专利名称：粪便集中处理的方法
技术领域：
本发明涉及一种城市粪便处理工艺，特别涉及一种城市粪便无害化、减量化、资源化处 理工艺。
背景技术：
随着城市化进程的加快，粪便日益成为各大城市的困扰。仅北京市按2006年统计结果显 示就有1650多万人，以每人每天排出500g粪便计算，每天就有825万千克粪便产生，每人 每天排出的粪便中含氮18.6克、磷1.74克，可以污染10吨水体，825万千克粪便就能污染 825万吨水体。不能让粪便污染水源，但是粪便直接进入市政管网又会给市政污水处理系统 带来巨大的压力，导致出水不达标，甚至整个系统瘫痪。粪便处理不及时，会臭气四散，蚊、 蝇、蛆孳生，成为传播细菌、病毒的温床。所以对粪便的无害化、减量化处理势在必行，粪 便本身含有丰富的可生化物质和氮、磷肥料物质，对其资源化利用是粪便最好的出路。
现有的城市粪便处理系统大多是经过固液分离以后，固体填埋，液体直接排入市政管网， 不仅给垃圾填埋厂和市政污水处理系统带来很大的压力，而且浪费了粪便里的资源物质。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有城市粪便处理的难题。提供了一种城市粪便无害化、减量 化和资源化的处理方法。该方法接纳罐装运粪车运输的公厕化粪池的粪便，经过处理，排水 满足北京市水污染物排放标准，并且可以产生沼气和有机肥两种能源。
为了完成本申请的发明目的，本发明采用以下技术方案
本发明的一种粪便集中处理的方法，它包括以下步骤-
(1) 固液分离；粪便通过密闭式卸粪口进入固液分离系统，将粪便中粒径为10mm以上 的固体物去除，分离出的固体物的含水率在45% 70%之间，将固体物采用封闭隔离出渣和 密闭运送填埋处理，经处理后的污水中固含量低于5%，将污水送入第一调节池内进行均质、 均量和暂时储存；
(2) 絮凝脱水将第一调节池内的污水经由提升泵进入絮凝反应罐，在重量百分比为 污水0.005%-0.015%的絮凝剂进行作用，将污水中小于等于10mm的固形物和胶体生成粪泥 絮体，粪泥絮体进入螺旋挤压脱水装置中进行挤压脱水，脱水后得到的污水进入第二调节池，脱水后得到的粪泥通过螺旋输送机进入好氧堆肥处理；
(3) 好氧堆肥将步骤(2)得到的粪泥通过螺旋输送机送入堆肥车间，该粪泥含水率 为65—70%，粒径小于等于10mm，将占粪泥重量25-35%的外来辅料与粪泥在搅拌机中混合 均匀后送入堆肥槽中堆制，其中外来辅料为含水率小于35%的粒径小于4mm的植物性秸秆或 /和树叶或/和锯末，此堆料含水率为55-65%,在温度为55-65'C下，采用好氧曝气或/和好氧 负压吸气的方式对上述堆料堆置5天以上，每曰用浆式翻堆机翻倒一次；
(4) 污水的厌氧处理；将步骤(2)得到的污水从第二调节池经提升泵送至上流式厌氧 污泥床反应器，上流式厌氧污泥床反应器中装有厌氧污泥，厌氧污泥在污水中的含量至少为 l万毫克/升，化学耗氧量的容积负荷为3—6kg/m3，污水在上流式厌氧污泥床反应器中停留1 一3天，污水中的有机物得以进行降解，并将复杂的有机化合物降解转化为相对简单、稳定 的化合物，同时释放出沼气，沼气通入储气袋或储气柜储存,厌氧污泥增长产生的剩余的污泥 返回到步骤(1)的第一调节池中；
(5) 污水的兼氧处理；将步骤(4)处理后的污水送入兼氧池中，兼氧池中装有兼氧污 泥和自养反硝化颗粒填料，兼氧污泥在污水中的含量至少为l万毫克/升，自养反硝化颗粒填
料是由比例为l: 10至10: 1的硫磺和碳酸钙烧结而成，自养反硝化颗粒填料占兼氧池总体
积的5%-15%，污水在兼氧池中污水停留1 —2小时，脱除了污水中90%以上的硝酸盐，兼氧 污泥增长产生的剩余污泥返回到步骤(1)的第一调节池中；
(6) 污水的好氧处理将步骤(5)处理后的污水送入好氧池中，好氧池中装有好氧污 泥，好氧污泥在污水中的含量至少为l万毫克/升，在好氧池中氧的比例为2毫克/升以上，污 水在好氧池中停留5 — 10个小时，使得污水中80 — 90%的氨氮得到降解并转化为硝态氮并且 降解95%以上的有机物，好氧污泥增长产生的剩余污泥返回到步骤(1)的第一调节池中；
(7) 污水的膜生物反应处理将步骤(6)处理后的污水送入膜生物反应池，在膜生物 反应池中装有膜生物反应器，污水从膜表面的微孔进入，从膜中心排出的水被排放到市政污 水管线，其中被排放的水中溶解氧的浓度为2毫克/升以上，未被膜生物反应器过滤掉污水的 1/5-1/2返回步骤(5)的兼氧池中进行处理；
(8)臭味治理，将步骤(1)中的固液分离系统和第一调节池中、步骤(2)中的絮凝反应 罐中和步骤(3)好氧堆肥处理释放出来的臭气收集，经生物除臭法集中治理；
本发明的粪便集中处理的方法，其中所述步骤(4)至(6)中，当在上述步骤的上流 式厌氧污泥床反应器、兼氧池和好氧池中，污泥总含量超过1.5万毫克/升时，分别从上述的 上流式厌氧污泥床反应器、兼氧池和好氧池中向第一调节池排放污泥，直到污泥含量达到1 万毫克/升为止；本发明的粪便集中处理的方法，其中所述步骤(2)中的絮凝剂是聚丙烯酰胺；
本发明的粪便集中处理的方法，其中所述粪便污水经步骤(1)处理后，用重铬酸钾作 为氧化剂测定出污水的化学耗氧量浓度去除率为15—25%;
本发明的粪便集中处理的方法，其中所述步骤(2)中的絮凝处理后污水中的固含量小 于0.5°/。，用重铬酸钾作为氧化剂测定出污水的化学耗氧量去除率大于50%;
本发明的粪便集中处理的方法，其中所述步骤(3)中好氧正曝气是在堆肥底部安装曝 气管和曝气机，使空气从堆肥底面鼓入，堆肥释放的臭气经臭味治理系统集中治理；
本发明的粪便集中处理的方法，其中所述步骤(3)中好氧负压吸气是在堆肥底部安装 抽气管和抽气机，使空气从堆肥表面进入，通过底部的抽气管和抽气机，堆肥释放的臭气经 与抽气机相连的臭味治理系统集中治理；
本发明的粪便集中处理的方法，其中所述步骤(4)中污水经过三相分离器后的送入兼 氧处理，沼气经过三相分离器后的送入储气袋或储气柜暂存。
本发明城市粪便无害化、减量化、资源化工艺的优点
1. 粪便首先经过固液分离，不仅避免了大颗粒物质堵塞管路而且可以去除20%左右的化 学耗氧量；
2. 絮凝脱水步骤可以去除50%以上的的化学耗氧量，降低后续废水处理步骤的负荷；
3. 好氧堆肥步骤实现了脱水粪泥的无害化和资源化；
4. 好氧堆肥步骤可以根据季节等条件选择正曝气或好氧负压吸气两种方式；
5. 兼氧池添加了自养反硝化颗粒填料，可以保证出水的氮含量合格；
6. 膜池的高浓度污泥，可以保证磷、有机物等污染物合格；
7. 臭味控制采用本公司的专利技术，使排放的气体达GB14554-1993《恶臭污染物排放 标准》要求；
8. 综上所述，本发明实现了城市粪便无害化、减量化、资源化的处理目的。
图1为本发明的粪便集中处理的方法的工艺框图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明的粪便集中处理的方法采用以下歩骤 (1)固液分离
粪便污水通过卸粪口进入粪便固液分离系统，固液分离系统的处理能力为1.5-2.5m3/min， 冲击接受能力3m3/min。将粪便杂物中粒径为10mm以上的固体物去除，经处理后的滤液中 固含量低于5%，分离出的固体物含水率在45% 70%之间。分离出的固体废渣采用密闭运送出渣，密闭运至垃圾填埋场处理。过滤液进入第一调节池，第一调节池在该处理系统中主 要起到均质均量和暂时储存的作用，以备进入下个处理单元进行处理。最终固体物出料口高 度不小于1.4m;工作状态时，为全密闭形式，无明显恶臭气体泄漏点；所有和粪便的接触件 都采用不锈钢AISI304制成，粪便污水经固液分离处理后，用重铬酸钾作为氧化剂测定出污 水的化学耗氧量浓度去除率为15—25%。
(2) 絮凝脱水
第一调节池的污水经由提升泵打入絮凝反应罐，絮凝反应罐处理能力12m3/h，粪液进入 此段添加絮凝剂，添加絮凝剂的粪液在此段经充分絮凝并脱水。絮凝剂添加量为污水总重量 的0.005%-0.015%，絮凝剂为聚丙烯酰胺。絮凝后的出水中固含量小于0.5%。化学耗氧量去 除率大于50%。絮凝脱水后的污水进入第二调节池；而絮凝过程中产生的粪泥进入好氧堆肥 系统。工作状态时，为全密闭形式，无明显恶臭气体泄漏点；所有与污水的接触件都采用不 锈钢AISI304制成。
(3) 好氧堆肥
絮凝后的粪泥通过无轴螺旋输送机进入堆肥车间，与占粪泥重量25-35%的外来料混合后 进行堆肥处理。粪泥含水率为65—70%，堆肥能力每天15-20吨。外来辅料为含水率小于35% 的粒径小于4mm的植物性秸秆或/和树叶或/和锯末。堆料含水率为55-65%，在温度为55-65°C 下，采用好氧正曝气或/和好氧负压吸气的方式对上述堆料堆置5天以上，每日用浆式翻堆机 翻倒一次；堆肥的好氧负压吸气是在堆肥底部安装抽气管和抽气机，使空气从堆肥表面进入， 通过底部的抽气管和抽气机，将堆肥释放的臭气如氨气、硫化氢气等从与抽气机相连的臭味 治理系统收集集中治理。好氧正曝气是在堆肥底部安装曝气管和曝气机，使空气从堆肥底面 鼓入，堆肥释放的臭气与臭味治理系统相连集中治理。好氧堆肥可以采用好氧正曝气或好氧 负压吸气，如冬季采用好氧正曝气，其他季节采用好氧负压吸气。
(4) 污水的厌氧处理；
将步骤(2)得到的污水从第二调节池经提升泵送至上流式厌氧污泥床反应器，上流式厌 氧污泥床反应器中装有厌氧污泥，厌氧污泥在污水中的含量至少为l万毫克/升，化学耗氧量 的容积负荷为3—6kg/m3，污水在上流式厌氧污泥床反应器中停留l一3天，污水中的有机物 进行降解，将复杂的有机化合物降解转化为相对简单、稳定的化合物，同时释放出沼气，沼 气通入储气袋或储气柜储存，沼气可以进行发电或生活使用，厌氧污泥增长产生的剩余污泥 返回到步骤(1)的第一调节池中；
(5) 污水的兼氧处理；
将步骤(4)处理后的污水送入兼氧池中，兼氧池中装有兼 污泥和自养反硝化颗粒填料，兼氧污泥在污水中的含量至少为1万毫克/升，自养反硝化颗粒填料是由比例为1: 10至10: 1的硫磺和碳酸钙在450-750'C高温下烧结而成，自养反硝化颗粒填料占兼氧池体积的 5%-15%，污水在兼氧池中污水停留1_2小时，脱除了污水中90%以上的硝酸盐，兼氧污泥 增长产生的剩余污泥返回到步骤(1)的第一调节池中；
(6) 污水的好氧处理
将步骤(5)处理后的污水送入好氧池中，好氧池中装有好氧活性污泥，好氧污泥在污水 中的含量至少为l万毫克/升，在好氧池中氧的比例为2毫克/升以上，污水在好氧池中停留5 一IO个小时，使得污水中80_90%的氨氮得到降解并转化为硝态氮并且降解95%以上的有机 物，好氧污泥增长产生的剩余污泥返回到步骤(1)的第一调节池中；
(7) 污水的膜生物反应处理
为防止污水中较大的固体物质、细小纤维及毛发等细小纤维状物质,对膜造成损伤，在膜 生物反应槽前设计采用lmm的格栅，污水经格栅过滤后进入生物膜反应池,格栅的栅渣定期 自动清洗。
将步骤(6)处理后的污水送入膜生物反应池，在膜生物反应池中装有膜生物反应器，污 水从膜表面的微孔进入，从膜中心排出的水被排放到市政污水管线，其中被排放的水中溶解 氧的浓度为2毫克/升以上，未被膜生物反应器过滤掉污水的1/5-1/2返回步骤(5)的兼氧池 中进行处理；
膜生物反应处理除了能维持高浓度的活性污以外，过滤作用是膜的又一突出特点，经膜 生物反应过滤后得出水的悬浮物很低，且水中化学耗氧量、生物耗氧量、油、脂肪等在一定 程度上得以截留去除，出水能够满足达到《北京市水污染物排放标准》排入污水管线的限值要求。
(8) 臭味治理，将步骤(1)中的固液分离系统和第一调节池中、步骤(2)中的絮凝反 应罐中和步骤(3)堆肥处理释放出来的臭气收集，经生物除臭法除掉臭气。臭气治理采用我 公司专利技术，专利号为ZL2008 2 0004952.0。该专利采用生物除臭方法，将处理站内的各 个泄臭点通过站区内的通风系统集中收集到生物滤床式的除臭塔内，经过塔内各种不同生物 填料的过滤层的吸附作用，去除了臭气中99%以上的致臭化合物，由生物除臭塔排出的尾气 即可直接进入烟囱高空排放。
在步骤(4)至(6)中，当在上述步骤的上流式厌氧污泥床反应器、兼氧池和好氧池中， 污泥总含量超过1.5万毫克/升时，分别从上述的上流式厌氧污泥床反应器、兼氧池和好氧池 和膜生物反应池中向第一调节池排放污泥，直到污泥含量达到1万毫克/升。
以上实施例只是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要 求，在不违背本发明的精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。
权利要求
1.一种粪便集中处理的方法，它包括以下步骤(1)固液分离；粪便通过密闭式卸粪口进入固液分离系统，将粪便中粒径为10mm以上的固体物去除，分离出的固体物的含水率在45％～70％之间，将固体物采用封闭隔离出渣和密闭运送填埋处理，经处理后的污水中固含量低于5％，将污水送入第一调节池内进行均质、均量和暂时储存；(2)絮凝脱水将第一调节池内的污水经由提升泵进入絮凝反应罐，在重量百分比为污水0.005％-0.015％的絮凝剂进行作用，将污水中小于等于10mm的固形物和胶体生成粪泥絮体，粪泥絮体进入螺旋挤压脱水装置中进行挤压脱水，脱水后得到的污水进入第二调节池，脱水后得到的粪泥通过螺旋输送机进入好氧堆肥处理；(3)好氧堆肥将步骤(2)得到的粪泥通过螺旋输送机送入堆肥车间，该粪泥含水率为65-70％，粒径小于等于10mm，将占粪泥重量25-35％的外来辅料与粪泥在搅拌机中混合均匀后送入堆肥槽中堆制，其中外来辅料为含水率小于35％的粒径小于4mm的植物性秸秆或/和树叶或/和锯末，此堆料含水率为55-65％，在温度为55-65℃下，采用好氧曝气或/和好氧负压吸气的方式对上述堆料堆置5天以上，每日用浆式翻堆机翻倒一次；(4)污水的厌氧处理；将步骤(2)得到的污水从第二调节池经提升泵送至上流式厌氧污泥床反应器，上流式厌氧污泥床反应器中装有厌氧污泥，厌氧污泥在污水中的含量至少为1万毫克/升，化学耗氧量的容积负荷为3-6kg/m3，污水在上流式厌氧污泥床反应器中停留1-3天，污水中的有机物得以进行降解，并将复杂的有机化合物降解转化为相对简单、稳定的化合物，同时释放出沼气，沼气通入储气袋或储气柜储存，厌氧污泥增长产生的剩余的污泥返回到步骤(1)的第一调节池中；(5)污水的兼氧处理；将步骤(4)处理后的污水送入兼氧池中，兼氧池中装有兼氧污泥和自养反硝化颗粒填料，兼氧污泥在污水中的含量至少为1万毫克/升，自养反硝化颗粒填料是由比例为1∶10至10∶1的硫磺和碳酸钙烧结而成，自养反硝化颗粒填料占兼氧池总体积的5％-15％，污水在兼氧池中污水停留1-2小时，脱除了污水中90％以上的硝酸盐，兼氧污泥增长产生的剩余污泥返回到步骤(1)的第一调节池中；(6)污水的好氧处理将步骤(5)处理后的污水送入好氧池中，好氧池中装有好氧污泥，好氧污泥在污水中的含量至少为1万毫克/升，在好氧池中氧的比例为2毫克/升以上，污水在好氧池中停留5-10个小时，使得污水中80-90％的氨氮得到降解并转化为硝态氮并且降解95％以上的有机物，好氧污泥增长产生的剩余污泥返回到步骤(1)的第一调节池中；(7)污水的膜生物反应处理将步骤(6)处理后的污水送入膜生物反应池，在膜生物反应池中装有膜生物反应器，污水从膜表面的微孔进入，从膜中心排出的水被排放到市政污水管线，其中被排放的水中溶解氧的浓度为2毫克/升以上，未被膜生物反应器过滤掉污水的1/5-1/2返回步骤(5)的兼氧池中进行处理；(8)臭味治理，将步骤(1)中的固液分离系统和第一调节池中、步骤(2)中的絮凝反应罐中和步骤(3)好氧堆肥处理释放出来的臭气收集，经生物除臭法集中治理。
2. 如权利要求1所述的粪便集中处理的方法，其特征在于所述步骤(4)至(6)中， 当在上述步骤的上流式厌氧污泥床反应器、兼氧池和好氧池中，污泥总含量超过1.5万毫克/ 升时，分别从上述的上流式厌氧污泥床反应器、兼氧池和好氧池中向第一调节池排放污泥， 直到污泥含量达到1万毫克/升为止。
3. 如权利要求2所述的粪便集中处理的方法，其特征在于所述步骤(2)中的絮凝剂 是聚丙烯酰胺。
4. 如权利要求3所述的粪便集中处理的方法，其特征在于所述粪便污水经步骤(1)处理后，用重铬酸钾作为氧化剂测定出污水的化学耗氧量浓度去除率为15_25%。
5. 如权利要求4所述的粪便集中处理的方法，其特征在于所述步骤(2)中的絮凝处 理后污水中的固含量小于0.5%，用重铬酸钾作为氧化剂测定出污水的化学耗氧量去除率大于 50%。
6. 如权利要求5所述的粪便集中处理的方法，其特征在于所述步骤(3)中好氧正曝 气是在堆肥底部安装曝气管和曝气机，使空气从堆肥底面鼓入，堆肥释放的臭气经臭味治理 系统集中治理。
7. 如权利要求5所述的粪便集中处理的方法，其特征在于所述步骤(3)中好氧负压 吸气是在堆肥底部安装抽气管和抽气机，使空气从堆肥表面进入，通过底部的抽气管和抽气 机，堆肥释放的臭气经与抽气机相连的臭味治理系统集中治理。
8. 如权利要求6或7所述的粪便集中处理的方法，其特征在于所述步骤(4)中污水 经过三相分离器后的送入兼氧处理，沼气经过三相分离器后的送入储气袋或储气柜。
全文摘要
本发明涉及了一种粪便集中处理的方法，它包括以下步骤固液分离、絮凝脱水、好氧堆肥、污水的厌氧处理、污水的兼氧处理、污水的好氧处理、污水的膜生物反应处理和臭味治理，通过上述步骤，实现了城市粪便的100％无害化，99.7％减量化和粪泥的100％资源化。
文档编号C02F11/00GK101654318SQ20091009244
公开日2010年2月24日 申请日期2009年9月8日 优先权日2009年9月8日
发明者于景成, 丹 田, 靳国良 申请人:北京昊业怡生科技有限公司