循环水冲洗生态厕所及其污水处理方法

摘要：主要研究了循环水冲洗生态厕所对冲厕污水有机污染物和NH4+-N的去除效果。结果表明，在进水COD和NH4+-N负荷分别为1.2～1.4kg COD/m3•d和0.1～0.11kg NH+4-N/m3•d时，循环水冲洗生态厕所出水COD和NH+4-N稳定维持在15mg/L和5mg/L，达到我国中水回用相关标准，满足了循环冲洗水水质要求，根本上实现了冲厕污水源头治理和资源化。
关键词：循环水冲洗；生态厕所；冲厕污水；治理；资源化
众所周知，我国是世界缺水国家之一，人均水资源占有量仅为世界人均水资源占有量的1/4，水资源短缺和污染问题已严重影响了我国国民经济建设和人们的正常生活。冲厕污水作为生活污水的主要组成部分已越来越受到人们的重视。传统的水冲式厕所几乎都是利用清洁水，每次用水6～10L，实际是用98％的水稀释了2％的粪便，换句话说，就是2％的粪便污染了98％的水。冲厕污水如未经妥善处理不仅恶臭难闻，而且招致蝇虫大量滋生；粪便达不到无害化，极易导致肠道传染病及寄生虫病的传播。
因此，只有突破传统冲水式厕所的局限性，开发循环水冲洗生态厕所，实现冲厕污水的源头治理和资源化，才能满足人们生活水平日益提高和经济发展的需求。
1生态厕所简介
生态厕所是指具有不对环境造成污染，并且能充分利用各种资源，强调污染物净化和资源循环利用概念和功能的一类厕所。国内外已经出现了生物自净、生物发酵、物理净化和粪污打包等不同类型的生态厕所。
本项目研究开发的循环水冲洗生态厕所(如图1所示)以复合生物水处理技术为核心，通过高效生物处理单元和消毒单元的联合作用，使冲厕污水得以较彻底的净化，极少量不可生物降解的固体转化为有机肥(唯一的无二次污染的排放物)，大部分污染物经过处理转化为清洁水，水质达到我国中水回用相关标准要求(GB/T18920)，从根本上实现了冲厕污水源头治理和资源化。
循环水冲洗生态厕所从污水原位收集、粪便粉碎、固液分离、生物降解、净化消毒到再循环使用，在时间和空间上实现了连续的、完整的系统化、资源化处理，突破了传统冲水式厕所对清洁水的依赖，满足了生态环境可持续发展的要求。全自动化的管理模式避免了手动接触，完全消除了交叉感染。循环水冲洗生态厕所结构紧凑，占地面间小，以单厕位为例，占地仅1.2m2，高效生物处理单元的有效容积仅为0.6m3。

图1生态厕所结构简图
本项目研究开发的循环水冲洗生态厕所的突出优点是：①突破了厕所对水的依赖性和其他类型的生态厕所异地无害化处理的局限性；②克服了目前应用较广泛的生态无水收集型厕所的运输、收集、包装材料的二次污染的潜在缺陷；③提高了粪便的原位处理效率和无害化处理程度；④拓展了生态厕所的理念和应用领域(如特殊的行业及需长距离移动、严重缺水区域、局部特殊工作区域等)；⑤充分利用了排泄物中丰富的微生物资源，强化其功能消化效果；⑥提高了人性化设计程度，更新了生态卫生单元的新观念。
2循环水冲洗生态厕所污水处理方法研究
2.1工程因素研究
2.1.1冲厕污水水质特性
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。国外的黑水定义有2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，包括冲厕水和人类营养物溶液(anthropogenic nutrient solutions，ANS)。粪便(night soil)指不含或含少量冲厕水的黑水。本项目所研究的污水是包括含有冲厕水的黑水。
粪便是冲厕污水的主要污染物，其中包括人所摄取的植物纤维、梗结缔组织、软骨等经消化后残留在胃、肠中的残渣以及大量可溶性的有机物、氯化物、磷酸、硫酸、碳酸盐、尿素和病原菌、寄生虫卵等。经过测定，典型冲厕污水的主要水质指标如表1所示(以冲水量6L为例)。
表1冲厕污水主要水质指标

由表1可以看出，冲厕污水是一种以天然大分子物质为主体物质的高有机污染物浓度、高氨氮浓度和高悬浮物浓度的有机废水，其化学需氧量与生化需氧量呈显著相关性，废水可生化性好。
2.1.2循环水冲洗生态厕所设计水量
以普通单厕位厕所为例，计算如下：
Q=U×(V+υ)
式中：Q——单厕位厕所每天污水排放量，L；
U——单厕位厕所每天使用次数，通常为30～50次(均值40次)；
V——冲水量，以6L为例；