高氮高浓度粪便污水处理技术研究

摘要：对粪便污水及其水质情况进行了分析介绍，详细介绍了欧美国家、日本和发展中国家对于粪便污水的收运方式和处理技术，分析比较了欧美模式、日本模式和发展中国家模式对于粪便污水处理技术的优劣。综述了国内外对于高氯高浓度有机粪便污水处理方法、处理工艺、处理效果等方面的研究进展情况.比较了对于粪便污水处理技术中厌氧及好氧工艺的优缺点，提出了对于我国等发展中国家比较适用的粪便污水处理技术，即多段厌氧处理、好氧处理、絮凝沉淀、活性炭吸附等多项技术的高效组合工艺，为我国粪便污水处理提供技术参考。
关键词：粪便污水；高氮高浓度：水处理技术
1粪便污水
国外把粪便污水又称为黑水(black water)，与黑水相对的另一概念是灰水(gray water)。国外的黑水定义有两种，一种定义为含有粪便物质的生活污水；另一种定义为厕所污水，包括冲厕水和粪便。粪便(night soil)指不含或含少量冲厕水的黑水。
粪便含有丰富的有机质和农作物生长发育所需要的氮、磷、钾等元素，我国一直将其作为传统的农业肥料；但是近20年来，由于多种原因使城市粪便农用比例急剧下降，城市粪便失去传统的土地处理途径，而不得不向城市附近区域倾倒，给环境和人类健康带来严重影响。
城市粪便主要来源于城市公共厕所，对于粪便无害化处理在发达国家已基本解决，并且做到了资源化、稳定化和减量化；但是对于发展中国家来说，城市粪便的处理还处于初期阶段，大多是采用城市粪便连接到城市污水管网，输送到城市污水处理厂进行处理。这种方法提高了城市污水的污染负荷，增加了城市污水处理厂的处理负担；对于城市粪便的单独集中处理我国还处于试验研究阶段。
2粪便污水的特点
黑水含有较高的COD、N、P量和病原菌。而粪便中的有机物和营养物质浓度更高，如表1所示。
表1粪便污水的水质情况

注：表中括号内数字为平均值。
根据化学分析，人粪中N、P、K的含量分别为1％、0.5％、0.37％，有机质含量为2％，有机质的主要成分是纤维素、半纤维素、蛋白质及其分解物，含水量为70～80％；人尿中N、P、K含量分别为0.5％、0.13％、0.19％，尿素的含量为1～2％，含水量为95％。
长期以来，粪便污水的处理方式以输送到污水处理厂或粪便处理厂集中处理为主。处理难度大，费用高。因此，粪便污水的就地处理问题已日益提上日程，与之相关的粪便和粪便污水处理的研究、开发与应用也得到不断发展。
3粪便污水处理技术
各国粪便污水处理技术，按粪便污水收运和处理方式不同，大致可以分为欧美模式、日本模式和发展中国家模式。欧美模式是以城市污水管网和污水处理厂作为粪便污水收运和处理基础的，即城市污水、粪便污水合并处理的高成本模式；日本模式是除合并处理之外，还采用车辆收运单独集中处理和现场净化池分散处理相结合的粪便污水单独处理的中成本模式；而发展中国家模式则是多样化的粪便污水处理系统的低成本模式。
3.1欧美国家粪便污水处理技术
欧美国家因早期对城市下水道建设的重视，因而都有较完整的污水排放设施和污水处理系统。欧美国家下水道普及率在70～90％，多数城市几乎达到100％；其中，英国已普及到农村。按每座污水厂的服务人数算.瑞典和法国5000人，英国和西德7000～8000人，美国为10000人；按城市人口计算人均下水道长度，英国为4.51m，西德为3.35m。因此欧美国家采用污水粪便合并处理的高成本模式，粪便由水冲厕所通过化粪池排入下水道至污水处理厂统一处理。处理模式如下：
1) 距污水厂较近的粪便接收站

2) 远离污水厂的粪便接收站

3.2日本粪便污水处理技术
日本1988年下水道普及率仅32％，弥补这一不足，日本在没有下水道及污水处理厂的地方均设有净化池，进行小范围处理，目前日本按服务人口普及率计，粪便排入下水道的只占35％采用净化池(600多座)的占35％，使用旱厕的占30％对净化池污泥和旱厕粪便，依靠单独收集处理系统进行清运(吸粪车28000辆)、处理(处理厂1200多座)及最终处置。