浅析某城市粪便处理设计方案

摘要：建设规范化、科学化的城市生活粪便无害化处理厂，是治理环境、保护生态的重要措施。

关键词：粪便处理 固液分离 絮凝脱水

中图分类号：X799.3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（a）-0158-01

随着生活水平的提高，由城市产生的生活粪便量越来越大，粪便中有机污染物浓度高，是生活污水的50倍之多，并是恶臭和致病菌的污染源点。粪便无害化处理越来越受到国家及各级政府的重视。因此，建设规范的粪便无害化处理广，是保护周围生活环境、地表水环境和防止地下水污染的需要，是保证城市可持续性发展的需要。建设规范的城市粪便无害化处理厂的工作是十分必要的。某城市的粪便处理厂项目正是在这一背景下提出的。

1 粪便处理工艺的选择

1.1 粪便污染类型及处理要点

粪便中含有大量的杂物和悬浮物，污染物负荷重，不同于一般的城市生活污水。通常人每天排粪约为0.3 L，排尿150～20 0 mL。粪便中的成分中约97%为水，3%为固体。固体中30%为死细菌，10%～20%为脂肪，2%～3%为蛋白质，10%-20%为无机盐，30%为未消化的残存食物及消化液中的固体成分，如脱落的上皮细胞。粪便的气味则由细菌作用的产物所致，主要有吲哚、粪臭素、硫醇和硫氢化物。尿液中含有肾脏从血液中清除的各种物质，正常成分为：钠3 g/L、钾0.19 g/L、镁0.36 g/L、氯4.69 g/L、碳酸根0.84 g/L、磷酸根5 g/L、尿素18 g/L、肌酸酐1.96 g/L，粪便有相当的腐蚀性，尤其在酵解后会产生算、氨等。从粪便的物理化学成分看，其污染特性是高浓度有机物、恶臭和致病菌。去除粪便中的有机物和固体物，防止致病菌和臭气对外扩散是处理工作的关键所在，处理粪便的难度和复杂程度要远高于城市生活污水处理。

1.2 粪便处理技术比较

处理粪便的关键在于如何有效地去除粪便中的有机物质和杂物，以消除粪便对环境的污染和对人体的危害。我国传统的粪便处理方法是将粪便运往农村，与垃圾混合后经过一段时间的自然发酵，然后作为农肥施用于农田。这种处理粪便的方法虽可将粪便转变成能用的肥料，但在堆腐过程中恶臭四溢，蚊蝇孳生，对周围环境造成二次污染。此外，经这种方法处理后的农肥绝大多数仍含有大量的致病菌，并通过农作物返回人群，造成疾病的传播。因此，这种处理粪便的方法难以达到卫生要求和保护环境的目的，这种方法已被淘汰。目前国内常采用的处理方法有三类。

1.2.1 生物处理法

粪便的生物处理法与城市生活污水的处理方法相似，但其处理技术和条件相对复杂。我国广州、上海早期所建的粪便处理厂采用的是生物处理法。生物处理法的种类有：好氧污泥曝气、生物滴滤、接触好氧、生物硝化脱氮、污泥床及各类方法的复合方法。生物处理法处理粪便所需时间长，要求所处理的污水BOD浓度较低，一般在1000 mg/L以下。当所处理的污水BOD浓度过高，会使处理效果减弱。因此，处理粪便必须进行10-20倍的稀释，使粪液的BOD浓度低于1000 mg/L以下，方可进入生物处理系统。这使得处理系统的建、构筑物的占地面积加大并要求有大量的稀释水源。目前国内外的粪便处理厂为减小对粪便的稀释，多采用技术复杂、控制条件要求高、有高BOD负荷的生物处理方法或两种方法结合使用。

1，2，2 厌氧产沼发酵工艺

厌氧产沼发酵工艺是将粪便与水葫芦、蓝藻、秸秆等辅料按比例混合后送入发酵罐，利用向罐内投加的生物菌种对粪便进行厌氧发酵。发酵后的粪便进入固液分离设备分离为沼渣和沼液。沼渣和沼液可通过进一步加工生产为固态有机肥和液态有机肥或将沼渣脱水后进行填埋，沼液进行水处理后达标排放。

1.2.3 固液分离+絮凝脱水方法

这种处理方法是近十年来国外发达国家常使用的处理方法，目前已被国内广大城市所采用，如北京已建成的20座粪便处理厂广东佛山粪便处理厂深圳粪便处理厂，该工艺符合中华人民共和国住房和城乡建设部要求于2010年3月31日起执行《CJJ642009粪便处理厂设计规范》。其工作原理是先通过固液分离设备去除粪便中的垃圾杂物，向粪液中添加化学絮凝剂并配以高效的脱水设备，将粪便中的悬浮物有效地去除，使粪液中的有机物和悬浮物含量大大降低，出水可排入污水处理厂与城市污水一起进行处理。由于不需要对粪便进行稀释，大大地减小了处理设施的占地面积，减小了建设投资和运行费用。

1.2.4 国外粪便处理技术及现状

欧洲、北美洲等发达国家的绝大部分城市的粪便都随生活污水排入市政管网。经过污水处理厂处理后排放。因此，在这些国家很少有独立的粪便处理。在德国一些地方建有粪便排放广，对粪便进行初级处理后排入市政下水管道。这些粪便排放厂是利用高效的固液分离设备和絮凝设备最大限度地将粪便中的固形物除去，降低排入市政下水管道中粪便的固体含量和BOD浓度。

1.3 粪便处理工艺的确定

除国家标准和规范要求外，粪便处理工艺的选择还受以下因素影响：技术实用性和可靠程度、处理费用和操作要求及某些特殊的制约因素等。生物法投资大、能耗高、占地大、停留时间长、进水要求高，设备构成复杂且对操作人员水平要求高；且生物法工艺不符合《CJJ64-2009粪便处理厂设计规范》要求。厌氧产沼发酵工艺作为新型工艺，具有推广前景。但该工艺也存在投资高、能耗高、占地大等缺点，特别是对运行管理水平要求较高。适用条件相比固液分离、絮凝脱水工艺较为苛刻。比较而言，在城市污水管网和污水处理系统完备的条件下，采用固液分离、絮凝脱水工艺处理城市粪便是最基本的方法。其优点是占地面积较少、投资较低、运行成本低，工艺成熟，在北京市、山东省、江苏省、云南省等城市多家粪便处理厂应用，符合目前某城市的需求。

2 粪便工艺系统说明

粪便处理采用固液分离，絮凝脱水、整体除臭工艺。经固液分离后产出的垃圾和杂物密封打包后送垃圾填埋场或焚烧处理；粪便过滤液进入调节池后均匀的供给絮凝脱水设备，通过絮凝脱水设备将粪渣粪水分离；脱水后的粪渣送垃圾填埋场或焚烧处理；粪水由污水处理厂处理。粪便处理厂除臭采用生物滤床和植物液雾化吸收技术，厂区内外臭气排放标准，符合国家GBl4554-1993《恶臭污染物排放标准》中恶臭污染物排放标准值要求。

参考文献

[1]秦峰，柴晓利，赵爱华.粪便处理与处置技术[M].北京：化学工业出版社，2006.

[2]周昭阳.城市粪便与市政污水合并处理及粪便预处理技术的分析[C]//城市固体废物处理与资源化国际会议论文集，2001.