- 城市糞便無害化處理成套固液分離設(shè)備
一、概述
在任何一所城市，糞便處理都是城市環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)的主要工作之一，這項(xiàng)工作不僅和城市環(huán)境有著最直接的關(guān)系，同時(shí)也時(shí)刻關(guān)乎城市居民的健康狀況。
與發(fā)達(dá)國家相比，我國的糞便處理工作開展的并不成功，除京、滬、穗等大城市以外，國內(nèi)大部分城市的糞便處理工作還停留在比較落后的原始狀態(tài)，很多城市在處理糞便時(shí)使用的還是直接排放入河流、湖泊或坑池的方式，或者將糞便運(yùn)往農(nóng)村，與垃圾混合后經(jīng)過一段時(shí)間的自然發(fā)酵，然后作為農(nóng)肥施用于農(nóng)田。這種方式在短期看來是一種簡單、快速、直接的方法，然而這種處理方式對(duì)環(huán)境造成的污染，以及對(duì)今后城市發(fā)展的制約是不可估量的。
直接將糞便排放入天然水系，不僅會(huì)直接污染地表水源，同時(shí)含糞便的污水還將成為傳播疾病的主要途徑。露天堆肥則對(duì)周圍環(huán)境形成二次污染，堆放過程中的滲濾液，也會(huì)嚴(yán)重污染地下水源，更為危險(xiǎn)的是“化糞池”不按時(shí)清掏在一些城市已經(jīng)成為“定時(shí)炸彈”。以重慶為例，在進(jìn)行糞便處理系統(tǒng)改造以前的五年之中，因主城區(qū)糞便處理設(shè)施及下水道而發(fā)生的爆炸事件多達(dá)22起，因此城市糞便處理設(shè)施完好與否是關(guān)系到消除安全隱患的問題，非常值得引起多方的關(guān)注。
然而根據(jù)國外的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，在一些國際化的大城市中糞便處理不僅不是一個(gè)難題，同時(shí)已經(jīng)成為城市循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分。
由此看來，糞便處理項(xiàng)目的優(yōu)化和現(xiàn)代化發(fā)展已經(jīng)成為加速城市發(fā)展，推動(dòng)我國城市化進(jìn)程的迫切要求，科學(xué)解決糞便處理問題勢(shì)在必行。
二、城市糞便處理的現(xiàn)狀和問題
根據(jù)我們前期對(duì)全國一些大中城市糞便處理狀況的了解，對(duì)現(xiàn)有情況和問題做出以下分析，供參考：
（1）沒有經(jīng)過任何方式處理的糞便集中排放在市/郊結(jié)合部或城市近郊，致使蚊蠅滋生、傳染性病菌流放，造成疾病傳播。糞便在排放過程中，大量的硫化氫、氨、氮等有害氣體直接排放到空氣中，形成對(duì)空氣的二次污染，使附近居民的生活和健康受到嚴(yán)重影響。
（2）糞便經(jīng)市政管網(wǎng)直接排入污水處理廠，這一方式雖然省去了糞便處理的環(huán)節(jié)，卻加重了污水處理廠的處理負(fù)荷，縮短了設(shè)備使用壽命，影響了處理效果。
（3）糞便直排過程中，糞便中的大量無機(jī)鹽會(huì)逐漸沉淀，并夾雜著許多固化物，長時(shí)間的沉淀堆積，加之污水流量緩慢，將造成管道的淤積堵塞。會(huì)影響糞便污水和廢水的順暢排放。
（4）大量化糞池失查失管，導(dǎo)致糞便無法及時(shí)處理，形成糞水外流，對(duì)人們的生活環(huán)境和健康帶來了惡劣影響，群眾怨聲載道。
三、城市糞便處理的發(fā)展趨勢(shì)
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和生活水平的提高，人民對(duì)生活的要求也在發(fā)生變化，人們?cè)絹碓綇?qiáng)調(diào)生活的質(zhì)量，不斷地改善生活環(huán)境。近年來我國對(duì)城市環(huán)境衛(wèi)生的治理和改造越發(fā)重視，環(huán)保部門對(duì)生態(tài)城市和衛(wèi)生城市有著嚴(yán)格的要求，在糞便處理一項(xiàng)中明確規(guī)定：“城市糞便無害化處理率要求≥70％”，可見一個(gè)城市擁有的垃圾和糞便的無害化處理設(shè)施已經(jīng)成為衛(wèi)生達(dá)標(biāo)城市的硬性指標(biāo)和先決條件。
在此大背景下，各級(jí)政府都紛紛加大了城市環(huán)境衛(wèi)生治理的力度，不僅在政策上予以高度重視，并且在經(jīng)濟(jì)上予以大力支持。此外各級(jí)政府還在積極摸索合適的經(jīng)營管理模式，尋求最恰當(dāng)、高效、科學(xué)而先進(jìn)的管理方式，建設(shè)機(jī)械化處理、資源化模式、產(chǎn)業(yè)化管理的糞便無害化設(shè)施，我國目前采取的管理模式主要有：
政府投資，政府管理；
政府投資，企業(yè)管理，政府監(jiān)督；
企業(yè)投資，企業(yè)管理，政府監(jiān)督；
政府和企業(yè)共同投資，企業(yè)管理，政府監(jiān)督等，
在這一方面，北京已經(jīng)走在了眾多城市的前面。北京市政府通過將事業(yè)單位逐步向企業(yè)單位轉(zhuǎn)化的方式，妥善地解決了這一問題，并在實(shí)際運(yùn)營中取得非常好的收效，理想地實(shí)現(xiàn)了城市糞便的無害化處理，快速改善了北京市民的生活質(zhì)量。
1995年原北京市環(huán)境衛(wèi)生管理局引進(jìn)德國的固液分離設(shè)備，在北京建成第一座無害化、工業(yè)化糞便處理場(chǎng)，但有諸多方面不能適應(yīng)國情。北京世紀(jì)國瑞環(huán)境工程技術(shù)有限公司在消化、吸收引進(jìn)德國設(shè)備的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多年的實(shí)踐摸索，不斷改進(jìn)，逐漸完成了一套成熟的城市糞便處理工藝及成套設(shè)備。特別是為適應(yīng)我國國情，對(duì)固液分離設(shè)備做了重大改進(jìn)，主要改進(jìn)過程見下表。
| 時(shí)間 | 地點(diǎn) | 選用設(shè)備 | 應(yīng)用結(jié)果概況 | 主要技術(shù)改進(jìn)項(xiàng)目 |
| 1995年 | 北京吳家常垃圾場(chǎng)（試驗(yàn)） | 從德國引進(jìn)第一代糞便處理工藝以及設(shè)備（相當(dāng)于我們公司現(xiàn)在生產(chǎn)的GL1-800/6型細(xì)格柵） | 當(dāng)時(shí)對(duì)我國糞便介質(zhì)復(fù)雜程度估計(jì)不夠。選用的細(xì)格柵柵縫過細(xì)導(dǎo)致堵網(wǎng)、溢筐及至停滯流不動(dòng)。 | 柵筐加大至Φ1000mm，柵縫加大至7mm等。 |
| 1996年 | 北京高碑店糞便處理廠（建廠） | 從德國進(jìn)口柵筐為Φ1000mm，柵縫為7mm的細(xì)格柵 | 糞便內(nèi)含磚頭、石子、木棒、瓦塊、金屬制品等帶有破壞性大塊固體物對(duì)設(shè)備造成損壞。且時(shí)有溢筐現(xiàn)象。塑料袋、衣襪、棉紗等物對(duì)水下大軸纏繞嚴(yán)重。人要經(jīng)常下到糞箱處理纏繞。 | 在引進(jìn)設(shè)備前安裝緩沖箱，用人工撈大塊物和重物、石子，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，需要工人在糞箱內(nèi)攪拌、挑揀。 |
| 2001年 | 北京方莊糞便處理站 | 世紀(jì)國瑞公司實(shí)現(xiàn)設(shè)備國產(chǎn)化，國內(nèi)加工生產(chǎn)，采用柵筐為Φ1000mm，柵縫為10 mm的細(xì)格柵，驅(qū)動(dòng)部件進(jìn)口配套。設(shè)備本體設(shè)有調(diào)節(jié)箱，設(shè)立了獨(dú)立排渣螺桿，對(duì)重物、石子先進(jìn)行分離。 | 全自動(dòng)運(yùn)行，杜絕了溢筐現(xiàn)象，去掉以前要人工預(yù)先攪拌的操作設(shè)施，做到不用人工攪拌、挑揀，減少了大軸纏繞，大大改善了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 | 采取固液分離加絮凝脫水工藝，完善糞便處理無害化。 |
| 2005年 | 濟(jì)南城肥處理中心 | 固液分離設(shè)備由破碎機(jī)、轉(zhuǎn)鼓螺壓式細(xì)格柵（糞便分離器）、輸砂螺桿、排渣/砂螺桿等集成在一個(gè)密封箱體內(nèi)完成。 | 完成對(duì)絲織物、漂浮大塊物破碎、分離、傳輸提升、壓榨脫水。將大于0.5mm的砂與進(jìn)糞接收倉內(nèi)接收的石頭、酒瓶、鞋底等大塊重物經(jīng)排渣螺桿將其排出裝置。 | 采取固液分離加絮凝脫水、水解酸化 /膜生物反應(yīng)器及活性炭過濾工藝，實(shí)現(xiàn)完善糞便處理無害化和資源化。 |
四、成熟、完整的城市糞便處理工藝和成套固液分離設(shè)備
4.1 工藝流程圖
4.2 工藝流程簡介
1.首先使用罐裝運(yùn)輸車將公廁和化糞池的糞便（固含量在2%～15%，COD濃度為25000mg/l~35000mg/l）運(yùn)至糞便處理站。采用密閉對(duì)接的方式卸載糞便，避免卸糞過程中臭氣污染。
2.糞便污水進(jìn)入帶有除砂功能的固液分離設(shè)備，同時(shí)，比重較大的大塊物質(zhì)物質(zhì)被排渣螺桿排出。糞便雜物中粒徑大于12 mm以上的物質(zhì)被格柵去除，過濾的糞水經(jīng)過沉砂池時(shí)95%的砂等固體物質(zhì)被沉淀。處理后的濾液中固懸物含量低于5％，COD去除率約為20％左右，降低到20000mg/l-28000mg/l。分離出的固體物重量為總分離量的2%，
含水率在
5
5%～70%之間。
3.固液分離后的固渣進(jìn)行封閉包裝后可以被送往垃圾填埋場(chǎng)填埋，也可直接進(jìn)焚化爐銷毀，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，產(chǎn)生的灰燼可送堆肥車間做堆肥原料。
3．
4.固液分離后的液體進(jìn)入糞便調(diào)節(jié)池，再進(jìn)入絮凝脫水系統(tǒng)，脫水后液體的固懸物含量約為0.05‰～0.1‰，COD去除率約為70％以上，降低到5000mg/l~8000mg/l。 直接排入市政管網(wǎng)不會(huì)造成管道的淤積堵塞，反而會(huì)給市政污水處理系統(tǒng)帶來有益菌體繁殖營養(yǎng)基。
5. 脫水處理后產(chǎn)生的廢渣進(jìn)入堆肥車間，通過制肥工藝生產(chǎn)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的有機(jī)肥料，與傳統(tǒng)自然漚肥相比在實(shí)施過程中不會(huì)對(duì)大氣造成污染。糞肥的日產(chǎn)量約為糞便日處理總量的5％左右。
6.脫水處理后的濾液進(jìn)入水解酸化 /膜生物反應(yīng)器及活性炭過濾裝置。水解酸化 /膜生物反應(yīng)器（MBR工藝），利用膜分離設(shè)備將生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機(jī)物截留住，省掉初沉池和二沉池?；钚晕勰酀舛纫虼舜蟠筇岣?，水力停留時(shí)間和污泥停留時(shí)間可以分別控制，而難降解的物質(zhì)在反應(yīng)器中不斷的反應(yīng)、降解，與傳統(tǒng)的生物處理方法相比具有生化效率高，抗負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)，出水水質(zhì)穩(wěn)定，占地面積小，排泥周期長，出水可以直接排放等優(yōu)點(diǎn)。
7. 糞便污水排出的廢水通常都含有大量細(xì)菌，其中一些可能屬于病原菌，針對(duì)這種情況, 我們采用臭氧工藝進(jìn)行消毒殺菌，將大腸桿菌及易產(chǎn)生腸道傳染病的傷寒、痢疾、霍亂以及鉤端螺旋體病、腸炎的菌體消滅。利用臭氧消毒，不僅對(duì)病菌去除效果好，同時(shí)還能達(dá)到脫色和進(jìn)一步氧化去除有機(jī)物的效果。
8. 為達(dá)到水的深度處理，采用活性炭吸附劑吸附去除水中的有機(jī)物，從而降低水中的三鹵甲烷等物質(zhì)，還可以去除水中的色、嗅、味、微量重金屬、合成洗滌劑、放射性物質(zhì)，也可利用活性炭吸附工藝進(jìn)行脫氮等?；钚蕴课焦に囎畲蟮奶攸c(diǎn)是可以去除水中難于生物降解或一般氧化法不能分解的溶解性有機(jī)物。
9. 糞便處理廠配置有除臭系統(tǒng)，用以去除糞便處理過程中產(chǎn)生的臭氣。生產(chǎn)過程中，所有臭源采取密閉或半密閉措施，并對(duì)臭氣產(chǎn)生點(diǎn)進(jìn)行吸風(fēng)收集，然后將臭氣引入處理設(shè)備凈化后經(jīng)煙囪排放到大氣中，做到處理廠周邊無異味，不會(huì)對(duì)大氣造成污染。
如對(duì)糞便進(jìn)行上述處理，只有極少一部分固體殘?jiān)枰盥?，既不?huì)對(duì)環(huán)境造成污染，又不會(huì)影響工作人員及附近居民的健康和日常生活，反而可以產(chǎn)生大量的再生水和有機(jī)肥料，很好地實(shí)現(xiàn)了糞便資源化。
糞便堆肥槽及翻拋機(jī)
4.3工藝流程詳圖
五、建議建站方案
鑒于我國在規(guī)劃和設(shè)計(jì)市政污水處理廠時(shí)，已把處理城市生活糞便污水的的能力納入其中，在建設(shè)糞便處理站時(shí)我們推薦，做到一、二級(jí)預(yù)處理，再與市政污水廠相連接。這樣，即可以減少建站投資，降低運(yùn)行成本，減小土地的占用，預(yù)處理后的濾清液又可以對(duì)污水廠起到舔加營養(yǎng)劑的作用。其流程如下：
六、技術(shù)參數(shù)表
1. 糞便消納站設(shè)計(jì)進(jìn)糞和出水水質(zhì)
| 項(xiàng)目 | PH | COD （mg/l） |
BOD5 （mg/l） |
SS （mg/l） |
大腸菌群總數(shù) （個(gè)/L） |
|
| 固液分離進(jìn)水 | 25000~35000 | 10000~17000 | 30000~90000 | ≥10000 | ||
| 固液分離出水 | 20000~28000 | 5000~20000 | 20000~50000 | ≥10000 | ||
| 絮凝脫水出水 | 5000~8000 | 2500~4000 | 300 | ≥10000 | ||
| 膜 生 物 反 應(yīng) 器 |
出水1 | 6-9 | ≤500 | ≤300 | ≤50 | ≤30 |
| 出水2 | 6-9 | ≤50 | ≤10 | ≤10 | ≤5 | |
| 去除率？ | 90~99% | 92~99% | 50~90% | 97% | ||
注: 1．出水1為CJ3082-99《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》
2．出水2為CJ25.1—89《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》
2．除臭工藝進(jìn)/出口參數(shù)表
| 去除項(xiàng)目 | 除臭設(shè)備進(jìn)口 | 除臭設(shè)備出口 | 去除率(%) |
| H2S(mg/m3) | 150 | < 1.5 | > 90 |
| NH3(mg/m3) | 40 | < 0.4 | > 90 |
3. 有機(jī)肥檢測(cè)數(shù)據(jù)
| 序號(hào) | 檢測(cè)項(xiàng)目 | 單位 | 實(shí)測(cè)值 |
| 1 | 全氮(N) | % | 2.62 |
| 2 | 全磷(P2O5) | % | 3.18 |
| 3 | 全鉀(K2O) | % | 0.55 |
| 4 | 有機(jī)質(zhì) | % | 48.7 |
| 5 | 水分 | % | 19.3 |
| 6 | PH值 | - | 7.4 |
| 7 | EC值 | μs/cm | 2.6*103 |
| 8 | 大腸桿菌 | g(ml)/個(gè) | <1*10-2 |
| 9 | 鎘(Cd) | mg/kg | 4.92*10-1 |
| 10 | 鉻(Cr) | mg/kg | 17.1 |
| 11 | 鉛(Pb) | mg/kg | 17 |
| 12 | 砷(As) | mg/kg | 14.9 |
| 13 | 汞(Hg) | mg/kg | 11 |
注：以上所有數(shù)據(jù)僅供參考，應(yīng)以實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)或?qū)嶋H發(fā)生金額為準(zhǔn)。
