随着社会经济的高速发展,城市人口不断增多及高度集中,使得城市粪便废水的产量不断增加,这些粪便废水在过去大多作为肥料直接运往农村,而目前在能带来显著经济效益的化学肥料的冲击下,粪便在农村的使用量日渐萎缩,因而,采用适宜的技术对粪便废水进行管理与处理不但对保护环境有着重大的意义,而且对保证人民的健康也有着深远的意义。粪便废水主要有悬浮颗粒物(SS)高、氨氮(NH3-N)浓度高、有机物(COD)浓度高、感官度差、可生化性好等特点。当前国内外处理粪便废水的方法很多,较为常见的有:生物分解法、厌氧发酵法、好氧发酵法、化学法、高压高温法、化粪池处理法、高温堆肥法、粪便污泥自然处理法等。
一、生物分解法
利用蝇蛆、蚯蚓和蜗牛等低等动物分解畜禽粪便,达到既提供动物蛋白质又能处理畜禽粪便的目的。先将牛粪与饲料残渣混合堆沤腐熟,达到蚯蚓产卵、孵化、生长所需的理化指标,然后按适当厚度将腐熟料平铺于地,放入蚯蚓让其繁殖。
二、好氧发酵法
指的是充分利用粪便内微生物的活性对有机肥进行分解,自身产生高温对物料进行腐熟,以此杀灭病原体、细菌等有害物质,发酵过程中物料含水率不断下降,体积减小;发酵好的粪便可作为有机肥原料进行农业生产,真正实现了无害化、减量化、资源化的目的。比较而言,好氧堆肥具有工艺简单、投资少、运行费用低的特点,能有效杀灭病原微生物,是一种安全、有效、经济的合理处理处置方式。
三、厌氧发酵法:
厌氧发酵是一个复杂的生物学过程;粪便中碳水化合物、脂肪及蛋白质等,在缺氧的条件及微生物的作用下,有机物可转化为甲烷。在厌氧阶段发酵处理过程中,根据温度的差异可分为:常温厌氧发酵(即低温厌氧发酵):中温厌氧发酵,一般温度控制在36℃~38℃;高温厌氧发酵其温度一般控制在52℃~55℃。
四、高温高压法(湿式氧化法)
粪便中的有机物,在高温高压的条件下,经过约1h连续不断地氧化分解可达到较好的处理效果。此种方法的关键在于反应塔的设计,它的容量,应根据粪便的发热量、反应速度和氧化的程度来确定。
五、高温堆肥法
将粪便按一定比例掺入垃圾中,应用高温堆肥的方法进行处理。若垃圾中含氮量较高,则不宜采用此法。
六、化粪池处理法
在中小城市及农村由于生活污水的处理,粪便收集、处理完全管道化比较困难,小型化粪池就成为单元住宅最普遍且必须配置的设施。化粪池的功能是接收、储存家庭生活污水。池内分为漂浮层、淤泥层和中间清水层3个区域。清水可采用污水灌溉的方式作最终处理。用作灌溉的污水通过蒸发和渗透消化对环境污染不大,但可降低总废物的清运量。当前由于化工产品的广泛使用,家庭生活污水的成分日趋复杂,污水中有害物质含量增加,化粪池"清水层"的直接排放就成为污水灌溉区域的污染源。对这种污染的控制仅仅是通过在化粪池内使用大量化学药物分解沉淀有害物质,然而在扩大污水灌溉区域,增加土壤处理功能上是难以有效的。但是伴随着许多化粪池专用设备的出现,对现有设备的革新改造,以及产品的标准化,这种环境污染的问题正在逐步得到解决。
七、.粪便污泥焚烧自然法
粪便污泥焚烧处理系统的最大特点是实现了粪便污泥的高效综合利用。其基本原理:在干燥―→造粒(颗粒化)一→焚烧工艺中,使用发热量较高的氧化法处理污泥。该系统由于采用了较为先进的污泥焚烧装置,在连续运转中,不需任何辅助燃料,从而实现了能源的高效利用。正常运转中,即使是发热量较低的消化污泥,需要的辅助燃料也很少。其流程是:将粪便污泥经高压脱水后,送入干燥机,干燥后的污泥由造粒机制成颗粒状,投入焚烧炉中进行燃烧。颗粒状物质既可作为肥料又可作固体燃料用。干燥时所需要的热风,由焚烧炉中污泥燃烧时所释放出的热量提供;干燥机利用后的热风经热交换器再次反馈给焚烧炉,以实现二次循环。整个系统利用的热风经旋风除尘器除尘,气体冷却器进一步回收余热后由排风机送入排风筒。由于采用了“双闭环"式的热量循环系统,故整个系统的热效率很高。
八、化学法
在粪便中加入适量化学药剂,使粪便发生絮凝作用,并通过沉淀分离成液体和脱水污泥。该处理法的最大特点是:粪便在较短的时间内形成固液分离。药剂的投加设备有湿式和干式两种。湿式反应因混合均匀,所以效果较佳。投加添加剂的量,以粪便处理量的0.2%-2%为宜。
种种粪便处理方法各有其优缺点,在我国进行粪便处理的设计研究工作中,应针对当前所面临的粪便污染和促进城市环境卫生技术持续发展的现实,并结合现实国情,选择相对投资少,易于操作,便于维护且适用范围广的适宜技术。适宜技术虽以低费用为主要目标,但它并非是“次等"的,从长远观点看,它是有较大发展前途的。因为它比传统的技术要先进,并具有明显的社会和环境效益,而目前的经济能力又是完全可以承受的。根据国情,通过技术有效性、技术成熟程度、技术适用范围及实用性、投资费用等一些指标的综合评价,在众多较成熟和可开发技术中建议选择以下适宜技术作为发展重点:混合堆肥技术:混合卫生填埋技术;化粪池技术;高温厌氧发酵技术:下水道和污水处理厂的预处理技术。