关于城市生活粪便处理工艺方案的探讨

王绍康
(北京世纪国瑞环境工程技术有限公司,北京100045)

　　自2000年以来，北京市陆续建成了8座城市粪便消纳站，其中6座已正式投入运行。上述粪便消纳站均由北京市环科所负责土建等配套设施工程的设计。北京世纪国瑞环境工程技术有限公司负责提供主要设备生产与安装。笔者多年的工作实践，对城市生活粪便处理工艺方案作一些初步探讨。

一．国外粪便处理工艺方案的概况

　　在欧洲和先进国家，粪便的处理是采用特殊处理与污水治理相结合的方法。
　　（1）在距污水厂较近的粪便接收站，由抽粪车将粪便从化粪池中抽出，运到接收站，仅采用粗固液分离和除砂设备，对粪便污水进行初级处理，处理后的过滤液，直接排放到污水处理厂的污水总进口处，与市政污水混合后进入污水的深度处理，分离出的大块固体物送填埋场填埋。从而实现对粪便的无害处理。
　　（2）在远离污水厂的粪便接收站，在固液分离装置的作用下，将分离出的液固混合物经储存调节池，由污泥泵泵入密封的污泥脱水机，经除泥脱水处理后，滤清液排入市政排水管网，进入污水处理厂进行深度无害化处理。分离出的大块固体物送填埋场填埋，脱水后的干物质用以制造有机生物肥料。
　　在20世纪90年代，曾在西欧提出粪便的独立系统无害化处理的方案，形成一种完整的粪便处理站模式。但因种种原因均未实现，其中最主要的原因是选择可靠的脱水装置难，脱水后的粪液生化处理设施造价昂贵，占地面积大，运行费用高，而不得实施。但从粪便的无害化处理和废物资源化看，完整的粪便处理站，还是具有一定的现实意义的。

二. 目前国内使用的几种粪便处理工艺方案

　　（1）粗过滤与市政管网排放相结合的工艺
　　在上海、北京的一些粪便消纳站，是采用粗过滤后，将过滤液排入市政管网，捞出的滤渣送填埋场做填埋处理。
　　（2）粗过滤、除砂与市政管网排放相结合的工艺
　　在广州、佛山和上海的一些粪便消纳站，采用了粗过滤与除砂相结合的工艺，既：粪便经细格栅滤后进入沉砂池（箱），沉淀的砂和大颗粒粪渣由提升螺杆提出与细格栅滤出的滤渣一起送填埋场填埋，滤清液进入市政管网或通过管道进入污水处理厂。
　　 工艺流程如图

　　（3） 粗过滤，除砂，除泥脱水与市政管网排放相结合的工艺。在北京高碑店粪便处理场、北京四季青粪便处理场、北京酒仙桥粪便处理场、北京北小河粪便处理场、嘉兴有机肥场等，采用的是粗过滤固液分离捞出大块物质和较大的砂石等重物后的混合物进入调节池，而后由污泥泵泵入密封的污泥脱水机，再通过脱泥机进一步去除泥、砂及不溶解的有机物，产生的滤清液排入市政管道，进入污水厂，其处理过程产生的滤渣和砂石送填埋厂填埋；脱水机排出的干渣，堆肥厂收购制成有机肥，使资源得到有效利用。其工艺流程如图2。

　　（4） 粗过滤，除泥脱水与生化处理成独立系统的处理方案。经过粗固液分离，经除泥脱水处理后，滤清液进入生物分解、腐化、澄清处理，使其形成一、二、三级为一体的处理程序，处理后的水质可实现城市下水道排放，而且部分可用于固液分离部分的稀释水、脱水设备的冲洗用水或浇灌用水等，从而实现对粪便的有效、资源化处理。其工艺图如3。各阶段的进出水质参数见表1～3。

表1 固液分离进/出口参数表： 项 目 进　　　　 口 出　　　 口 含固量（%_DS） 3～15 滤渣　 35～40 滤后液 <3～5 COD（mg/l） 30000～40000 15000～25000 BOD₅（mg/l） 15000～25000 8000～12000

表2：除泥脱水进/出口参数表 项　 目 进　　口 出　 口 含固量（%_DS） 2 ～5 滤渣 18～25 滤后液 ≤0.5% COD（mg/l） 15000～25000 5000～8000 BOD₅（mg/l） 8000～12000 2000～3000

表3：生物处理进/出口参数表 项　 目 进　　口 出　口 SS（g /l） 5～ 10 0.5～1 COD（mg/l） 8000～12000 ≤ 500 BOD₅（mg/l） 5000～8000 ≤ 500

三. 对上述几种工艺方案的看法

　　(1) 城市污水处理厂如有能力接纳BCD、COD较高值的粪水，可采用粗过滤、除砂直接进入污水处理厂进行后续处理的工艺方案。（前提条件是：污水厂与粪便接受站相距很近。）
　　(2) 城市污水处理厂如处理负荷已接近设计符合能力，污水厂和粪便处理站相距很近，应采用粗过滤、除砂、除泥脱水的处理的工艺方案，以保证污水处理厂的工艺稳定，又保证管网不产生淤积、堵塞。
　　(3) 当城市污水处理厂处理负荷已经较重，或粪便站的无法和污水厂接轨，应该采用粗过滤、除砂、除泥脱水、生化处理独立系统的工艺处理方案。因为：
　　第一种方法（粗过滤与市政管网排放相结合的工艺），仅仅是做到了粪便的集中排放，解决了粪便长期无序乱倒的现象，去除了大块不溶物和大块无机物，整治了乱排放给环境造成的污染，提高了人文素质。同时也带来了市政管网排泄负荷增大、汇入管网的泥砂造成阻塞管网、增加管网蔬通量的不利因素。在这一处理过程中，固体物、悬浮物得到一定量的去除，但COD、BOD成份几乎没有减量。因此，这不是一种好的粪便消纳方法。
　　第二种方法（粗过滤、除砂与市政管网排放相结合的工艺），只是在第一种方法基础上的改进，这种方法解决了粪便集中，有序排放，不对环境造成污染。同时减轻了砂石等重物给市政管网带来的堵塞条件，减少了由此造成的管道清淤工作量，从某种程度上看，是真正提高了人文素质。但由此给管网带来的有机物冲击负荷没有减少。因此这种方法和第一种方法很接近，只不过多去除了一些砂石重物，COD、BOD成分仍几乎没有减量。这种方法是前者的进化，但这不能实现粪便无害化、资源化处理。
　　第三种方法（粗过滤，除泥脱水与市政管网排放相结合的工艺），是前两种方法的完善，即实现了粪便集中有序排放，不对环境造成污染，又消除了泥砂和不溶解物进入市政管网给市政管网带来的冲击负荷。同时将粪便中的固体物、悬浮物和不溶解的有机物95%以上给以清除。COD、BOD也得到大幅度的降解。对市政管网没有造成淤积和堵塞的条件。即使直接排入污水处理厂也不会造成冲击负荷。相反，均匀的将滤清液排入污水处理厂，对污水处理所需的生物菌是一种养料供给，增强菌体的繁殖能力，增强污水生化条件。这种方法应该是目前应用中既经济、又好的方法。
　　第四种方法（粗过滤，除泥脱水与生化处理成独立系统的处理方案）是一种完善理想的粪便处理方案，但它相对第三种方法要投资大、占地面积大，需要有与其相对应的条件，才能实施。然而完善理想的粪便处理方案是在粗固液分离、除泥脱水的基础上增加生化处理部分，使其形成一、二、三级完善的粪便处理工艺体系，从而实现对粪便的无害化、资源化处理。我们认为在条件允许的情况下以次方案建设一个完整的粪便消纳站也是非常有益的。其处理后的水质不仅有利实现城市下水道排放，而且可以部分用做固液分离部分的稀释水、脱水设备的冲洗用水或浇灌等，节约新鲜水资源。