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1、都市污水源头分类与粪尿资源化途径的分析研究日期:123来源：中国生态排水网 作者:张健1汪苹2字体：大 中小 摘要: 随着中国都市化的高速发展,地表水环境容量的局限日渐凸现。通过高效的节水便器，一方面从冲厕用水上节水,另一方面单独收集高浓度的人粪尿，在达到高效节水的同步将人粪尿从废水中分离。人粪尿的源头分离可以明显减少排水的有机污染负荷和营养盐浓度,从而可以更经济有效地提高解决后出水的水质及其运用价值。单独收集的高浓人粪尿量小并富含都市污水中的有机物和营养盐，可更有效地实现资源化。本文分析研究都市污水的源头分类以及分离出来的高浓粪尿的资源化途径。核心词:粪尿,源头分类，资源回收，节水，生态排水
2、nalysis udy on Srcolletion a Utilizatio TretmenPathway of the NigtilWag Pg, J hang bsract: Wth increa ubaniatonin China, th caacity th reeivinateroies for seae comesre anmreimited. Usig hghlyeficien waesving toilets thwatr nsmption an be minmized atsource and the hghly concentraed nights can be sepa
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4、ntpatay re ayedstudied. Keors:ngt soil, sourceearatn， resurce recery, waer saving， ecologica snitain . 问题与背景都市水资源短缺与都市水域污染是国内大部分都市所面对的问题。 随着都市化的高速发展，接纳都市污水的地表水的环境容量的局限日渐凸现。郑兴灿等（)对江浙平原河网地区的案例研究显示虽然所有都市污水都达到B1918-中一级B的规定,排放的污染物负荷仍然会明显超过受纳水体的环境容量，水污染问题仍然难以真正消除。针对都市的集中性的高耗水、污水对环境容量的压力以及资源的流失,污水的源头分类（Sor
5、c Sparation）和源头控制（Soure Ctro)成为水生态可持续发展的一种重要方略(ttepohl, 199,Behrend et. ,陈吉宁)。 冲厕水约占居民用水的12-1/3，节水潜力巨大。通过高效的节水便器，一方面从冲厕用水上节水,另一方面单独收集高浓度的人粪尿，在达到高效节水的同步将人粪尿从废水中分离，从而明显减少排水的有机污染负荷和营养盐浓度，便于经济的实现排水和人粪尿的资源化。本文分析研究源头分离以及分离出来的高浓粪尿的资源化途径。 2 节水与污水的源头分类的意义 现代污水解决厂出水水质远低于地表水水质规定,如现代污水解决厂污水出水的含磷在1m/L水平,而流速较慢的地表
6、水为避免富营养化需要达到001mg/L (Vlnwede，77， Zn,et., 90）,相差一百倍。 磷是自然界有限的资源，现代污水解决厂（含生物除磷）随出水流失的磷约为进水的5%，大量的磷留在污泥中,由于污泥成分复杂和经济上的因素无法得到有效运用。在污泥消化后对液相运用gNH4PO4沉淀的措施回收磷也只占进水总量的1-0%(Henzmanet.Al. ）。污泥焚烧解决的飞灰中磷的分离回收同样是一种复杂的过程。用铁盐作为化学混凝除磷所产生的污泥虽然也可以通过相应的工艺技术回收磷和铁盐(arimna,88， Zhan，)，但由于经济性等方面的因素,未能得到工业应用。 废水脱氮和从污水中回收氮肥
7、的意义不仅是由于氮肥生产中的高耗能。Gjz()指出，过去的40年中全球人口增长了一倍,但世界氮肥产量增长了1倍,占自然氮循环中生物固氮的约37%。现代污水解决厂出水中仍含进水的5的氮，而含在污泥中的氮一般也未能得到回收运用。 Otterphl（)在乌托邦与现实之间-停止人类繁衍过程中给水系带来的压力一文中论证尊重自然的食品物质链循环和停止人类代谢物给地表水系的承当的重要性,并分析化学耗氧量、N、K在大便、尿和混合污水总量中的分布规律(见表）。表1 生活污水重要成分分布特性(Otrpoh，）总量冲厕水杂排水尿粪量（L/人年） 5000化学耗氧量K(人年)34112%47N K/(人年)4-538
8、7%0%P Kg/(人年)07510%50%4% Kg/(人年)1834%542 都市人口人均耗水量受多种因素影响(胡连起等，199)。以人均耗水1L人天计，目前流行的都市排水模式中混合污水中真正人粪尿的量仅为1%,约1。但在15人粪尿中具有生活污水有机物总量的59，N总量的9%,P总量的9%,K的6%，绝大部分的大肠杆菌。如果将粪尿在尽量不释稀的状况下单独收集，既明显减少耗水,又减少需要解决的排水的总量。实行源头分类后排水量（杂排水)将明显减少,并且污染负荷大大减少，从而可明显节省解决费用并为经济地实现出水达到地表水质规定提供有效前提。 张静等（)对生活污水的人工湿地解决与资源化进行分析研究
9、，指出人工湿地解决工艺的出水水质可以满足都市中水回用的规定,但仍然存在某些问题,如有机质积累引起的填料堵塞、占地面大、受季节影响严重、对细菌及病原体的清除等。源头粪尿水的分离是解决这些问题的抱负途径。 虽然在不具有粪尿资源化的条件下,源头粪尿分开收集在节水和在排水运用上有明显效益。通过高效节水的便器使冲厕耗水降至最低，其他杂排水的一部分可根据需求进行净化（图1），用于绿化、洗车、路边清洗等,从而避免了老式中水回用中输水成本高的问题。图1:源头分类实现社区节水示意图 3 粪尿的单独收集与运送途径 高密度都市人口的粪尿收集,已有的经验是化粪池的掏粪车清运，和老城区各家各户马桶每天的粪车清运。这种方
10、式在卫生上的局限是有着粪尿农用悠久历史的中国、亚洲迅速接受、引进西方下水道混合排水模式的一种重要因素。尽管近年来西欧、北欧、日本等经济发达国家越来越多的学者开始从事源头分类、生态排水(EcolgialSaniation)的研究，但由于这些国家的都市下水道管网和污水解决率已接近10%,因此所实现的示范规模仍局限在很小的规模。而在非洲等地实现的示范项目又着重于较贫困地区健康卫生及环境系统的建立,因此也不适合中国都市的具体境况。 污水的源头分类可通过不同途径实现，试分析归纳于表。表2:污水源头分类的实现途径污水源头分类方式重要特性干厕简朴,在都市楼房应用有很大局限收集纯尿的便器人尿单独收集，大便与污
11、水混和排放,纯尿可采用重力流输送重力流厕所废水单独收集实现粪尿单独收集,不节省冲厕水老式厕所废水负压输送实现粪尿单独收集,易于输送，但不节水节水负压厕具,分开收集粪、尿的节水负压便器实现粪尿和粪与尿的单独收集,最大限度节水 节水的负压厕具系统由于具有节水、满足卫生规定、易于输送等长处，将成为都市区域人粪尿源头分类收集的一种重要技术途径。图2、为安装在北京一办公楼的节水负压厕具系统(万若环境工程技术有限公司）。该办公楼为六层,每层约80个工作人员。安装该系统前平均每次冲厕耗水约12升。系统由负压蹲便器(图）,粪尿单独管道系统,和粪尿负压储罐构成(图3）。人粪尿及冲厕水通过管道（D40)被抽吸到集
12、中的粪尿储罐。每次冲水平均水量为.升。负压厕所收集的高浓度粪水水质汇总于下表(表)(汪苹等,)。图2:厕所改造前后图3:粪尿收集罐 表：负压厕所收集的高浓度粪水水质 COD(m/l)总N(/L)总(mg/L) 50001原始粪尿的上清液或滤液中COD约/如下150-00新鲜粪尿的滤液中总氮约有500-150，但相称一部分是尿素,但尿素很不稳定，储存输运过程中变成氨氮20-600滤液中O4-P约100-20 笔者觉得较适合中国状况的粪尿运送与处置分布模式可归纳为: 1)负压或与压力管道并用输送至集中解决厂:负压输送合适的距离在3-5km以内，与压力管道相结合服务人口有也许达到老式污水解决厂服务人
13、口的规模。) 运用老式重力流管道输送：粪尿先分散储存,在污水排放低峰期，如夜间，集中排放人粪尿。这一思路由瑞士学者提出,在一定条件下(如排放时间段无工业废水排放)应是一种经济可行的方案,但在规划设计中要与后续的粪尿水解决及其她废水的解决有机的结合起来。在粪尿和其她杂排水共用输水管道时,hag提出（万若环境工程技术有限公司，）在管道的末端通过色度测量来自动辨别粪尿水与杂排水。 3) 采用车辆输送，如目前流行的化粪池粪便水的清运，然后去集中粪便解决厂解决、运用。这种方式在输送量上有较大的局限。4) 分散的粪尿预解决，着重解决减量化，富集的中间产物车辆输送至集中解决厂。 5)分散的粪尿解决与资源化。
14、 以混和污水解决厂人均干污泥量为8g/人天（Zag，99）,浓缩污泥浓度%计,老式污水解决厂人均产生待解决的原始污泥量为2.4升/人天。高浓人粪尿的量大概仅相称于同等服务人数的混合污水解决厂浓缩污泥的量,并且与重要成分为微生物细胞的污泥相比,人粪尿的生化降解性好、反映快。因此高浓人粪尿集中解决厂的占地要比同等服务人数规模的集中污水解决厂小得多；分散解决可在都市内空间(如绿地，垃圾清运占,垃圾转运站）布置,并不占用都市有用空间,可由物业等服务部门在专业公司的技术支持下实现平常运营。因此以上所列的几种模式或她们的组合均有可操作性。 4 粪尿解决与资源化途径 高浓人粪尿的如下特点是选择合适解决措施时需考虑的: 有机物浓度高、P含量高,特别是N相对于的浓度更高解决与运用应同步考虑稳定化和
