- 城市糞便無害化處理成套固液分離設備
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，這項工作不僅和城市環(huán)境有著最直接的關系，同時也時刻關乎城市居民的健康狀況。
與發(fā)達國家相比，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，或者將糞便運往農村，與垃圾混合后經過一段時間的自然發(fā)酵，然后作為農肥施用于農田。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環(huán)境造成的污染，以及對今后城市發(fā)展的制約是不可估量的。
直接將糞便排放入天然水系，不僅會直接污染地表水源，同時含糞便的污水還將成為傳播疾病的主要途徑。露天堆肥則對周圍環(huán)境形成二次污染，堆放過程中的滲濾液，也會嚴重污染地下水源，更為危險的是“化糞池”不按時清掏在一些城市已經成為“定時炸彈”。以重慶為例，在進行糞便處理系統(tǒng)改造以前的五年之中，因主城區(qū)糞便處理設施及下水道而發(fā)生的爆炸事件多達22起，因此城市糞便處理設施完好與否是關系到消除安全隱患的問題，非常值得引起多方的關注。
然而根據國外的先進技術和經驗，在一些國際化的大城市中糞便處理不僅不是一個難題，同時已經成為城市循環(huán)經濟發(fā)展的重要組成部分。
由此看來，糞便處理項目的優(yōu)化和現代化發(fā)展已經成為加速城市發(fā)展，推動我國城市化進程的迫切要求，科學解決糞便處理問題勢在必行。
二、城市糞便處理的現狀和問題
根據我們前期對全國一些大中城市糞便處理狀況的了解，對現有情況和問題做出以下分析，供參考：
（1）沒有經過任何方式處理的糞便集中排放在市/郊結合部或城市近郊，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，形成對空氣的二次污染，使附近居民的生活和健康受到嚴重影響。
（2）糞便經市政管網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荷，縮短了設備使用壽命，影響了處理效果。
（3）糞便直排過程中，糞便中的大量無機鹽會逐漸沉淀，并夾雜著許多固化物，長時間的沉淀堆積，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，導致糞便無法及時處理，形成糞水外流，對人們的生活環(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
隨著經濟的快速發(fā)展和生活水平的提高，人民對生活的要求也在發(fā)生變化，人們越來越強調生活的質量，不斷地改善生活環(huán)境。近年來我國對城市環(huán)境衛(wèi)生的治理和改造越發(fā)重視，環(huán)保部門對生態(tài)城市和衛(wèi)生城市有著嚴格的要求，在糞便處理一項中明確規(guī)定：“城市糞便無害化處理率要求≥70％”，可見一個城市擁有的垃圾和糞便的無害化處理設施已經成為衛(wèi)生達標城市的硬性指標和先決條件。
在此大背景下，各級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，并且在經濟上予以大力支持。此外各級政府還在積極摸索合適的經營管理模式，尋求最恰當、高效、科學而先進的管理方式，建設機械化處理、資源化模式、產業(yè)化管理的糞便無害化設施，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)單位轉化的方式，妥善地解決了這一問題，并在實際運營中取得非常好的收效，理想地實現了城市糞便的無害化處理，快速改善了北京市民的生活質量。
1995年原北京市環(huán)境衛(wèi)生管理局引進德國的固液分離設備，在北京建成第一座無害化、工業(yè)化糞便處理場，但有諸多方面不能適應國情。北京世紀國瑞環(huán)境工程技術有限公司在消化、吸收引進德國設備的基礎上，經過多年的實踐摸索，不斷改進，逐漸完成了一套成熟的城市糞便處理工藝及成套設備。特別是為適應我國國情，對固液分離設備做了重大改進，主要改進過程見下表。
| 時間 | 地點 | 選用設備 | 應用結果概況 | 主要技術改進項目 |
| 1995年 | 北京吳家常垃圾場（試驗） | 從德國引進第一代糞便處理工藝以及設備（相當于我們公司現在生產的GL1-800/6型細格柵） | 當時對我國糞便介質復雜程度估計不夠。選用的細格柵柵縫過細導致堵網、溢筐及至停滯流不動。 | 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） | 從德國進口柵筐為Φ1000mm，柵縫為7mm的細格柵 | 糞便內含磚頭、石子、木棒、瓦塊、金屬制品等帶有破壞性大塊固體物對設備造成損壞。且時有溢筐現象。塑料袋、衣襪、棉紗等物對水下大軸纏繞嚴重。人要經常下到糞箱處理纏繞。 | 在引進設備前安裝緩沖箱，用人工撈大塊物和重物、石子，工人勞動強度大，需要工人在糞箱內攪拌、挑揀。 |
| 2001年 | 北京方莊糞便處理站 | 世紀國瑞公司實現設備國產化，國內加工生產，采用柵筐為Φ1000mm，柵縫為10 mm的細格柵，驅動部件進口配套。設備本體設有調節(jié)箱，設立了獨立排渣螺桿，對重物、石子先進行分離。 | 全自動運行，杜絕了溢筐現象，去掉以前要人工預先攪拌的操作設施，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強度。 | 采取固液分離加絮凝脫水工藝，完善糞便處理無害化。 |
| 2005年 | 濟南城肥處理中心 | 固液分離設備由破碎機、轉鼓螺壓式細格柵（糞便分離器）、輸砂螺桿、排渣/砂螺桿等集成在一個密封箱體內完成。 | 完成對絲織物、漂浮大塊物破碎、分離、傳輸提升、壓榨脫水。將大于0.5mm的砂與進糞接收倉內接收的石頭、酒瓶、鞋底等大塊重物經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 /膜生物反應器及活性炭過濾工藝，實現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備
4.1 工藝流程圖
4.2 工藝流程簡介
1.首先使用罐裝運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）運至糞便處理站。采用密閉對接的方式卸載糞便，避免卸糞過程中臭氣污染。
2.糞便污水進入帶有除砂功能的固液分離設備，同時，比重較大的大塊物質物質被排渣螺桿排出。糞便雜物中粒徑大于12 mm以上的物質被格柵去除，過濾的糞水經過沉砂池時95%的砂等固體物質被沉淀。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行封閉包裝后可以被送往垃圾填埋場填埋，也可直接進焚化爐銷毀，不會對環(huán)境造成污染，產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入糞便調節(jié)池，再進入絮凝脫水系統(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。 直接排入市政管網不會造成管道的淤積堵塞，反而會給市政污水處理系統(tǒng)帶來有益菌體繁殖營養(yǎng)基。
5. 脫水處理后產生的廢渣進入堆肥車間，通過制肥工藝生產符合國家標準的有機肥料，與傳統(tǒng)自然漚肥相比在實施過程中不會對大氣造成污染。糞肥的日產量約為糞便日處理總量的5％左右。
6.脫水處理后的濾液進入水解酸化 /膜生物反應器及活性炭過濾裝置。水解酸化 /膜生物反應器（MBR工藝），利用膜分離設備將生化反應池中的活性污泥和大分子有機物截留住，省掉初沉池和二沉池?；钚晕勰酀舛纫虼舜蟠筇岣?，水力停留時間和污泥停留時間可以分別控制，而難降解的物質在反應器中不斷的反應、降解，與傳統(tǒng)的生物處理方法相比具有生化效率高，抗負荷沖擊能力強，出水水質穩(wěn)定，占地面積小，排泥周期長，出水可以直接排放等優(yōu)點。
7. 糞便污水排出的廢水通常都含有大量細菌，其中一些可能屬于病原菌，針對這種情況, 我們采用臭氧工藝進行消毒殺菌，將大腸桿菌及易產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，不僅對病菌去除效果好，同時還能達到脫色和進一步氧化去除有機物的效果。
8. 為達到水的深度處理，采用活性炭吸附劑吸附去除水中的有機物，從而降低水中的三鹵甲烷等物質，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，也可利用活性炭吸附工藝進行脫氮等。活性炭吸附工藝最大的特點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生的臭氣。生產過程中，所有臭源采取密閉或半密閉措施，并對臭氣產生點進行吸風收集，然后將臭氣引入處理設備凈化后經煙囪排放到大氣中，做到處理廠周邊無異味，不會對大氣造成污染。
如對糞便進行上述處理，只有極少一部分固體殘渣需要填埋，既不會對環(huán)境造成污染，又不會影響工作人員及附近居民的健康和日常生活，反而可以產生大量的再生水和有機肥料，很好地實現了糞便資源化。
糞便堆肥槽及翻拋機
4.3工藝流程詳圖
五、建議建站方案
鑒于我國在規(guī)劃和設計市政污水處理廠時，已把處理城市生活糞便污水的的能力納入其中，在建設糞便處理站時我們推薦，做到一、二級預處理，再與市政污水廠相連接。這樣，即可以減少建站投資，降低運行成本，減小土地的占用，預處理后的濾清液又可以對污水廠起到舔加營養(yǎng)劑的作用。其流程如下：
六、技術參數表
1. 糞便消納站設計進糞和出水水質
| 項目 | PH | COD （mg/l） |
BOD5 （mg/l） |
SS （mg/l） |
大腸菌群總數 （個/L） |
|
| 固液分離進水 | 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 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標準》
2．出水2為CJ25.1—89《生活雜用水水質標準》
2．除臭工藝進/出口參數表
| 去除項目 | 除臭設備進口 | 除臭設備出口 | 去除率(%) |
| H2S(mg/m3) | 150 | < 1.5 | > 90 |
| NH3(mg/m3) | 40 | < 0.4 | > 90 |
3. 有機肥檢測數據
| 序號 | 檢測項目 | 單位 | 實測值 |
| 1 | 全氮(N) | % | 2.62 |
| 2 | 全磷(P2O5) | % | 3.18 |
| 3 | 全鉀(K2O) | % | 0.55 |
| 4 | 有機質 | % | 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 | <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：以上所有數據僅供參考，應以實際測量數據或實際發(fā)生金額為準。
