粪便与厨余垃圾现场处理研究

2.3混合上清液处理单元
ABR反应器具有如下优点：①结构简单、无运动部件、无需机械混合装置、投资成本和运转费用低；②污泥产率低、剩余污泥量少、泥龄高、不需后续沉淀池进行泥水分离；③可以间歇的方式运行、耐水力和有机冲击负荷能力强、对进水中的有毒有害物质具有良好的承受力。ABR反应器的这些优点可以满足本工艺水质水量不能保持恒定的混合上清液对反应器的要求；同时也可以方便做成地埋式从而减少占地面积，不影响地面景观。
小试厌氧折流板反应器由有机玻璃制成，长×宽×高为660mm×200mm×400mm，由竖向隔板将其分成4个主体反应室，并在反应器前部及后部各设一100mm宽的进水室及出水室，以便进出水的溢流。反应器的总有效容积为32L，每个反应室均为8L，上流室与下流室的宽度比为4:1。通往上流室的挡板下部边缘有45°倾角的导流板布水，便于将水送至上流室的中心，使泥水充分混合以维持较高的污泥浓度。每格侧壁上部设有污水取样口，用于取样监测污水水质；侧壁下部设有污泥取样口，用于取样监测污泥；另一侧壁水面以上位置设有集气管，采用排水置换法来计量气体体积。部分试验运行数据如图3所示。小试得到的混合液综合水质指标见表1。

图3进出水COD及COD去除率随时间的变化
表1混合上清液的水质指标／mg•L-1

由试验数据可以看出，ABR反应器在稳定运行时对COD的去除率可达到91％，去除效果较好；但NH4+-N、TP的去除效果并不理想，已有研究人员做了在ABR反应器内插入好氧段来去除NH4+-N的研究，其NH4+-N去除率可达87.3％。为此，在中试阶段将设计一个好氧后处理脱氮工艺来解决这一问题。设计在4格ABR反应器的后面2个格室中接种好氧活性污泥，接入曝气装置。反应器运行期间控制好氧段溶解氧（DO）在2～3mg/L范围内，好氧曝气段的出水及污泥分别控制一定的回流比回流至4格ABR反应器的前2个格室内，这样，整个处理过程就经历了厌氧-缺氧-好氧3个阶段，将有利于NH4+-N的去除。
2.4消化污泥造粒制肥单元
2.4.1消化污泥脱臭方法
从厌氧消化反应器内排出的污泥经脱水后泥饼含水率为80％左右，为提高菌肥的品质和控制臭气浓度，进行了脱臭处理研究。
（1）化学法
采用感官测定法来定性测定臭气浓度，同时以硫化氢和氨气为代表，分别采用碘量法和分光光度法定量测定去除效果。试验选用硫酸，氢氧化钠，乙二醛，次氯酸钠，柠檬酸，醋酸锌，抗坏血酸，硫酸亚铁等除臭药品进行对比试验。试验时将脱水后的泥饼捣碎分别放入500mL摇瓶内（约占总体积的1／2），密封保存，使瓶内臭气浓度增高，并用注射器采集气体原样测量。之后，将药品配成不同浓度水剂，用注射器注入样品中，放置一段时间后再用注射器采集气体样品测量。研究结果（见表2）表明，综合脱臭效果较好的脱臭剂是醋酸锌、乙二醛，感官评价较好的为次氯酸钠。
表2各种脱臭剂对氨与硫化氢的消除率1）

（2）生物法
生物法脱臭即是将已有的脱臭菌株加入到脱水泥饼中，经过3～4d的堆放而达到去除臭味的目的。经富集、培养、分离纯化，已经得到7株高效脱臭菌株，进一步的试验研究表明，外源脱臭优势菌种主要可从芽孢杆菌、链霉菌、小多孢菌和青霉菌中筛选。
2.4.2菌肥试验研究
将本实验室自行分离并保存的解磷、解钾芽孢杆菌（Bacillus.sp）菌株，通过在消化污泥中的进一步驯化培养得到适宜本次试验脱水污泥的解磷、解钾能力强的菌株。利用土壤农业化学常规分析方法分别对解磷、解钾菌进行解磷、解钾能力的测定，部分试验数据如表3所示。解磷菌对土壤有效磷增强度最高可达67.5％；解钾菌对土壤有效钾增强度最高达33.4％。
表3样品有效浓度测定

分别挑取经驯化得到的解磷、解钾菌稀释，利用稀释平板记数法测得菌液中菌的浓度，然后按含菌量（个／固体体积）109/mL的剂量加入已脱水脱臭的消化污泥中，混匀后在30℃培养箱中培养7d，烘干即得成品菌肥。室内栽培西芹试验证明该菌肥肥效显著，部分试验结果如表4所示。
表4西芹播种60d后测定结果

3结论
本套工艺是集节水、环境保护及资源利用于一体的系统技术，可形成一个完整的废物循环生态体系。目前已经完成了模拟一幢有30户居民的居民楼粪便及厨余垃圾产量整套中试设备的设计、加工、安装，正处于试运行阶段。本套工艺技术能够适于离城市排污主管网较远的生活区、没有排污管网的小城镇居民区、风景旅游区及度假区等没有市政管网覆盖的区域的粪便及厨余垃圾的现场处理，也可以作为配套粪便和垃圾集中处理的现场减量化技术。