝作用,并通过沉淀分离成液体和脱水污泥。该处理法的最大特点是:粪便在较短的时间内形成固液分离。其不足之处在于:操作复杂,机械设备数量较多;分离出的液体BOD在5000mg/L左右,比厌氧发酵槽的脱离液2500mg/L要高得多。另外,其基建费及日常运行管理费用也较其它方法要高。

随化学药剂的种类(如铁盐、石灰等)和投入方式的不同,其设备也不尽相同。药剂的投加设备

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ΞΞ安徽省淮南市城市规划设计院

收稿日期:1999—09—29

同济大学环境科学与工程学院,200092　上海市四

平路1239号

有湿式和干式两种。湿式反应因混合均匀,所以效果较佳。投加添加剂的量,以粪便处理量的0.2%～2%为宜。

2.3　高温高压处理法(湿式氧化法):

粪便中的有机物,在高温高压的条件下,经过约1h连续不断地氧化分解可达到较好的处理效果。此种方法的关键在于反应塔的设计,它的容量,应根据粪便的发热量、反应速度和氧化的程度来确定。

2.4　高温堆肥法:

将粪便按一定比例掺入垃圾中,应用高温堆肥的方法进行处理。若垃圾中含氮量较高,则不宜采用此法。

2.5　化粪池处理:

在中小城市及农村由于生活污水的处理,粪便收集、处理完全管道化比较困难,小型化粪池就成为单元住宅最普遍且必须配置的设施。化粪池的功能是接收、储存家庭生活污水。池内分为漂浮层、淤泥层和中间清水层3个区域。清水可采用污水灌溉的方式作最终处理。用作灌溉的污水通过蒸发和渗透消化对环境污染不大,但可降低总废物的清运量。当前由于化工产品的广泛使用,家庭生活污水的成分日趋复杂,污水中有害物质含量增加,化粪池“清水层”的直接排放就成为污水灌溉区域的污染源。对这种污染的控制仅仅是通过在化粪池内使用大量化学药物分解沉淀有害物质,然而在扩大污水灌溉区域,增加土壤处理功能上是难以有效的。但是伴随着许多化粪池专用设备的出现,对现有设备的革新改造,以及产品的标准化,这种环境污染的问题正在逐步得到解决。同济大学瞿永彬先生对S BR池在化粪池中运用研究已经取得了较好的效果。

2.6　粪便污泥焚烧处理:

粪便污泥焚烧处理系统的最大特点是实现了粪便污泥的高效综合利用。其基本原理:在干燥———造粒(颗粒化)———焚烧工艺中,使用发热量较高的氧化法处理污泥。该系统由于采用了较为先进的污泥焚烧装置,在连续运转中,不需任何辅助燃料,从而实现了能源的高效利用。正常运转中,即使是发热量较低的消化污泥,需要的辅助燃料也很少。

其流程是:将粪便污泥经高压脱水后,送入干燥机,干燥后的污泥由造粒机制成颗粒状,投入焚烧炉中进行燃烧。颗粒状物质既可作为肥料又可作固体燃料用。干燥时所需要的热风,由焚烧炉中污泥燃烧时所释放出的热量提供;干燥机利用后的热风经热交换器再次反馈给焚烧炉,以实现二次循环。整个系统利用的热风经旋风除尘器除尘,气体冷却器进一步回收余热后由排风机送入排风筒。由于采用了“双闭环”式的热量循环系统,故整个系统的热效率很高。

3　国内外粪便处理水平

世界各国的粪便处理率很不一致,粪便处理率一般与国家的发达程度成正比。目前大多数国家的粪便处理率都很高(如日本的粪便处理率100%)。粪便进入下水道与生活污水混合后进入污水处理厂进行处理,是发达国家普遍采用的一种处理方法。随着下水道普及率的不断提高,粪便由污水处理厂处理的比例也不断提高,粪便作为一种单独处理的对象在欧洲有人研究。没有城市下水道系统的住宅的粪便一般直接排入污水池,污水池的污水通过小型曝气装置进行处理的技术正在不断发展。很多国家规定独立的住宅建设必须配备相应的独立污水处理装置。厌氧处理技术是处理非下水道粪便的一种方法,这种方法被日本广泛使用,日本约有50%的粪便处理厂采用厌氧处理技术,其余的则采用焚烧或化学处理的方法来处理。日本的厌氧处理工艺是按照废水处理要求来设计的,处理后的粪便要求达到废水排放标准。

国外的厌氧处理技术一般都采用中温发酵的技术来完成,中温发酵后的粪便通过20倍水的稀释后再进行曝气沉淀处理,处理后的废水经过加Cl2或O3杀菌达到无害化卫生标准后再排入河流中。

工业应用的厌氧发酵技术一般分成经典式发酵技术和上流式发酵技术两种,经典发酵技术是一种应用很普遍的方法,这种技术在国外不仅广泛应用于粪便处理技术,而且普遍应用于城市污水处理系统和工业废水的处理系统中。目前这种技术的发展主要表现在池型的变化和搅拌方式的变化上。池型正在由圆柱型向“水滴”型发展。

水滴型的池型具有两方面优点,一方面池底为圆型,搅拌时死角可以减少到最低值;另一方面的优点是上部为锥型,可以使浮渣减少,并使工程设计中的漏气处理面积减少至最低值。搅拌方式正在由机械搅拌,气搅拌向无动力压差自搅拌方式发展。无动力压差自搅拌既可以达到定时搅拌的目的,又可以免去搅拌时的任何外界动力和设备,提高了运行的可靠性,节省了运行成本。这是一种很