1、毕业设计文献综述 海洋科学 城市生活粪便生化处理工艺研究 摘 要 粪便是人体消化系统和泌尿系统的生理排泄物，含有丰富的有机物和氮、磷、钾成分，是农业的传统有机肥料和良好的土壤调节剂 。 粪便中的有机物和氮、磷等物质若被直接排放，会造成水质污染，散发含氨、硫化氢、硫醇、硫醚等恶臭成分的有害气体，病人的粪便还含有多种肠道致病菌、寄生虫卵和病毒，据有关资料显示，发展中国家约 70%的疾病与粪便的生物性传染有关 .因此，按照减量化、无害化和资源化的原则来处置我国城乡粪便具有重要的现实意义 .据 1997年统计，我国的 668 座 设市城市年清运粪便 2900 万 t，做到无害化处理的不到1/2，大部分
2、是经过化粪池的简单处理就被直接排放，粪渣没有妥善处置 .我国近40%的设市城市缺乏完善的下水管网，污水处理厂严重不足，很多污水处理厂也因运行费用等多种原因不能正常运行，造成全国 90%以上的污水粪便没有得到无害化处理就被直排江河湖海，致使城市流经河段 86%的水质超标 .农村粪便虽多用作粪肥，但大部分未经卫生收集和无害化处理，而是被直接施于农田或排放，不仅影响农作物吸收，严重恶化周边环境，还导致了疾病传染 .造成上述情况的原因中，粪便的收运方式和资源化 技术落后是两个症结所在 。 我国城镇现行的粪便收运系统大多直接由重力冲水厕所、化粪池、黑水与灰水的混合排污管网或吸粪车等组成 .重力冲水厕所的
3、大耗水量和黑水与灰水的混合排污使粪便的固含量大幅度下降，旱厕粪便的固含量是 6% 9%，而重力冲水厕所粪便的固含量还不足 0.1%，已严重丧失了其原有的利用价值， 只能通过化粪池和有待完善的污水处理厂进行无害化处理 .另外，污水处理厂的污泥中混入了大量重金属和有毒难降解物质，不宜用作农田肥料进入食物链，粪便的流失和污染也就难以避免 。 目前对生活粪便的处理基本上都是依靠专门 的集中接受站，对其进行初级处理后再合并进入污水处理网管。但有时候市政处理系统不能承载太大的 COD、 BOD 负荷，所以对于生活粪便的处理各方面还在寻求更好的处理方式。本论文通过选择一种 生化处理工艺， 依靠自筛选的细菌，
4、采用预处理 -除臭 -生活处理 -造粒等过程，将城市生活粪便（尿液）转化成为绿色肥料。实现城市粪便的无害化处理，并且还可以获得一定的经济价值。 关键词： 城市粪便 生化处理 资源化 绿色肥料 ABSTRACT Manure is the human digestive system and urinary system physiology waste, rich in organic matter and nitrogen, phosphorus and potassium components of agricultural fertilizer and good traditional
5、organic soil conditioner. Organic manure and nitrogen, phosphorus and other substances Ruopi direct emissions, will cause water pollution, distribution of ammonia, hydrogen sulfide, mercaptans, sulfides and other odor components of harmful gases, the patients stool contains a variety of enteric path
6、ogens , Parasite eggs and the virus, according to statistics, about 70% of developing diseases and infections related to the biological waste. Therefore, in accordance with the reduction, sound principles and resources of the urban and rural waste disposal is important Practical significance. Accord
7、ing to 1997 statistics, Chinas 668 cities officially designated waste removal and transportation of 29 million t, to achieve safe disposal of less than 1 / 2, a simple majority is the result of treatment of septic tanks is directly discharged to , there is no proper disposal of fecal residue. China
8、nearly 40% of the cities officially designated under the lack of proper water supply network, a serious shortage of sewage treatment plants, many sewage treatment plants and other operating costs due to various reasons can not operate normally, resulting in more than 90% Fecal sewage treatment has n
9、ot been sound was straight row of rivers and lakes, resulting in 86% of urban river water quality through excessive. Though the number of faeces as manure in rural areas, but most without health collection and safe disposal, and Be directly applied to cropland or discharge not only affects crop upta
10、ke, serious deterioration of the surrounding environment, but also led to the spread of the disease. caused by the above reasons, the waste collection, transportation methods and resources are two crux of technological backwardness. Chinas urban waste disposal system present most directly by the gra
11、vity flush toilets, septic tanks, black water and gray water mixture Sewer or suction truck etc. gravity flush toilet and a large amount of black water and gray water Mixture of sewage waste water to a significant decline in the solid content, solid content of fecal dry toilets is 6% to 9%, while th
12、e gravity flush toilet stool of less than 0.1% solid content, has seriously lost its original use value Can only be perfected through septic tanks and sewage treatment plant for safe disposal. In addition, the sewage treatment plant sludge mixed with a large number of toxic heavy metals and refracto
13、ry materials, into the food chain should not be used as agricultural fertilizers, manure loss And pollution will be difficult to avoid. The current treatment of waste of life are basically centralized receiving station rely on specific, primary treatment and then merge them into the sewage treatment
14、 network. But sometimes municipal treatment systems can not carry too much of COD, BOD load, so the handling of manure for all aspects of life are still looking for better handling. The paper by choosing a biological treatment process, relying on self-selected bacteria, the use of pre - deodorant -
15、Living processing - granulation process, the municipal waste (urine) into a green manure. Implement sound urban waste treatment, and also get some economic value. Keywords： Urban waste Sound processing Resources Green manure 1 研究背景及意义 我国人口众多，随着生活水平的提高，由城市产生的粪便量越来越大，许多城市在重视对生活固体垃圾处理的同时，也开始重视生活软垃圾 -粪便
16、的处理。在过去，粪便绝大部分被运往农田果园等作为肥料施用。由于农业生产的规模化作业，粪便的农用生产效率较低，加之化肥的大量使用，以及许多大城市卫生防疫的要求，粪便未经熟化不能直接施肥，因此粪便的受纳量日益减少。在有些城市粪便 污水向城区附近的荒野空地、池塘、甚至向河道中违法倾倒的事件时有发生不但造成严重的环境污染，而且会产生潜在的威胁居民健康的影响。 城市粪便污水必须进行无害化处理，据建设部和国家环保总局统计，全国有近 600 个城市需要解决粪便污水处理的工作。我国幅员辽阔，东西南北的气候差异较大，人们的生活习惯和素质有差异，城市水准也不一，再加上使用的卫生器具形式不同等因素，城市产生的生活粪
17、便水成份性状也有很大的差异，所以对于不同城市的粪便水处理，应根据其粪便水的成份性状和处理要求，选择合理的工艺处理流程和机械设备。 近年来，除京 、沪、穗等大城市外，国内大部分城市的粪便处理工作还停留在较为落后的状态，很多城市在处理粪便时使用的还是直接排放入河流、湖泊或坑池的方式，或者将粪便运往附近农村，与垃圾混合后经过一段时间的自然发酵然后作为农肥施用于农田。这种方式在短期看来是一种简单、快速、直接的方法然而这种处理方式对环境造成的污染，以及对今后城市发展的制约是不可估量的其实粪便处理项目的优化和现代化发展已经成为加速城市发展推动我国城市化进程的迫切要求，科学解决粪便处理问题势在必行。 目前，
18、我国对城市环境卫生的治理和改造越发重视，环保部门对生态城 市和卫生城市有着严格的要求，在粪便处理一项中明确规定“城市粪便无害化处理率要求 70%”，可见一个城市拥有的垃圾和粪便的无害化处理设施已经成为卫生达标城市的硬性指标和先决条件，在此大背景下，各级政府都纷纷加大了城市环境卫生治理的力度不仅在政策上予以高度重视并且在经济上予以大力支持，此外各级政府还在积极摸索合适的经营管理模式寻求最恰当，高效科学而先进的管理方式，建设机械化处理、资源化模式、产业化管理的粪便无害化设施，以此来消除粪便污染，实现粪便“无害化、减量化、资源化”处理，因而城市粪便的生化处理工艺方法选择 和设施建设显得尤为迫切。 因
19、此探索适合城市自身发展特点的能耗低、效率高、投资省、易管理的粪便生化处理工艺势在必行，通过对国内外城市粪便生化处理方法和工艺的研究，以最经济的投资合理选择适合城市自身发展特点的粪便处理工艺，以较少的投资建设粪便处理厂，以较低的运行费用运转粪便处理厂，城市粪便经过处理达到了无害化处理卫生指标，消除了粪便中病原微生物的恶性循环，有效地控制其对城市水体环境的污染，也消除了粪便中病原微生物对居民身体健康和日常生活的影响，促进了精神文明建设，对于提升城市整体环境，提高居民生活质量具有实际意 义；同时有控制的将粪便滤清液通入城市污水厂，对于污水厂的生化处理系统也是一种营养供给；再者，粪便无害化处理中的资源
20、化综合利用，对节能减排、建设资源节约型、环境友好型社会具有更重要的现实意义。 2.城市粪便处理存在的问题 2.1 对粪便处理重视不够，粪便处理过于简单 在我国，粪便作为肥料来源和土壤调节剂具有悠久历史，长期以来人们更 多地关注粪便的资源利用而较少考虑粪便的污染危害，对粪便处理重视不够， 有的粪便未经杀毒灭菌，达不到卫生学标准就被浇灌作物，有的经由管网直排 入河流，威胁人体健康，影响人居环境；化粪池 曾是城市粪便的主要处理手段， 但大多数化粪池未能定期及时清理，甚至处于长期不清理的状态，粪便污泥长 期淤积不清理，造成粪渣板结，化粪池形同虚设，粪便得不到有效的无害化处 理，造成水质污染，化粪池引起
21、的爆炸事件也屡见报端。 根据 1997 年统计，我国 668 座城市，城市年清运粪便 2900 万 t，被无 害化处置的不到 1/2，多数只是经过化粪池的简单处理就被直接排放，粪渣也 得不到妥善处置。如北京市在方庄粪便消纳站建成之前，粪便无害化处置率仅 为 7.5%。 2.2 对处理工艺、级别的选择存在机械套用现象 伴随着城市 化进程，我国大部分中等城市陆续兴建污水处理厂和垃圾填埋场等市政环卫设施，在城市粪便处理工艺选择方面存在盲目跟风现象，不对城市之间差异性和自身特点进行研究和分析。 例如部分城市纷纷采用“预处理 +污水处理厂”的粪便处理二级处理工艺，但对接收粪便滤清液的生活污水处理厂的运行
22、和水质研究不够，粪便处理场运行后，粪便滤清液浓度依然过高，导致对应的污水处理厂处理不达标，或者对应的以工业废水为主的污水处理厂进水水质 BOD5/COD 本就过低，粪便处理采用二级处理工艺反而将利于提高污水处理厂进水水质的有机物浓度降低了，既 浪费了资源，又多增加了投资和运行费用等。 2.3 缺乏对粪便处理场、对应污水处理厂规模与布局关系的研究 除了工艺级别的盲从外，对粪便处理场的规模布局与对应污水处理厂的规 模布局的关系缺乏研究。由于文明城市评比等诸多因素引起的城市粪便集中处 理工程匆匆上马，对现有污水处理厂、垃圾填埋场的规模布局以及处理工艺缺 乏必要的研究，导致城市污水处理厂不是负荷过高处
23、理不达标，就是负荷不足 运行困难。 2.4 旧的运行模式弊端突出，政策和相关法规不完善 以往的政府体制导致的粪便处理、污水处理归环卫和市政两个部门分开管 理 的模式，制约了粪便处理，也影响了污水处理，环卫、市政设施的布道统筹 综合利用，存在一定的资金浪费。 粪便处理现阶段还是政府部门主管，政府缺资金，民间资本活跃，粪便处 理市场化进程缺乏相应的政策、法规。国家建设部于 1995 年颁布的城市粪便 处理厂（场）设计规范 CJJ64-95已跟不上城市地快速发展，新的处理技术应 用的一批新的处理设施没有规范可循 3.粪便生化处理工艺探讨 3.1 粪便无害化处理技术 通过投加除臭剂、灭病原剂、絮凝剂、
24、降解剂、增效剂 ,以及气浮、脱水等物理、化学生物处理技术 ,对人粪便进行无害 化处理与资源化利用。在达到城市人粪便无害化标准的前题下 ,以节约投资、容易管理、突出环保效益 ,兼顾经济效益为目标。该技术的优点是对人粪便进行无害化处理并能充分利用人粪便中的有效肥料成份 ,促进农业生产 ,改良土壤结构 ,使城市生态系统的物质流更趋合理化。工艺流程见图 1。 1.1 除渣机 :利用除渣机除去粪便中的砖头、石头、塑料袋、卫生纸及其他杂物。 1.2 反应罐 :在一定温度下 ,人粪便在反应罐中与投加的除臭剂、灭病原剂充分混合、反应并完成初步降解 ,除去人粪便中的臭气、病原体和寄生虫卵。 1.3 冷却池 :对
25、人粪便除臭和无害化处理 ,将人粪便冷却 ,以便脱水 ,同时人粪便中的高分子有机物进一步降解。 1.4 调节池 :在调节池中调节人粪便的浓度 ,使人粪便的浓度均匀后 ,投加复合絮凝剂和复合助凝剂 ,使 人粪便易于脱水 ,改变其脱水性能。 1.5 气浮 :改变了脱水性能的人粪便 ,通过气浮使混凝后的人粪便有效地与水分离 ,固形物进入脱水工序 ,清水进入水处理系统。 1.6 脱水 :气浮分离出水的固形物先经真空吸附 ,除去大部分游离水 ,使其成为薄饼状 ,然后经过大压榨机压滤 ,使人粪便的含固率达到 20 % 30 %。 1.7 分解增效 :向脱水后的人粪便中添加分解剂和增效剂 ,使人粪便中的高分子
26、进一步被分解 ,同时使人粪便的肥效增加。 1.8 干燥 :分解增效后的人粪便进入热风干燥机处理 ,形成半成品。 1.9 配比 :对干燥后形成的半 成品有机肥料进行有效的配比 ,主要是向人粪便中添加一些微量元素和其他一些对农作物有益的物质。 1.10 成品包装 :合理配比后的固形物已由令人生厌的废弃物 ,变成无害的绿色高效有机肥成品 ,包装后外销。 1.11 水处理 :气浮、脱水工序排放的污水全部收集到水处理系统中 ,集中进行污水处理 ,使污水排放达到国家污水综合一级排放标准 ,杜绝二次污染 ,并部分回收。 小结：本技术把人粪便的无害化处理和资源化利用相结合。一方面消除了人粪便的污染问题 ;同时
27、 ,通过处理 ,在短时间内使人粪便中的高分子有机物分解成为农作物可以很快吸收 的高效绿色有机肥料 ,并通过有偿销售 ,补偿人粪便处理过程的费用 ,使资源得以良性循环 ,获得良好的社会效益和经济效益。 3.2粪便资源化利用 3.2.3.1 生物处理法 生物处理法是通过在粪便中接种微生物菌剂， (如 EM 菌剂 )，利用生化工艺和微生物技术，使有益微生物迅速繁殖并快速分解粪便和拌料中有机质，在短时间内使堆料温度升至 6070，进而抑制或杀死病菌、虫卵等有害生物的一种方法 引。同时，矿质化和腐殖质化可吸收、分解恶臭和有害物质，释放出微量元素如氮、磷、钾等有效成分。畜禽粪便经过生物发酵腐熟后， 再经热
28、风旋转烘干处理，便成为无害、无臭的优质有机肥，能显著提高肥料利用率和保护环境。 3.2.3.2 饲料化技术 干燥处理法：干燥处理是利用太阳能、热能等对粪便进行加工处理的方法。日光干燥是将新鲜的粪便掺人一定比例拌料 (如糠麸 )后摊在水泥地面或塑料布上，定是翻动，使其自然干燥后粉碎加入饲料中饲喂。该法投资小、易操作、成本低。此外，有条件的养殖场可通过高温快速干燥机或热喷机进行粪便的加工处理。如高温快速干燥机可在短时间 (约 12 s)内使粪便水分含量降到 13 以下，干燥快速、灭菌彻底，不足之处是养分损失大 、成本太高。 发酵处理法：粪便发酵方法较多，常用的有自然发酵和堆积发酵。自然发酵是将粪便
29、与麸皮 (3： 2)或碎大麦 (1： 1)混合后密封发酵，水分控制在 5O 左右，温度保持在 5 以上， 2O 40 d后开窖使用 L4。堆积发酵是先收集新鲜粪便，然后倒入缸内，用水泡开、搅动，待沉淀后除去上下层杂质；取中层粪便沥干水分；然后，每 10 kg粪便加酵母片 1520 g，糖钙片 15 20片，土霉素 5 6片，堆积发酵 5 6 h，如用来喂猪可按日粮的 20 添加【 5。 青储法：青贮方法是处理畜禽粪便较为简便、有效 的一种方法。通过将新鲜粪便与糠麸或玉米粉等按 1： 1比例搭配，在厌氧条件下控制含水量 (40 7O )，经 1021 d完成发酵。如果青贮时可溶性碳水化合物不足，
30、可添加 9 12的玉米面或 1 3 的糖蜜 。通过青贮，不但可提高饲料的适口性和吸收率，防止蛋白质损失，而且可将部分非蛋白质转化成蛋白质，故经青贮后的粪便比干粪营养价值高。 生物分解法： 蝇蛆和蚯蚓均是营养价值很高的动物性蛋白饲料。利用蝇蛆、蚯蚓等分解粪便，既提供了动物蛋白又处理了粪便，不但经济、实惠，而且生态效益显著。该法先将粪便与饲料残渣 混合堆沤腐熟，使其达到蚯蚓产卵、孵化和生长所需的指标，然后按适当厚度将腐熟料平铺于饲养池中，放人蚯蚓让其繁殖。被蚯蚓利用过的畜禽粪便和饲料残渣叫蚓粪，含有丰富的无机养分，是理想的盆花和园林种植肥，而作为优质蛋白饲料的蚯蚓本身，含 1O 40 的蛋白质，是
31、饲养畜禽的极好饲料 。 3.2.3.3 能源化技术 制作沼气：粪便中含有大量的能量，可通过厌氧发酵产生沼气。厌氧发酵技术是利用厌氧或兼性微生物以粪料中的原糖和氨基酸为养料生长繁殖，进行沼气发酵，沼气发酵过程中最重要的指标是产气温度 (35左右 )和沼 液 pH值 (6 87 4)。发酵产物综合利用在生态农业中，可作为生产活动的原料、肥料、饲料、添加剂和能源等。沼渣脱水干燥后可生产生态有机复合肥 ；沼液不但可用作饲料添加剂浸种、追肥，而且可以制成杀虫剂。产生沼气是综合利用粪便、防治环境污染和开发新能源的有效措施，但此法的缺点是沼气产生易受温度、季节、环境和原材料影响。制作沼气多适用于温度较高的地
32、区，而在较寒冷的北方，冬天要采取辅助升温措施以增加产气量。 4 结语 综上所述，探索适合城市自身发展特点的能耗低、效率高、投资省、易管理的粪便生化处理工艺势在必行， 通过对国内外城市粪便生化处理方法和工艺的研究，合理选择适合城市自身发展特点的粪便处理工艺，以较少的投资建设粪便处理厂，以较低的运行费用运转粪便处理厂，城市粪便经过处理达到了无害化处理卫生指标，消除了粪便中病原微生物的恶性循环，有效地控制其对城市水体环境的污染，也消除了粪便中病原微生物对居民身体健康和日常生活的影响，促进了精神文明建设，对于提升城市整体环境，提高居民生活质量具有实际意义；同时有控制的将粪便滤清液通入城市污水厂，对于污
33、水厂的生化处理系统也是一种营养供给；再者，粪便无害化处理中的资源化综合利用，对 节能减排、建设资源节约型、环境友好型社会具有更重要的现实意义。 本文只浅析了关于城市粪便处理中出现的问题，从生化处理方面研究了对城市粪便实现无害化处理和资源化利用的理论方法。希望相关部门能更重视城市粪便处理里中出现的重视不够处理过于简单的突出问题。 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 3陈朱蕾，唐赢中 .中国城市粪便
34、 的可持续利用研究 J.城市环境与城市生态 ,1999,12(2):42-44 4唐赢中 .粪便清运处理系统指标在不同类型城市间的差异性分析 J.武汉城市建设学 院学报 ,1997,14(2):20-22 5陈东华，郑金伟 .我国粪便处理的现状分析及发展 J.环境科学与技术 ,2005,28(增刊 ):171-172. 6郭芳芳 .不同基质处理人体粪便的对比分析 J.安徽农业科学 2008,36(19):8368- 8369,8384 7邓挺兴 .高温消解 -中温厌氧发酵 -生物稳定塘系统处理城市粪便的卫生 学评价 J.环境与健康， 1992,9(6):241-244 8梅小乐 .人粪尿生物处理技术的发展及应用 J.给水排水 .2005,31(5)： 88-91 9鲁宁 .高浓度粪便污水处理厂泡沫成因及控制措施研究 J.中国给水排水 .2007，
