肖仲華，黃超，葉志敏,3，趙雪媛，張彪，王松林

（1.湖北省工業(yè)建筑集團公司；2.華中科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430074；3.深圳同創(chuàng)環(huán)?？萍加邢薰荆瑥V東 深圳 518051）

1 糞便處理現(xiàn)狀

由于城市污水處理設(shè)施沒有與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)同步發(fā)展，為減輕生活污水排入尚未建成終端污水處理廠的市政管道或直接排入河道造成的環(huán)境污染，民用建筑和公共建筑排出的生活糞便污水必須先流經(jīng)化糞池處理后才能排入市政污水管道或水體中，所以化糞池截留的大量糞渣污泥，需要及時清運、無害化處理及最終處置。

目前，由于缺乏相應(yīng)的糞便處理設(shè)施，大部分城市僅僅靠環(huán)衛(wèi)部門和清潔服務(wù)公司用吸糞車抽取收集糞渣，直接送至垃圾填埋場與垃圾混合處置，帶來了潛在的環(huán)境污染和健康影響。糞渣污泥向城區(qū)附近的荒野空地、魚塘，甚至向河道中違法傾倒的事件，給周邊環(huán)境帶來了嚴(yán)重的污染。為此，急需建設(shè)糞渣處理廠，從根本上解決化糞池糞渣污泥無害化處理及最終出路問題。

2 糞渣污泥特性

對南方某城市化糞池采樣點的糞便進行了檢測，檢測方法分別按GB/T14769、GB9834、GB/T10725 等方法進行。檢測結(jié)果如表1 所示。

表1 化糞池糞渣性狀參數(shù)

3 糞渣處理工藝確定

糞渣處理工藝主要有3 種：高溫好氧堆肥工藝（機械脫水、泥餅好氧高溫堆肥）、濕式厭氧消化工藝（濕式厭氧消化、機械脫水、泥餅好氧高溫堆肥）、干式厭氧消化（機械脫水、泥餅干式厭氧消化、殘渣好氧高溫堆肥）。工藝技術(shù)上均為可行的工藝，但就減量化、無害化、資源化、投資、技術(shù)成熟性等情況進行分析，厭氧消化工藝與好氧高溫堆肥工藝相比，其資源化程度較高，但在規(guī)模生產(chǎn)中并不很成熟，運行管理也較復(fù)雜，實際工程規(guī)模相對較小，產(chǎn)氣率低，運行耗能大，維護較難，由于加入廚余垃圾，導(dǎo)致工藝難度加大，工藝產(chǎn)生的沼氣利用方式受到周邊環(huán)境限制，沼氣量不大，單獨上沼氣發(fā)電機組不經(jīng)濟。為此，采用好氧高溫堆肥工藝作為首選工藝。

4 主要生產(chǎn)工藝、設(shè)備比選

好氧高溫堆肥工藝的主要工藝過程為：吸糞車收集的糞渣污泥直接運至處理廠，吸糞車進入卸料間后，將糞渣排入糞渣接受槽內(nèi)并進入格柵機，經(jīng)格柵去除糞渣污泥中衛(wèi)生巾等大顆粒固體物質(zhì)。去除雜物的糞渣污泥經(jīng)脫水機脫水后生成含水率為75%的脫水泥餅。脫水泥餅經(jīng)過調(diào)節(jié)（調(diào)節(jié)含水率、碳氮比等）進入堆肥工段，經(jīng)過一段時間高溫好氧發(fā)酵后，形成腐熟堆肥產(chǎn)品。脫水漿液進污水處理站合并處理。整個生產(chǎn)過程中產(chǎn)生惡臭氣體的生產(chǎn)單元均進行惡臭氣體控制（密封設(shè)備、強制排風(fēng)等），強制排風(fēng)收集的惡臭氣體統(tǒng)送至惡臭氣體處理系統(tǒng)。

4.1 固液分離工段主要工藝設(shè)備選擇

固液分離工段主要完成糞渣中較大雜物及沉砂的分離，糞渣濃縮脫水產(chǎn)生泥餅，降低漿液中的有機物含量。

分離雜物與沉砂的主要設(shè)備是格柵，但格柵為非密閉式運行，柵上物不能直接進行脫水，操作環(huán)境較差。糞渣散發(fā)的臭氣強度較高，必須在生產(chǎn)過程中保證密閉性；并且糞渣含有砂類物質(zhì)，除浮渣的同時需要除沉砂。螺旋格柵除渣除砂一體化設(shè)備在密閉條件下運行，其去除的柵渣和沉砂均經(jīng)過自動沖洗并同時脫水，有利于后續(xù)柵渣和沉砂外運，運行穩(wěn)定，操作環(huán)境好，管理方便。

生產(chǎn)泥餅的主要設(shè)備是濃縮脫水機。脫水設(shè)備有板框壓濾脫水機、帶式濃縮脫水一體機、離心脫水機、螺壓式污泥濃縮脫水機等。帶式濃縮脫水一體機在污水處理行業(yè)應(yīng)用較廣泛，但密閉性一般、脫水泥餅含水率達到75%時的消耗較大、對污泥中雜物的適應(yīng)性較差。螺壓式污泥濃縮脫水機的整個運行過程均在密閉狀態(tài)下自動進行，操作環(huán)境好，泥餅含水率可達到75%，在國內(nèi)多家糞渣污泥處理廠使用。

4.2 好氧高溫堆肥工藝設(shè)備選擇

好氧高溫堆肥主要有以下優(yōu)點：有機物分解徹底；堆肥周期短；臭味小，不滋生蚊蠅；為易于實現(xiàn)機械化操作；無害化效果好，能提供殺滅病原體所需的熱量，由于在高溫下滅活，其熱滅活作用不可逆，更有利于環(huán)境保護。采用高溫堆肥工藝即可充分利用糞渣污泥中豐富的氮、磷、鉀等資源，又可殺滅其中的蛔蟲卵等致病菌，從而實現(xiàn)糞渣污泥的無害化、資源化。

在堆肥工藝整個流程中，泥餅或干物料需要通過輸送設(shè)備進行轉(zhuǎn)輸、銜接。糞渣處理廠由于需要輸送的物料較多，同時要考慮各構(gòu)筑物的平面布置，部分物料無法進行簡單的水平或垂直提升輸送，而必須進行水平折線和垂直提升輸送。如采用傳統(tǒng)的輸送設(shè)備就必須通過多個輸送設(shè)備轉(zhuǎn)輸才能達到工藝需求，由于輸送設(shè)備和輸送環(huán)節(jié)增多，會使設(shè)備的運行自控復(fù)雜、整個輸送系統(tǒng)的安全可靠性降低、占用較大空間位置及浪費土地、安裝及維護困難、環(huán)境與景觀較差。根據(jù)市場調(diào)研，污泥管道輸送系統(tǒng)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)復(fù)雜的輸送系統(tǒng)，通過濃料泵以高壓、高濃度、長距離、全封閉的管道輸送方式為泥狀或干物料的復(fù)雜輸送系統(tǒng)提供最佳的解決方案，設(shè)備簡單，自控和維護方便；輸送管道可以任意轉(zhuǎn)彎，平面和空間布置靈活，安裝簡單；輸送管道密封性好，物料輸送安全可靠；環(huán)境與景觀較優(yōu)。缺點是設(shè)備價格相對較高。

4.3 惡臭氣體處理工藝選擇

糞渣分解產(chǎn)生的氨、硫化氫、甲硫醇等物質(zhì)，是糞渣對環(huán)境污染的重要方面，因此，在糞渣的收集、貯存、運輸、處理時，必須采取相應(yīng)的惡臭氣體控制和處理措施。惡臭氣體凈化通常通過吸附、吸收、焚燒、催化燃燒、化學(xué)氧化及生物處理等物理、化學(xué)或生物過程脫除惡臭氣體中的氨、硫化氫和甲硫醇等污染物。若按所用除臭材料性質(zhì)劃分，惡臭氣體凈化工藝可概括地分為濕式除臭工藝、干式除臭工藝及濕式干式組合除臭工藝。糞渣處理廠惡臭氣體處理工藝是以生物濾池（干式段）為核心處理技術(shù)，由于糞渣污泥散發(fā)的惡臭氣體成分復(fù)雜，因此，在生物濾池前增加堿吸收塔和水洗滌塔（濕式段）的預(yù)處理工段，以確保生物過濾器有效運行。

5 工藝設(shè)計

5.1 設(shè)計原則

（1）采用成熟、可靠、先進的工藝技術(shù)與設(shè)備，實現(xiàn)城市糞渣的無害化和資源化，并確保處理系統(tǒng)高效穩(wěn)定運行；（2）廠區(qū)布局力求緊湊、合理，物料流向恰當(dāng)，節(jié)省占地與投資；（3）選用具有較大的靈活性和較強的抗沖擊負(fù)荷能力的工藝技術(shù)與設(shè)備，以適應(yīng)糞渣清運量波動大的特點；（4）選用經(jīng)濟合理、清潔、環(huán)保的工藝流程，注重生產(chǎn)過程中的惡臭氣體與污水控制，防止二次污染；（5）加強生產(chǎn)過程中的自動化控制，簡化操作程序，降低勞動強度。

5.2 工藝流程

糞便處理廠工藝流程如圖1 所示。

圖1 糞便處理廠工藝流程圖

主要工段包括：

（1）除渣除砂及貯存。吸糞車進廠經(jīng)地磅計重，至細(xì)格柵間卸料區(qū)，吸糞車出料口與受料槽的受料口對接，糞渣排入受料槽，而后進除渣除砂一體化設(shè)備處理后，自流進入污泥貯存池。一體化設(shè)備清除的柵渣和沉砂用袋封裝，運至垃圾填埋廠處置。污泥貯存池內(nèi)的污泥由同步排吸泵輸送到污泥脫水間的污泥中間池，以待脫水。

（2）污泥脫水。污泥經(jīng)同步排吸泵由污泥貯存池提升至污泥中間池，污泥脫水機的配套給料泵從污泥中間池將污泥壓入螺壓脫水機，并在壓力管道中與絮凝劑混合（設(shè)置混合器）。經(jīng)螺壓脫水機脫水后形成的泥餅※※由螺旋輸送機送至混料間，脫水后產(chǎn)生的濾液排至污水處理站處理。

（3）輔料制備。為保證發(fā)酵效果，脫水泥餅發(fā)酵前必需加調(diào)整料，調(diào)整料主要有兩部分：回流堆肥、木屑。木屑由園林綠化裁剪下來的樹枝粉碎后制備。輔料生產(chǎn)車間設(shè)有粗料儲存棚、粉碎間、成品輔料貯倉。輔料粉碎共設(shè)兩級，每級設(shè)一臺粉碎機，倉庫需備用常換部件如刀片等。

（4）混料、篩分、打包?；炝系哪康氖菍⒚撍囡?、回流堆肥和木屑按一定比例進行混合均勻，達到堆肥的工藝要求（含水率、碳氮比、孔隙率等）。混料設(shè)備采用雙螺旋混料機，混合后的堆肥物料通過濃料泵輸送至發(fā)酵倉內(nèi)。篩分的目的是將堆肥好的物料進行分選，篩上物作為回流堆肥，篩下物作為成品肥料。篩分設(shè)備采用滾筒篩，篩上物通過皮帶輸送機和斗式提升機輸送至混料儲存?zhèn)}，篩下物通過皮帶輸送機輸送至成品臨時儲存?zhèn)}由濃料泵輸送至打包機打包儲存或成品裝車儲存?zhèn)}。打包儲存的目的是將將成品肥料打包儲存或散裝外運。

（5）好氧高溫堆肥采取倉式發(fā)酵工藝。由污泥脫水間無軸輸送機送來的污泥、濃料泵送來的調(diào)整輔料、回流堆肥螺旋輸送機送來的回流堆肥在混料輸送機的充分?jǐn)嚢韬笏腿氚l(fā)酵倉的布料系統(tǒng)，均勻分布在倉內(nèi)發(fā)酵。發(fā)酵倉采取序批式運行方式，在同一發(fā)酵倉內(nèi)完成一次發(fā)酵后，可以控制發(fā)酵倉的運行條件，繼續(xù)完成二次發(fā)酵的過程。一次發(fā)酵周期為10 天，控制溫度為55 ～70℃，一次發(fā)酵單倉理論通風(fēng)量為36m3/min。通風(fēng)量要根據(jù)堆體溫度、堆體內(nèi)氧氣量綜合確定，采用間歇通風(fēng)方式進行運行。二次發(fā)酵周期為14 天左右。

（6）惡臭氣體處理采用濕式干式組合工藝，在生物濾池前增加堿吸收塔+水洗滌塔（濕式段）的預(yù)處理工段，可降低生物濾池的負(fù)荷，以確保排放達標(biāo)。預(yù)處理工段主要去除氣體中的塵、硫化氫等物質(zhì)，干式段采用生物過濾器，其內(nèi)設(shè)有多孔、比表面積較大的填料，可去除惡臭氣體中的大部分的發(fā)臭物質(zhì)，如硫醇類等。生物濾池填料選用適合于微生物黏附及活動的多孔木質(zhì)材料，以微生物生化處理為主，微生物附著于生物過濾器內(nèi)的填料上。