生物化糞池技術(shù)治理分散污水

【資料簡(jiǎn)介】

　化糞池(septic tank )是世界上zui普遍應(yīng)用的一種分散污水處理技術(shù)(初處理)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、管理方便和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，既可以作為臨時(shí)性的或簡(jiǎn)易的排水設(shè)施，也可以在現(xiàn)代污水處理系統(tǒng)中用作預(yù)處理設(shè)施，對(duì)衛(wèi)生防疫、降解污染物、截留污水中的大顆粒物質(zhì)、防止管道堵塞起著積的作用。目前在我國(guó)，幾乎每一個(gè)城市建筑物都設(shè)有化糞池，安裝了水沖廁所的鄉(xiāng)村分散家庭一般也設(shè)有化糞池。而隨著城市集中污水處理廠的普及，國(guó)外許多國(guó)家逐步取消了化糞池的設(shè)置，但是化糞池仍在鄉(xiāng)村分散污水治理中發(fā)揮重要作用。

　　作為人類發(fā)明的第1種污水處理設(shè)施，化糞池在現(xiàn)代排水與污水處理發(fā)展*具有里程碑的意義，為改善人類的生活衛(wèi)生與居住環(huán)境發(fā)揮了重要作用。但總體而言，由于被認(rèn)為技術(shù)過于簡(jiǎn)單、處理性能也很初，化糞池技術(shù)越來越不被學(xué)術(shù)界所關(guān)注。隨著現(xiàn)代污水處理技術(shù)發(fā)展，特別是深度脫氮問題日益突出，化糞池還面臨存廢問題。本文簡(jiǎn)單回顧化糞池技術(shù)的發(fā)展歷程，探討該項(xiàng)技術(shù)在當(dāng)前鄉(xiāng)村分散污水治理中的應(yīng)用方向。

　　1化糞池技術(shù)的產(chǎn)生和原理

　　1. 1化糞池的產(chǎn)生

　　zui早的化糞池可以追溯到19世紀(jì)的歐洲。1860年，法國(guó)研究人員在住宅和集糞坑之間設(shè)計(jì)了一個(gè)“箱”，并且這個(gè)“箱”的進(jìn)水管和出水管均深人水面下以形成水封。1881年，法國(guó)《宇宙》雜志報(bào)道了這個(gè)“箱”，并稱之為“MOURAS池”，其以去除大部分固體污物，還可以產(chǎn)生較清澈的液體用于灌溉土地。這便是現(xiàn)代化糞池的，后來也被認(rèn)為是人工厭氧生物處理技術(shù)的開端。1883年，美國(guó)的研究人員設(shè)計(jì)兩格式池，并利用自動(dòng)虹吸管進(jìn)行間歇出水。1895年，英國(guó)研究人員對(duì)一種類似于“MOURAS池”的改進(jìn)工藝申請(qǐng)了，并稱之為化糞池(septic tank )。隨后，化糞池在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的傳播與應(yīng)用;然而，由于池內(nèi)產(chǎn)生的氣體對(duì)底泥的擾動(dòng)性較大，導(dǎo)致出水中懸浮固體濃度較高，影響其回用于農(nóng)田，人們開始研究如何有效地分離污水中的液體和固體，因此兩格式、三格式化糞池應(yīng)運(yùn)而生，并至今仍被廣泛應(yīng)用。1905年，德國(guó)研究人員設(shè)計(jì)了一種雙層沉淀池(imhoff tank )，池子內(nèi)部分別完成沉淀和厭氧消化的過程，這就是目前在小型污水處理廠常見的隱化池。

　　1. 2化糞池的原理

　　化糞池作為生活污水的預(yù)處理設(shè)施，其利用了厭氧發(fā)酵和靜置分離的原理川。在重力作用下，生活污水中的大顆粒物質(zhì)沉降(形成沉渣)或上浮(形成浮渣)，同時(shí)通過厭氧發(fā)酵作用將有機(jī)物進(jìn)行部分降解，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)污水的初步處理，滿足簡(jiǎn)易排水要求，或者有利于后續(xù)排水及污水處理。如圖1所示，污水在化糞池內(nèi)逐漸分離為3層:浮渣層、中間層和沉渣層。比重輕的物質(zhì)(油類)或夾帶氣泡的絮團(tuán)向上懸浮，形成浮渣層，比重較大的固體沉淀在底層。在兼性/厭氧菌作用下，污水中的污染物質(zhì)分解產(chǎn)生CH4,CO2和H2S等氣體。經(jīng)過充分穩(wěn)定化后，清掏的固體可以作為肥料，中間層的液體在環(huán)境要求不高時(shí)可以直接排放，否則須進(jìn)人后續(xù)處理單元進(jìn)行進(jìn)一步處理。上層浮渣和底層沉渣需定期清掏，以免影響化糞池的處理效果。由于化糞池并不能使污染物*礦化，其出水中仍然含有較高的污染指標(biāo)(包括COD,氨氮、SS等)，化糞池有時(shí)也被視作較為原始的、低效的厭氧污水處理技術(shù)。2基于傳統(tǒng)化糞池的常規(guī)分散污水處理技術(shù)。

 

　　2. 1傳統(tǒng)化糞池及其輔助衛(wèi)生排水的功能

　　傳統(tǒng)化糞池作為簡(jiǎn)易排水措施或預(yù)處理單元，其主要功能是截留較大的固體顆粒物并對(duì)有機(jī)物進(jìn)行部分降解，降低后續(xù)處理單兀負(fù)荷和減少管道堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)化糞池大多采用隔墻或隔板進(jìn)行間隔，構(gòu)成多格化糞池，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)多格化糞池的處理效果要好于單格化糞池，目前應(yīng)用較為廣泛的是三格化糞池，如圖2所示。生活污水進(jìn)人到第1池，池內(nèi)糞便等開始發(fā)酵分解，因比重不同，池內(nèi)開始分層。經(jīng)過一段時(shí)間的發(fā)酵和靜置分離，中層液體含蟲卵、病原體、大顆粒較少，隨后經(jīng)過連接管進(jìn)人到第2池，沉渣和浮渣物質(zhì)則被截留在第1池內(nèi)繼續(xù)分解。流人到第2池的中層液體進(jìn)一步發(fā)酵或發(fā)生固液分離，其中的大顆粒物質(zhì)較第1池顯著減少。第2池的中層液體繼續(xù)進(jìn)人到第3池，此時(shí)第3池內(nèi)液體基本腐熟，病原菌、蟲卵得到有效去除。第3池主要起儲(chǔ)存、沉淀作用。三格化糞池的出水可以滿足排人城市下水道的水質(zhì)要求，與城鎮(zhèn)污水處理廠綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(CB 18918-2002)、農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB 5084-2005)的要求仍有很大差距。

　　近年來，我國(guó)各地紛紛開展鄉(xiāng)村分散污水治理、鄉(xiāng)村改水改廁等活動(dòng)，三格化糞池是我國(guó)農(nóng)村改廁中普遍使用的一種污水處理設(shè)施。由于傳統(tǒng)化糞池簡(jiǎn)單易行且費(fèi)用低廉(幾乎無運(yùn)行費(fèi)用)，其作為輔助衛(wèi)生排水的初污水處理設(shè)施是非常必要的;然而一些地方將傳統(tǒng)化糞池視為zui終的環(huán)境排放技術(shù)，則是賦予化糞池不可承受之重。

　　早期的化糞池大多是現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)筑，建筑材料以磚砌或鋼筋混凝土為主。現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)筑時(shí)，化糞池的內(nèi)外防水性至關(guān)重要;即使修建時(shí)注意到防滲漏在使用過程中其內(nèi)部也會(huì)由于污水酸化的腐蝕作用而漏水，或者發(fā)生板結(jié)現(xiàn)象，影響處理效果。近年來，工廠化預(yù)制的聚乙烯和玻璃鋼化糞池得到推廣應(yīng)用。預(yù)制的化糞池質(zhì)量易控，大規(guī)模工業(yè)化制造也有利于降低成本。從材質(zhì)上說，聚乙烯和玻璃鋼材質(zhì)還解決了傳統(tǒng)磚砌和鋼混材質(zhì)易滲漏、不耐腐蝕、壽命短等缺點(diǎn)。

　　2. 2基于傳統(tǒng)化糞池的自然處理系統(tǒng)

　　自然處理系統(tǒng)指的是利用自然過程來進(jìn)行污水處理，該過程主要依靠自然本身的功能來達(dá)到污水處理的效果，如氧氣擴(kuò)散、過濾、吸附、氧化還原、生物轉(zhuǎn)化、光合作用、植物攝取等功能，而在所有自然處理系統(tǒng)前都需要一些預(yù)處理單兀來去除固體，防止其對(duì)配水、滲濾系統(tǒng)的阻塞，毫無疑問化糞池是shou選預(yù)處理單元;因此化糞池作為初污水處理設(shè)備，與自然處理技術(shù)(土壤滲濾、人工濕地、人工潛流、穩(wěn)定塘等)相結(jié)合是常見的分散污水就地處理系統(tǒng)(onsite wastewater treatment system )。由于歐美等國(guó)的鄉(xiāng)村分散地區(qū)地廣人稀，應(yīng)用自然處理系統(tǒng)較為普遍。據(jù)報(bào)道，美國(guó)大約有25%家庭使用了分散污水就地處理系統(tǒng)，zui常見的是化糞池/土地滲濾處理系統(tǒng);澳大利亞運(yùn)行的分散污水處理系統(tǒng)中至少75%以上采用化糞池/土地滲濾處理系統(tǒng);歐洲大約有26%家庭的分散污水使用化糞池/自然處理系統(tǒng)。近年來，我國(guó)應(yīng)用自然處理系統(tǒng)建成了為數(shù)不少的鄉(xiāng)村分散污水處理設(shè)施，但真正發(fā)揮污水處理功效的不多，主要原因是安裝不當(dāng)和缺少必要的運(yùn)行維護(hù)。自然處理系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)是相對(duì)的，當(dāng)自然資源的“價(jià)格”較低時(shí)，采用自然處理系統(tǒng)有利于降低成本，耗能低，幾乎無運(yùn)行成本，缺點(diǎn)則是建設(shè)和運(yùn)行過程不太容易標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量控制較難，污水處理效果受自然因素影響顯著，因此在選擇自然處理系統(tǒng)時(shí)應(yīng)因地制宜，在我國(guó)人口密集的鄉(xiāng)村分散地區(qū)應(yīng)謹(jǐn)慎選擇自然處理系統(tǒng)。

　　在自然處理系統(tǒng)中化糞池的重要性并沒有得到人們的重視。早在20世紀(jì)90年代末，美國(guó)各州陸續(xù)出現(xiàn)了分散污水處理系統(tǒng)失效的現(xiàn)象，嚴(yán)重污染地表水和地下水流域，其中化糞池管理不善是其中一個(gè)重要原因;因此，美國(guó)環(huán)?？偸鹣嗬^出臺(tái)了相關(guān)的指導(dǎo)性文件，確保分散污水的處理系統(tǒng)不會(huì)對(duì)人體健康和環(huán)境產(chǎn)生危害?！稑I(yè)主指導(dǎo)手冊(cè)一化糞池系統(tǒng)》和《業(yè)主檢查手冊(cè)一化糞池系統(tǒng)》為業(yè)主詳細(xì)介紹了化糞池的功能、安裝及運(yùn)行過程中的注意事項(xiàng)，也明確了業(yè)主應(yīng)對(duì)化糞池系統(tǒng)進(jìn)行定期檢查、維護(hù);《分散污水處理系統(tǒng)管理手冊(cè)》為管理機(jī)構(gòu)提供了不同處理系統(tǒng)的管理指導(dǎo)方針，積推動(dòng)分散污水治理的教育和公眾參與。英國(guó)在《英國(guó)規(guī)范BS 6297-2007》中為化糞池系統(tǒng)制定了設(shè)計(jì)規(guī)范，并在其他相關(guān)立法對(duì)化糞池規(guī)格、運(yùn)行和維護(hù)等進(jìn)行了規(guī)定，如在《水資源法》中明確規(guī)定:未經(jīng)有關(guān)部門允許，任何向受納水域(河流、湖泊和地下水)排放污染的行為均視為刑事犯罪，其中排污行為包括排放化糞池出水;《建筑法》中明確規(guī)定化糞池的建造必須向當(dāng)?shù)毓芾聿块T申請(qǐng)，并在獲得準(zhǔn)許后方可建造;《公共健康法》中等也有相關(guān)規(guī)定。

　　我國(guó)開展分散污水的治理工作較晚，并沒有制定化糞池相關(guān)規(guī)范，而已制定的適用于城市排水系統(tǒng)化糞池的相關(guān)規(guī)范可以為其借鑒。如《城鎮(zhèn)環(huán)境衛(wèi)生設(shè)施設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ 27-2005)規(guī)定了化糞池設(shè)置要求;《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50015-2010 )規(guī)定了化糞池選址、設(shè)計(jì)、清掏周期等要求;然而我國(guó)并沒有出臺(tái)化糞池相關(guān)的管理?xiàng)l例，地方zheng府也沒有對(duì)化糞池形成有效的管理機(jī)制，且沒有統(tǒng)一的管理機(jī)構(gòu)。根據(jù)各地方zheng府的規(guī)定，住宅區(qū)化糞池一般由市容管理部門或物業(yè)公司管理，非住宅區(qū)化糞池則由產(chǎn)權(quán)單位或使用者管理。盡管zheng府已經(jīng)明確化糞池責(zé)任人，要求責(zé)任人對(duì)化糞池進(jìn)行定期清理、維護(hù)，而大部分責(zé)任人責(zé)任意識(shí)淡薄，只有在出現(xiàn)事故時(shí)才會(huì)做應(yīng)急處理，這就導(dǎo)致化糞池的管理形同虛設(shè)，使化糞池的運(yùn)行效果大打折扣;因此我國(guó)應(yīng)加快制定適宜于鄉(xiāng)村分散化糞池系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)、建設(shè)、安裝、運(yùn)行和維護(hù)等方面管理規(guī)范條例，明確化糞池責(zé)任人的責(zé)任與義務(wù)，加強(qiáng)對(duì)化糞池的監(jiān)管，從而保證鄉(xiāng)村分散污水的有效治理。

　　2. 3傳統(tǒng)化糞池在構(gòu)造型分散污水處理系統(tǒng)中的存廢

　　隨著人工強(qiáng)化處理技術(shù)的發(fā)展，由于處理設(shè)施包含較多的構(gòu)筑物和機(jī)電設(shè)備，所以稱之為“構(gòu)造型處理系統(tǒng)”，其利用機(jī)電設(shè)備為反應(yīng)過程提供氧氣，而自然處理系統(tǒng)則是zui大程度地利用自然界的氧氣擴(kuò)散作用。構(gòu)造型分散污水處理系統(tǒng)主要以生化處理技術(shù)為主，在生化處理之前通常需要組合預(yù)處理技術(shù)，在生化處理之后可能還會(huì)組合固液分離技術(shù)、消毒等后處理技術(shù)。構(gòu)造型分散污水處理系統(tǒng)適用于以村組或社區(qū)為污水收集單位的處理模式，通過小型管網(wǎng)系統(tǒng)將污水收集并就近設(shè)置污水處理設(shè)施對(duì)污水進(jìn)行處理，其實(shí)質(zhì)是“縮小”的城市污水處理系統(tǒng)。構(gòu)造型分散污水處理系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)自然資源的占用少，建設(shè)與運(yùn)行容易標(biāo)準(zhǔn)化，處理效果可控性強(qiáng)，而缺點(diǎn)則是耗能大，運(yùn)行維護(hù)的專業(yè)性要求高。

　　與城市污水處理系統(tǒng)相似，化糞池作為預(yù)處理單兀在構(gòu)造型分散污水處理系統(tǒng)中的存廢應(yīng)值得深思。目前化糞池在城市排水系統(tǒng)中的存廢引起了較大的爭(zhēng)議，建議取消的理由是設(shè)置化糞池會(huì)造成污水廠進(jìn)水的碳氮比較低，降低脫氮處理效果，并且還會(huì)增加市政投資，造成資金浪費(fèi);不建議取消的理由是設(shè)置化糞池有利于降低后續(xù)污水處理廠的負(fù)荷和管道堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。而我國(guó)在相關(guān)技術(shù)規(guī)范、地方行政規(guī)范上也出現(xiàn)了意見分歧的現(xiàn)狀，如:廣州、上海等地陸續(xù)規(guī)定新建住宅建筑取消化糞池的設(shè)置，重慶則規(guī)定污水處理廠5 km以內(nèi)的建筑無需設(shè)計(jì)化糞池;《福建省化糞池設(shè)置技術(shù)管理暫行規(guī)定》中則對(duì)在不設(shè)置化糞池條件下室外排水管道zui小坡度進(jìn)行了規(guī)定，DN300塑料管的zui小設(shè)計(jì)坡度為0.0035，而《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50014-2006)中規(guī)定DN300塑料管的zui小設(shè)計(jì)坡度為0. 002，可以看出在不設(shè)置化糞池情況下鋪設(shè)市政污水管網(wǎng)時(shí)應(yīng)比設(shè)置化糞池條件下埋深增加近一倍;而其他大部分地區(qū)仍然強(qiáng)制在建筑物排水口設(shè)置化糞池。然而化糞池在構(gòu)造型分散污水系統(tǒng)中的設(shè)置也存在著分歧，如:浙江省地方標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)村生活污水處理工程技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定“黑水不得直接接人農(nóng)村生活污水處理主體工程，必須經(jīng)化糞池或沼氣池處理”，上海市也如此規(guī)定;江蘇、福建等地則沒有強(qiáng)制性規(guī)定。

　　筆者認(rèn)為，在采用構(gòu)造型分散污水處理系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)取消設(shè)置化糞池，理由如下:1)在國(guó)內(nèi)中等發(fā)展地區(qū)，建設(shè)1座合格的家用化糞池，造價(jià)大約在2 000元/戶，而投資10 000-15000元/戶足以使鄉(xiāng)村分散污水處理的效果達(dá)到相當(dāng)于城鎮(zhèn)污水處理廠一B排放標(biāo)準(zhǔn)的水平(除TP指標(biāo)外)，相對(duì)于這一投資而言，2 000元/戶的化糞池建設(shè)成本則顯得太過浪費(fèi)，或者*沒有必要;2)化糞池大量消耗可生化性有機(jī)物，使進(jìn)水中碳氮比大大低于反硝化脫氮的需求，而對(duì)于小型或微型分散污水處理設(shè)施而言，外加碳源幾乎*不可行;3)我國(guó)大部分化糞池出現(xiàn)嚴(yán)重滲漏現(xiàn)象，調(diào)查發(fā)現(xiàn)江蘇省常熟市大約1/3的化糞池?zé)o出水。因此建議，在采用構(gòu)造型分散污水處理系統(tǒng)時(shí)，從有利于脫氮、節(jié)約建設(shè)成本和方便管理的角度出發(fā)，應(yīng)取消設(shè)置化糞池。為減少管道堵塞的幾率，應(yīng)在設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)管徑和坡度進(jìn)行相應(yīng)修訂，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)居民的教育與管理，避免粗大韌性的雜物進(jìn)人管道。

　　在構(gòu)造型分散污水處理技術(shù)中，一體式裝備技術(shù)也得到了廣泛的研究。一體式裝備技術(shù)一般以生化反應(yīng)為基礎(chǔ)，將預(yù)處理、生化、沉淀、消毒等多個(gè)技術(shù)單兀集成在一個(gè)裝備中，通常采用整體工廠化制造的方式，適合大規(guī)模生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，質(zhì)量嚴(yán)格可控，現(xiàn)場(chǎng)安裝簡(jiǎn)便，典型代表為日本凈化槽技術(shù)。凈化槽不僅有用于處理單戶生活污水的戶用型凈化槽，也有可用于處理單位建筑物和住宅小區(qū)生活污水的大中型凈化槽，其廣泛應(yīng)用于日本鄉(xiāng)村分散污水的治理，調(diào)查顯示截止2009年末，日本大約有8. 1%的生活污水采用凈化槽技術(shù)處理，其出水水質(zhì)指標(biāo)達(dá)BOD≤20 mg/L,SS≤15 mg/L,TN≤20 mg/L 。近年來，凈化槽技術(shù)也被引人我國(guó)，并逐漸在我國(guó)鄉(xiāng)村分散污水治理過程中嶄露頭角，目前我國(guó)鄉(xiāng)村分散污水治理開展得比較好的常熟市開始大規(guī)模引進(jìn)日本戶用凈化槽技術(shù)，在戶用凈化槽安裝過程中，則是取消設(shè)置化糞池或原有的化糞池被廢棄。

　　3強(qiáng)化型化糞池在分散污水治理中的應(yīng)用

　　隨著環(huán)境排放要求的提高和厭氧污水處理技術(shù)的發(fā)展，化糞池逐漸被落后于技術(shù)之列。升流式厭氧污泥床(UASB)、厭氧折流板反應(yīng)器(ABR)和厭氧濾床(AF)等是厭氧污水處理技術(shù)的典型，現(xiàn)在也出現(xiàn)利用這些技術(shù)對(duì)常規(guī)化糞池進(jìn)行改造的強(qiáng)化型化糞池，通過改變化糞池的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式等，可以顯著提高化糞池的處理效果，滿足鄉(xiāng)村分散污水的治理需求。

　　3. 1沼氣化糞池

　　沼氣化糞池是在傳統(tǒng)化糞池基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，使其具備嚴(yán)格的厭氧環(huán)境。生活污水中的有機(jī)物經(jīng)過厭氧微生物分解，大部分轉(zhuǎn)換成甲烷和二氧化碳，進(jìn)而達(dá)到部分去除污水中可生化有機(jī)物的目的，同時(shí)殺死污水的蟲卵、病原菌等，還能獲得清潔的能源，產(chǎn)生的沼渣、沼液可以用作肥料。調(diào)查結(jié)果顯示，沼氣化糞池一肥料利用的方法對(duì)COD ,TN和TP的去除率分別達(dá)87. 36% ,78%和94 %，而三格式化糞池的僅為48. 51 % ,6. 83%和24 %。然而沼氣化糞池只能用于高濃度的糞便污水處理，對(duì)于混合排放的常規(guī)生活污水則不適用。

　　3. 2 UASB型化糞池

　　升流式厭氧污泥床反應(yīng)器( upflow anaerobicsludge blanket, UASB )是目前發(fā)展zui快、應(yīng)用zui廣泛的厭氧發(fā)酵反應(yīng)器。UASB型化糞池(UASB-ST) ，是荷蘭Letting教授在UASB的原理基礎(chǔ)上，對(duì)常規(guī)化糞池進(jìn)行改進(jìn)，即在常規(guī)化糞池的頂部設(shè)置氣/液/固三相分離器，并且采用上升流式進(jìn)料，進(jìn)而提高懸浮固體的去除率，也能提高溶解性組分的生物轉(zhuǎn)化率，如圖3所示。UASB型化糞池較常規(guī)化糞池的有機(jī)物去除效率更高，可以得到更好的出水水質(zhì)。UASB型化糞池反應(yīng)器的排泥周期較長(zhǎng)，1一2年清掏1次即可。

 

　　LETTINCA等在芬蘭和印尼周邊利用UASB型化糞池處理糞便污水。AL-SHAYAH等和AL-JAMAL等在中、低溫條件下利用UASB型化糞池處理高濃度生活污水，研究發(fā)現(xiàn)在17. 3℃條件下可以達(dá)到53% TCOD和76% BODS的去除效果;溫度越高，處理效果越好。LOUSTARINEN等〔is〕在低溫條件下利用UASB型化糞池處理黑水與廚余垃圾混合物，發(fā)現(xiàn)10℃條件下兩相UASB型化糞池可以去除97%的TSS和91%的TCOD。

　　近年來，真空廁所技術(shù)在*各地得到了較為廣泛的應(yīng)用，其利用排污管道內(nèi)的負(fù)壓差將糞尿和少量沖洗水吸人到收集箱內(nèi)，與常規(guī)水沖廁所相比可顯著節(jié)水80% - 90%。與常規(guī)生活污水相比，真空廁所收集的黑水屬于高濃度糞便污水，其與廚余垃圾統(tǒng)稱為家庭生物性廢棄物。利用UASB型化糞池處理源分離收集的家庭生物性廢棄物被證明是可行的, KUJAWA-ROELEVELD等利用UASB型化糞池對(duì)真空廁所收集的濃縮黑水進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)在15℃和25℃條件下，HRT為30 d時(shí)的COD去除率分別為61%和78% ;KUJAWA-ROELEVELD等繼續(xù)利用UASB型化糞池處理濃縮黑水與廚余垃圾混合物，發(fā)現(xiàn)UASB型化糞池的渣液分離效果較好，在25℃條件下COD去除率可達(dá)80%

　　3. 3填料型化糞池

　　填料型化糞池是利用填料對(duì)常規(guī)化糞池進(jìn)行升，其中填料可供微生物附著生長(zhǎng)，也可起到過濾效果，因此填料型化糞池內(nèi)形成2個(gè)立的單元:化糞池單元和填料單元，如圖4所示?；S池單元內(nèi)發(fā)生沉淀、厭氧發(fā)酵作用，隨后出水以不同方式通過填料單元，有機(jī)物再次被厭氧微生物截留(過濾)、吸附和分解，zui后達(dá)到穩(wěn)定化。在化糞池單兀填充填料也是填料型化糞池的一種。化糞池單元內(nèi)裝有彈性填料，利用隔板分為多格式，微生物在填料上附著生長(zhǎng)，從而使污水與微生物的接觸面積增加，提高反應(yīng)效率;出水在沉淀室內(nèi)澄清后排出。

 

　　SHARMA等在印度利用填料型化糞池處理生活污水，以陶粒(10 - 12 mm)作為填料。研究發(fā)現(xiàn)在不同有機(jī)負(fù)荷條件下，COD去除率為(88. 6士3. 7 ) % , TSS去除率為(91. 2士9.7)%，病原菌等也得到了去除(90% )，并且發(fā)現(xiàn)填料型化糞池對(duì)負(fù)荷波動(dòng)具有一定的耐受能力。CHEN等在我國(guó)哈爾濱地區(qū)也進(jìn)行了類似的研究，利用彈性立體填料處理生活污水，在兩個(gè)不同溫度階段的COD去除率均比常規(guī)化糞池提高10% 。 KAMEL等設(shè)計(jì)五格式填料型化糞池處理生活污水，污水依次進(jìn)人不填充填料的第1 、2室，而后升流式通過填充礫石的第3 ,4室，zui后降流式通過填充礫石的第5室，并直接排人到土壤中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)第四室出水的細(xì)菌總數(shù)減少了97%以上，其中埃希氏大腸菌計(jì)數(shù)為l0^2一10^3 MPN ·(100 mL)-1，且根據(jù)WHO污水回用農(nóng)田指南建議，出水可用于非限制灌溉。填料型化糞池可以作為分散污水處理的備選技術(shù)。近年來，我國(guó)江蘇地區(qū)也嘗試將三格式化糞池?cái)U(kuò)增為四格式、五格式化糞池，在新增格子中放上碎石、沙子、土壤，再種上一些根莖植物，強(qiáng)化污水處理效果。

　　3. 4折流板型化糞池

　　利用厭氧折流板(anaerobic baffle reactor,ABR)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)化糞池進(jìn)行改造，可以提高污水與微生物之間的傳質(zhì)效率，進(jìn)而提高處理效率。根據(jù)其進(jìn)水方式和結(jié)構(gòu)的不同，分為2種:ABR型化糞池(ABR-ST)和升流化糞池一ABR組合反應(yīng)器(UST-ABR) 。 ABR型化糞池是在常規(guī)化糞池內(nèi)安裝折流板，將其分為幾個(gè)單的室，并且通過折板形成自下而上的水流，從而提高出水水質(zhì)，如圖5所示。而UST-ABR則包含2個(gè)單元:升流化糞池單元和厭氧折流板單元，如圖6所示。在升流化糞池單元內(nèi)主要發(fā)生沉淀和厭氧發(fā)酵反應(yīng)，升流式運(yùn)行方式可以通過重力沉淀和污泥床截留作用來提高懸浮物的物理去除效果，再進(jìn)一步被厭氧菌所分解;厭氧折流板單元是強(qiáng)化單元，進(jìn)一步將剩余揮發(fā)性脂肪酸和小分子有機(jī)物等轉(zhuǎn)化成沼氣。

 

　　陳志強(qiáng)等在我國(guó)哈爾濱地區(qū)低溫條件下利用ABR型化糞池處理生活污水，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在不同H RT時(shí)，與常規(guī)化糞池相比ABR型化糞池的COD去除率提高了12%一21 % o。NASR等也得到了類似的結(jié)果。利用折流板對(duì)傳統(tǒng)化糞池進(jìn)行改造具有埋地式、施工簡(jiǎn)單和節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。

　　SABRY等在埃及某村莊利用UST-ABR處理生活污水，并在折流板單元填充礫石以增強(qiáng)微生物作用和過濾效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)出水水質(zhì)有很大的提升，COD,BOD和TSS去除率分別為84% ,81%和89 %，并且出水可以達(dá)到埃及的直接排放標(biāo)準(zhǔn)。SABRY等又對(duì)埃及分散污水處理技術(shù)進(jìn)行評(píng)估，包括活性污泥法、氧化溝、生物濾池、氧化塘、曝氣塘和UST-BR技術(shù)，對(duì)比多種處理技術(shù)的建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用。結(jié)果表明從占地空間和建設(shè)、運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用方面來說，U ST-A B R是*的分散污水處理替代技術(shù)。

　　綜上，強(qiáng)化型化糞池在保留傳統(tǒng)化糞池簡(jiǎn)單易行、投資少、耗能低等優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上，強(qiáng)化了其對(duì)有機(jī)污染物、病原菌的去除，而其對(duì)氮、磷的去除卻幾乎不起作用。因此在對(duì)脫氮除磷要求較低的地區(qū)，可以考慮強(qiáng)化型化糞池;而在我國(guó)一些經(jīng)濟(jì)條件相對(duì)落后、地形條件較為復(fù)雜的地區(qū)，則可考慮強(qiáng)化型化糞池來取代傳統(tǒng)化糞池作為污水處理設(shè)施。

　　4化糞池技術(shù)在構(gòu)建面向資源化的鄉(xiāng)村分散衛(wèi)生系統(tǒng)中的應(yīng)用前景

　　近年來，常規(guī)衛(wèi)生排水模式的種種弊端日益凸顯，除處理成本高外，包括對(duì)有限的可再生水源的過度開發(fā);對(duì)土壤、地表水和地下水的污染;對(duì)廢水中有價(jià)值成分的浪費(fèi);對(duì)有效去除污染物的難度增加。國(guó)內(nèi)外研究者們紛紛提出了下一代的衛(wèi)生排水理念，以生態(tài)衛(wèi)生(ecological、anitation)、面向資源化的衛(wèi)生(resource-oriented sanitation)和可持續(xù)衛(wèi)生(sustainable sanitation)理念等為代表。這些理念在目標(biāo)上是一致的，技術(shù)手段也相似，都是通過資源的回收與利用來提高衛(wèi)生工程的可持續(xù)發(fā)展性，筆者以面向資源化的衛(wèi)生模式做討論。在面向資源化的衛(wèi)生系統(tǒng)中，其關(guān)鍵性技術(shù)是利用節(jié)水的源分離收集技術(shù)和資源化處理技術(shù)對(duì)生活污物進(jìn)行收集、運(yùn)輸和處理、利用，既能節(jié)約資源，減少能耗，改善人居環(huán)境，還能夠獲得清潔能源，產(chǎn)生高濃度的有機(jī)肥料。目前，構(gòu)建面向資源化的衛(wèi)生系統(tǒng)主要采用2種技術(shù)路線，一是基于無水廁所技術(shù)，二是基于真空源分離技術(shù)。基于無水廁所的技術(shù)主要以生態(tài)堆肥廁所為典型代表，在不需要或需要少?zèng)_洗水的同時(shí)，即可在收集容器內(nèi)完成糞便等排泄物的穩(wěn)定化，并zui終被資源化利用?；谡婵赵捶蛛x的技術(shù)路線包括真空收集(真空廁所、真空廚余收集器)、真空傳輸和厭氧資源化技術(shù)。利用化糞池技術(shù)對(duì)源分離收集(真空廁所)的生活廢棄物(糞尿、廚余垃圾和少量水)進(jìn)行資源化處理已經(jīng)被證明是可行的，如UASB一化糞池、升流式化糞池。

　　隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)具備現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)能力和迫切的公共需求來普及鄉(xiāng)村分散污水與垃圾的治理。而鄉(xiāng)村分散地區(qū)內(nèi)人口規(guī)模小、居住密度低，非常不適于采用常規(guī)集中式衛(wèi)生排水模式;且鄉(xiāng)村分散地區(qū)緊鄰農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，非常有利于污水垃圾中有用資源的回收利用;因此，在我國(guó)鄉(xiāng)村分散地區(qū)開展面向資源化的衛(wèi)生系統(tǒng)工程具有一定的優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一，保證鄉(xiāng)村分散地區(qū)生態(tài)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。鑒于化糞池技術(shù)具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)方便和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，其在構(gòu)建面向資源化的鄉(xiāng)村分散衛(wèi)生系統(tǒng)中是關(guān)鍵性和zui適宜的技術(shù)之一。在采用真空源分離技術(shù)的地區(qū)，化糞池技術(shù)的選取也應(yīng)因地制宜。在附近存在大量可被利用沼氣原料(農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便等)的地區(qū)，應(yīng)選取沼氣型化糞池;而在附近沒有可被利用原料的地區(qū)，通過對(duì)化糞池技術(shù)的改進(jìn)、升，強(qiáng)化處理效果，實(shí)現(xiàn)人糞尿等的衛(wèi)生和無害化標(biāo)準(zhǔn)，zui終以有機(jī)肥形式被資源化利用。我國(guó)鄉(xiāng)村分散地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及自然條件差異較大，全面推廣以水沖廁所為標(biāo)志的衛(wèi)生技術(shù)既不現(xiàn)實(shí)也無必要，在這些地區(qū)，可以考慮強(qiáng)化糞尿的收集管理以及就地資源化利用的技術(shù)，化糞池技術(shù)也可以大顯身手;因此，我國(guó)迫切需要在開發(fā)源頭的節(jié)水衛(wèi)生技術(shù)和終端機(jī)械化施肥(有機(jī)肥)技術(shù)的同時(shí)，研究開發(fā)面向后端有機(jī)肥利用的、安全同時(shí)運(yùn)行管理又很簡(jiǎn)便的就地化糞池技術(shù)。具體參見污水寶商城資料或http://www.dowater。。ｃｏｍ更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　5結(jié)語

　　隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速，我國(guó)鄉(xiāng)村分散污水的治理迫在眉睫。由于化糞池技術(shù)簡(jiǎn)單易行，建設(shè)運(yùn)行費(fèi)用低，且可用于資源化處理，因此在我國(guó)鄉(xiāng)村污水治理中仍應(yīng)予以重視。

　　對(duì)于常規(guī)的鄉(xiāng)村分散衛(wèi)生排水而言，僅靠傳統(tǒng)化糞池并不能滿足環(huán)境排放的要求。當(dāng)規(guī)劃采用傳統(tǒng)化糞池/自然處理系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)化糞池設(shè)計(jì)、安裝與運(yùn)行的管理，使其發(fā)揮應(yīng)有的作用;當(dāng)規(guī)劃采用構(gòu)造型分散污水處理系統(tǒng)時(shí)，從有利于脫氮和節(jié)約建設(shè)成本的角度，建議取消設(shè)置化糞池;在對(duì)脫氮除磷要求較低的地區(qū)，可以考慮采用強(qiáng)化型的化糞池，使出水滿足環(huán)境排放要求。

　　我國(guó)鄉(xiāng)村分散地區(qū)具有發(fā)展與應(yīng)用面向資源化的衛(wèi)生系統(tǒng)的諸多優(yōu)勢(shì)，而在構(gòu)建面向資源化的鄉(xiāng)村分散衛(wèi)生系統(tǒng)中，化糞池技術(shù)是zui適宜和關(guān)鍵性的技術(shù)之一，其選取應(yīng)因地制宜，合理規(guī)劃。我國(guó)迫切需要在開發(fā)源頭的節(jié)水衛(wèi)生技術(shù)和終端機(jī)械化施肥(有機(jī)肥)技術(shù)的同時(shí)，研究開發(fā)面向后端有機(jī)肥利用的、安全同時(shí)運(yùn)行管理又很簡(jiǎn)便的就地化糞池技術(shù)。