城市粪便无害化处理工艺浅议 程峻峰 ， 郑启萍 （１．合肥市市政设计院有限公司，安徽合肥２３００４１；２．合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽合肥２３０００９） 摘要：文章对国外的粪便处理工艺方案进行了分析，重点探讨了目前我国城市粪便处理所常用的几种工艺方案，提出了城市粪 便处理工艺选择的原则，并以合肥市粪便无害化处理厂粪便处理工艺的选择为例进行了分析。 关键词：城市粪便；无害化处理；工艺选择 中图分类号：Ｒ１２４．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—５７８１（２０１４）０４—０５５３—０３ 随着城市的发展扩大和人民生活水平的提高，城 到２００９年，日本的下水道普及率达７２．７％，与欧美 市内产生的粪便量越来越大。在过去，粪便绝大部分 发达国家相比还有很大差距。因此，日本采用不同于 被运往农田果园等作为肥料施用。由于农业生产的 欧美国家的污水与粪便合并处理方式，而是采用粪便 规模化作业，粪便的农用生产效率较低，加之化肥的 单独处理法，其粪便处理率高达１００％。除应用标准 大量使用，以及许多大城市卫生防疫的要求，粪便未 稀释法、加压曝气法、物理化学处理方式外，其他应用 经熟化不能直接用作肥料，因此农业对城市粪便的受 的方法主要有粪便净化槽。 纳量日益减少。在有些城市，粪便污水向城区附近的 １．３发展中国家 荒野空地、池塘、甚至向河道中违法倾倒的事件时有 在发展中国家，由于受经济发展水平和文化差异 发生，不但造成严重的环境污染，而且会对居民的生 的影响，城市粪便的处理率相对较低且处理方式比较 活和健康造成不利影响。因此，粪便处理是城市发展 多样化，应用较为广泛的粪便处理系统有各种改良型 过程中必须解决的一个问题，国内各城市也开始重视 旱厕和化粪池、渗井、桶式车运、真空吸粪车、小口径 粪便处理并陆续兴建粪便无害化处理设施。 污水管、混合堆肥及沼气发酵等，粪便处理厂、粪便污 １ 国外粪便处理概况 水混合处理等也己开始使用［１］。这些处理方式成本 较低，发展中国家都在因地制宜地选择适合自己的粪 １．１欧美国家 便处理系统，并随着经济水平的提高而不断发展完善 欧美国家的城市粪便处理系统主要以城市排水 其粪便处理系统。 管网和城市污水处理厂为基础来收运和处理城市粪 便，把污水、粪便合并处理。在１９世纪上半叶，欧美 ２ 国内常用的粪便处理工艺 等发达国家就开始建设城市下水道，并在２Ｏ世纪初 为适应我国城市的快速发展、改善城市市容环境 开始兴建城市污水处理厂，通过下水道把污水和粪便 卫生状况，我国于２００５年底提出了城市污水处理率 输送到城市污水处理厂统一处理。对于未享受下水 ２０１０年要达到７Ｏ％、重点城市要达到８Ｏ％、中小城 道服务的地区，其产生的污水粪便则采用化粪池和土 市达到６０％～７０％的目标，而城市排水管网普及率 壤吸附床或砂滤床构成的现场处理方式＿１ ］。欧美发 到２０２５年要达到８５％，因此粪便污水合并处理系统 达国家采用这一粪便处理模式是建立于其城市下水 的框架正在逐渐形成ｌ＿１］，各城市也非常重视粪便处理 道和污水处理系统的高普及率基础上，这种处理粪便 并陆续兴建粪便无害化处理设施。目前国内常用的 方式成本较高。 城市粪便处理方式主要有以下几种ｌ＿４ ］。 １．２ 日 本 （１）粗过滤与市政管网排放相结合的工艺。在 日本的城市下水道建设比欧美发达国家晚，截止 上海、北京的一些粪便消纳站，是采用粗过滤后，将过 收稿日期：２０１４—０４—１１；修改日期：２０１４—０４—２１ 作者简介：程峻峰（１９６７一），男，安徽肥东人，硕士，合肥市市政设计院有限公司高级工程师 《工程与建设》２０１４年第２８卷第４期 ５５３ 滤液排入市政管网，捞出的滤渣送填埋场做填埋处理 的处理方式。 ．统的处理方案。经过固液分离，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，而且部分可作为固液分离部分的稀释 该方式做到了粪便的集中排放，解决了粪便长期 无序乱排放的现象，去除了粪便中大块不溶物和无机 物。但同时也带来了市政管网排泄负荷增大、汇人管 网的泥砂造成管网堵塞、增加管网疏通量的不利因 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。 水、脱水设备的冲洗用水或浇灌用水等，从而实现对 粪便的无害化、资源化处理。 该方法是一种完善理想的粪便处理方案，是在固 液分离、除泥脱水的基础上增加生化处理部分，使其 （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，即粪便经细格栅过滤后 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。 该方法是在第一种方法基础上的改进，解决了粪 便集中有序排放问题，不会对环境造成污染。同时减 轻了砂石等重物给市政管网带来的堵塞情况，减少了 由此造成的管道清淤工作量。但粪便给管网带来的 有机物冲击负荷没有减少，不能实现粪便无害化、资 源化处理。 （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，而后由污泥泵泵人密封的污泥脱水机， 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，进入污水厂进行处理。 其处理过程产生的滤渣和砂石送填埋场填埋，脱水机 排出的干渣由堆肥场收购制成有机肥，使资源得到有 效利用。 该方法是前两种方法的完善，既实现了粪便集中 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％以上给予清除，ＣＯＤ、ＢＯＤ也得到大幅度的减 量，不会造成市政管网淤积和堵塞，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 液排人污水处理厂，对污水处理所需的生物菌是一种 养料供给，能增强菌体的繁殖能力，提高污水生化条 件。这种方法是目前应用的方法中既经济、处理效果 又好的方法。 （４）粗过滤、除泥脱水与生化处理，形成独立系 ５５４《工程与建设》２０１４年第２８卷第４期 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。但比第三种方法投资 大、占地面积大，需要有与其相对应的条件才能实施。 ３城市粪便无害化处理工艺的选择 ３．１ 城市粪便无害化处理工艺的选择原则 （１）污水厂与粪便接收站相距较近时，若城市污 水处理厂有能力接纳ＢＯＤ、ＣＯＤ值较高的粪水，可 采用粗过滤、除砂后直接进入污水处理厂进行后续处 理的工艺方案。 （２）若城市污水处理厂的处理负荷已接近其设 计负荷能力，或污水厂与粪便处理站相距很远，应采 用粗过滤、除砂、除泥脱水的处理工艺方案，以保证污 水处理厂的工艺稳定，并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。 ３．２合肥市粪便量 在合肥市城市粪便无害化处理厂建设前，合肥市 的粪便污泥未经有效处理零散排放或集中堆放，对城 市环境卫生造成很大的负面影响。由于城市建设规 模不断拓展，城市人口逐年增加，粪便量也逐年增长， 粪便的处理已成为一个不容忽视的问题。为解决这 一问题，合肥市拟建一个粪便无害化处理厂，并对市 内粪便污泥情况进行了调查，为粪便无害化处理厂规 模和处理工艺的确定提供依据。根据城市规划人口 及人均粪便产率，可计算出粪便产量，合肥市２００５年 的粪便产量约为３００ ｔ／ｄ，到２０１５年粪便产量约为 ５００ ｔ／ｄ。 ３．３合肥市粪便无害化处理厂处理工艺的选择 （１）粪便处理厂的设计定位。设计者从环境污 染物迁移的宏观角度对粪便污泥处理厂进行了功能 定位。城市粪便污泥的一个主要来源是化粪池。大 量化粪池的存在，一方面使得污水厂的进水浓度低而 导致污水处理困难，另一方面从化粪池里清掏出的大 也一直达到或优于设计的一级Ａ出水标准。 （２）该处理工艺ＣＯＤ削减量大，环保减排效果 量的粪便污泥找不到出路。限于污水接管标准，污水 处理厂不能让未经处理的粪便污泥进入污水处理流 程，而不得不花费大量成本向污水中投加碳源。为最 大限度地利用已建污水处理厂的能力，避免不必要的 深度处理环节，实现粪便处理厂的节能和节约建设投 资，将粪便污泥处理厂的定位为城市污水系统中污染 明显。合肥市粪便无害化处理厂已于２００９年建成投 产，日处理粪便污泥２５０ ｔ，按进水ＣＯＤ浓度 ２５ ０００ ｍｇ／Ｌ，出水去除率８Ｏ％计，每天可削减排入 水体的Ｃ０Ｄ为５ ０００ ｋｇ。 （３）该粪便污泥处理工艺流程实现了污泥处理 物的一个分支处理环节。 （２）粪便处理工艺的确定。合肥市粪便污泥的 处理工艺定位为“无害化处理”，处理工艺选择为：固 液分离＋絮凝脱水，粪液进入污水处理厂与城市污水 合并处理，粪渣进入垃圾处理场填埋，通过与城市污 水厂和垃圾填埋场的协同运作，实现粪便污泥的“无 害化”和“减量化”。工艺流程如图１所示。 图１粪便无害化处理厂工艺流程 由于粪便性质与市政污水、有机污泥性质差异较 大，所以粪便污水投入到污水处理厂进行合并处理的 前提是必须对粪便的水质、浓度和排量要进行处理和 计算，污染负荷不能超出污水处理厂可以承受的范 围，否则会影响污水处理厂的水质。据调查，合肥市 蔡田铺污水处理厂２００５年的处理规模为５万ｔ，２０１５ 年的规模为１０万ｔ，根据相关经验，在保证蔡田铺污 水厂的正常运行情况下，可满足城市粪便污水合并处 理的要求。 如果对粪便处理过程中的粪渣制成有机肥，可以 进一步实现粪便污泥的“资源化”利用。但是任何资源 化的手段都是以经济为基础的，如果脱离实际经济承 受能力，一味追求高资源化利用率，可能会得不偿失。 因此，合肥市粪便处理产生的粪渣直接进入垃圾处理 厂填埋，不做不必要的深度处理，节省了投资¨７ 。 ３．４合肥市粪便无害化处理工艺的效果 （１）粪便无害化处理厂与城市污水处理厂相衔 接，最大限度地利用了已建污水厂的能力，避免了不 必要的深度处理环节，在节能、节约建设投资方面效 果显著。该处理厂投产后与合肥市蔡田铺污水处理 厂协调运行，处理后的粪清液进入污水处理厂，对污 水处理厂的良好运行效果有积极作用，污水厂的出水 的高效、无阻塞运行，很好地满足了合肥市粪便污泥 处理的要求，是安徽省内首座成功运行的城市粪便无 害化处理项目。 ４结束语 粪便处理是城市发展过程中不可避免的一个问 题，目前国内外也有多种处理工艺可供借鉴，但每种 粪便处理工艺各有其特点，在具体项目中如何选择是 重点。合肥市在确定城市粪便无害化处理工艺时，根 据当地的粪便清运量、性状以及城市污水处理设施的 建设情况、城市经济实力等实际情况选择了适用的处 理工艺，不仅使城市粪便得到了有效处理，大大降低 了粪便处理的建设投资与运行成本，而且对与之衔接 的污水厂的良好运行起到了积极作用，是一个成功的 粪便处理工艺选择案例，可为城市粪便处理工艺的选 择提供一定的参考。 ［参考文献］ ［１］陈朱蕾．国内外城市粪便处理系统模式比较的研究［Ｊ］．武汉城 市建设学院学报，２０００，１７（１）：１２—１５． ［２］王士芬，夏群．城市粪便处理技术及方法［Ｊ］．环境卫生工程， ２０００，８（１）：１４—１６． Ｅ３］寇明伟，马青兰．城市粪便污水处理设计［Ｊ］．杭州电子科技大学 学报，２００６，２６（４）：６８—７２． ［４］付朝晖．城市生活粪便处理工艺方案初探［Ｊ］．研究与探讨， ２００６，５（５）：３５—３６． ［５］王绍康．关于城市生活粪便处理工艺方案的探讨［Ｊ］．城市管理 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