CN102167481B - 旱厕粪便处理方法及*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旱厕粪便处理方法及***，其方法包括：对粪便进行固液分离处理、将分离后的粪液进行絮凝脱水处理、将絮凝脱水后的滤液进行膜处理、将膜分离后的浓缩液进行湿式催化氧化处理和除臭处理；其***包括：固液分离设备、絮凝脱水设备，膜处理***、湿式催化氧化处理设备及除臭设备；本发明的有益效果是：包括对粪便的预处理和粪液的深度处理，处理后的粪液可回用作清洗水等，且完全可以达到直接排放的标准，实现资源的回收利用，整个处理过程中的臭气经除臭处理后可排入大气，不会造成环境二次污染。

Description

旱厕粪便处理方法及***
技术领域
本发明涉及环保领域，具体是一种旱厕粪便处理方法及***。
背景技术
据***有关资料统计，目前全球有约1.3亿人得不到安全的饮用水，26亿人未能使用安全的卫生设施，其主要原因在于水资源的严重匮乏，且呈越来越严重的趋势。寻求从根本上解决水危机的方法是国际社会所面临最具挑战的任务之一。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，水资源的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。厕所冲洗用水既是生活用水中的重要组成部分，其污水又是生活污水的重要来源之一。冲厕污水如未经妥善处理，不仅恶臭难闻，且招致苍蝇大量滋生，极易导致肠道传染病及寄生虫病的传播。目前我国北方地区多采用旱厕，旱厕粪便因含水率低、固体杂质众多，并因地域原因含有一定量的沙石等成分，因此旱厕污染程度很高，比水厕粪便处理难度更大，对环境的污染程度更大。
粪便无序排放、消纳难、处理难是我国城市化进程中一大难题；现有技术的粪便处理方法其步骤为：首先对粪便进行固液分离，此步骤在固液分离设备中进行，将分离后的固体杂物送至出渣间，分离后的液体排入粪便调节池，调节池用于缓存分离后的粪液，其出水采用动力排放，由污水输送***将调节池内粪液排出；然后对调节池输送的粪液进行絮凝脱水，此步骤在絮凝脱水设备中进行，脱水后的粪便干泥进入制肥设备制肥，脱水后获得的滤清液排入市政管网作为污水处理的营养基，从而会引起水体的富营养化，如绿潮河红潮现象出现。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种处理效果好的粪便处理方法及***。
本发明的技术方案是：一种旱厕粪便处理方法，包括如下步骤：
(1)对粪便进行固液分离处理；
(2)将分离后的粪液进行絮凝脱水处理；
(3)将絮凝脱水后的滤液进行膜分离处理；
(4)将膜分离后的浓缩液进行湿式催化氧化处理；
(5)除臭处理。
所述步骤(1)是将大块重物分捡、除砂、固液分离，对分离后的粪渣脱水处理。
所述步骤(2)包括加絮凝剂和脱水处理，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，所述脱水处理采用螺旋式脱水方式。
优选的是，所述步骤(3)中的滤液进行膜处理前调pH为6.1-6.5。
所述膜分离处理包括前处理、第一级反渗透膜处理***和第二级反渗透膜处理***，前处理包括砂滤和滤芯过滤，滤芯过滤中的滤芯孔径为10μm，通过两级反渗透膜处理***的液体为透过液，没有通过两级反渗透膜处理***的液体为浓缩液。
所述步骤(4)中浓缩液升压到9.7～9.9Mpa、升温到240～250℃后在催化剂的作用下被分解，产物冷却到30～50℃，再进行气液分离处理。
优选的是，所述步骤(5)是将待除臭气体通过一种生物填料，使该气体与生物填料接触滤过后成净化气体排出，所述生物填料为一种接种有微生物的填料，所述生物填料从下到上依次包括：塑料球层、树皮和陶粒混合层、树皮层、塑料球层及树皮层，填料中接种的微生物为脱硫菌和脱氮菌复合菌群。
一种旱厕粪便处理***，包括：
固液分离设备，对粪便进行固液分离处理，分离后的粪液进入调节池；
絮凝脱水设备，对粪液进行絮凝脱水处理，絮凝脱水后的液体进入滤后液池；
膜分离处理***，所述膜分离处理***包括前处理***、第一级反渗透膜处理***和第二级反渗透膜处理***，前处理***包括砂滤和滤芯过滤，滤芯过滤中的滤芯孔径为10μm，通过两级反渗透膜处理***的液体为透过液，没有通过两级反渗透膜处理***的液体为浓缩液；
湿式催化氧化处理设备，所述浓缩液在湿式催化氧化处理设备中被分解成气相物质和水；以及，
除臭设备，该除臭设备内设有生物填料，所述生物填料为一种接种有微生物的填料，所述生物填料从下到上依次包括：塑料球层、树皮和陶粒混合层、树皮层、塑料球层及树皮层，填料中接种的微生物为脱硫菌和脱氮菌复合菌群。
优选的是，所述生物填料的厚度为≤400mm，其中树皮、塑料球和陶粒三种填料所占的体积比为7∶2∶1，树皮的长度为50～80mm，塑料球为直径在36～50mm的多面空心球，陶粒的直径在20～25mm。
本发明的有益效果是：包括对粪便的预处理和粪液的深度处理，处理后的粪液可回用作清洗水等，且完全可以达到直接排放的标准，实现资源的回收利用，整个处理过程中的臭气经除臭处理后可排入大气，不会造成环境二次污染。
附图说明
图1为本发明旱厕粪便处理方法及***示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明一种粪便处理方法，包括如下步骤：
(1)对粪便进行固液分离处理，其包括将粪便中的大块重物分捡、除砂、固液分离，对分离后的粪渣脱水处理，其具体工艺流程如下：旱厕粪便由吸粪车载至卸粪区后，经连接在除砂固液分离机上的快速密闭对接接口连接，通过粪便重力或者由加吸粪车给粪便加压将粪便卸到除砂固液分离机的前端，除砂固液分离机由格栅、前端的沉淀区、除砂分离器和螺旋输送机构成，格栅位于除砂分离器前部，螺旋输送机位于除砂分离器的下方，粪便先经除砂固液分离机前端的沉淀区沉淀及格栅对大块物质的阻拦将粪便中的大块杂质分离出来，再经过除砂分离器，将砂和粪便分离，最后经除砂固液分离机进行固液分离，分离后的粪液送入调节池；
(2)对调节池中的粪液进行絮凝脱水处理，先加絮凝药剂(如PAM)然后再用脱水机进行脱水处理，脱水后得到滤液(图中为原水1，后面用原水1代替滤液)和粪渣，产生的粪渣外运做处理，也可简单堆肥后做农田肥料使用，原水1流入滤后液池中，为后续工艺处理进行存储并均和水质；
(3)调pH值，使原水1pH值在6.1-6.5范围内；
(4)将调好pH值的原水1进行膜分离处理，膜分离处理设备包括前处理、第一级反渗透膜处理***和第二级反渗透膜处理***，前处理包括砂滤和滤芯过滤，滤芯过滤中的滤芯孔径为10μm，通过两级反渗透膜处理***的液体为透过液，没有通过两级反渗透膜处理***的液体为浓缩液，优选的是，所述反渗透膜采用的是高抗污染超滤膜；反渗透膜处理***包括至少两级串联的反渗透膜处理设备，这样设计的优点是透过液可进行多次过滤处理，本发明优选反渗透膜处理设备的个数为两个，通过两台反渗透膜处理设备的透过液可直接进行除臭处理，产生的浓缩液被送入浓缩液池进行后续工序；
(5)将膜分离处理后的浓缩液进行湿式催化氧化处理，其工序在湿式催化氧化处理设备中进行，其具体流程如下：将位于浓缩液池中的浓缩液泵送至均质槽(图中未示出)，均质槽带有顶进式搅拌器，经调节均质的浓缩液再进入升压泵升压至9.7～9.9Mpa，然后与来自空压机的压缩空气混合，再经预热和加热器升温至240～250℃，进入反应***进行反应，反应***主要由串联的两个反应器组成，浓缩液首先进入WO空塔反应器，然后再进入装有催化剂钌的CWO热媒反应器，浓缩液中的污染物在反应器中被分解为二氧化碳、水和氮气等(液态燃烧)，反应为放热反应，反应器内壁采用金属钛作为内衬防止强腐蚀性污染物对设备损害；温度为250-290℃的反应产物进入预热器与原水进行换热降温至130-170℃左右，再经处理水冷却器进一步冷却至30-50℃进入高压气液分离器，分离出的气相直接排入大气，液相做为处理水进入清水池达标排放；
(6)除臭处理，除臭设备主体由前段的喷淋塔和后面的生物除臭反应器构成，辅助设备有抽取前面几个工艺单元的臭气用的引风机，加水箱及循环泵，加湿***等，其具体的流程如下：通过引风机收集的废气由喷淋塔底部进入，逆流经上部水后增加了气体的含水率，再由生物除臭反应器底部流进，生物除臭反应器内装生物填料，配槽钢支架，所述生物填料为一种接种有微生物的填料，所述生物填料从下到上依次包括：塑料球层、树皮和陶粒混合层、树皮层、塑料球层及树皮层，填料中接种的微生物为脱硫菌和脱氮菌复合菌群；所述生物填料的厚度为≤400mm，其中树皮、塑料球和陶粒三种填料所占的体积比为7∶2∶1，树皮的长度为50～80mm，塑料球为直径在36～50mm的多面空心球，陶粒的直径在20～25mm；废气进入后从下而上流经生物填料，利用微生物将废气中的污染物进行分解和去除，净化后的气体由生物除臭反应器顶部的烟囱排出。
实施例：
采用本发明方法，具体情况如下：
粪便处理设计处理能力为200t/d，一期设计规模为100t/d，设计按照一次设计，即设计考虑远期处理设施的布置，一期浓缩液处理量为20t/d。
1粪便污染程度及处理结果
表1旱厕粪便污染程度(单位：mg/l pH值无量纲)
  污染物名称   CODCr   BOD5   TN   NH3-N
  污水水质   10000～43000   8000～14000   3200～5200   2400～3900
  污染物名称   总磷   悬浮物   蒸发残留物   pH
  污水水质   280～680   0.8～2万   19000～35000   6～8.5
粪便经前段处理后产生废水经处理后所需达到的标准达到污水综合排放标准---GB8978-1996的第一类污染物标准，采用如上处理工艺处理完成后粪便废水出水水质如下表：
表2粪便废水处理出水水质(单位：mg/l pH值无量纲)
  污染物名称   CODCr   BOD5   氨氮   悬浮物   总磷   TOC   pH
  污水水质   78   12   7   25   0.20   7   6-9
2恶臭物质处理标准
粪便处理场产生的恶臭气体处理工艺按照GB14554-93(恶臭污染物)中新扩建二级标准进行设备和设备选型。
表3恶臭污染物排放标准(厂界)
  臭气浓度(无量纲)   H2S(mg/m3)   NH3(mg/m3)
  二级新建标准   20   0.06   0.06
表4恶臭污染物排放标准(排气筒)
  臭气浓度(无量纲)   H2S(mg/m3)   NH3(mg/m3)
  二级新建标准   2000   0.33   4.9
3噪声控制标准
粪便处理场的场界噪声符合《工业企业厂界噪声标准》(GB12348-92008)中的III类标准，即厂界噪声等效声昼间不得超过65db(A)，夜间不得超过55dB(A)。
4处理工艺
采用本发明方法处理后的污染物的去除率情况及处理后的效果如下表：
表5粪便处理项目去除率预估表
废气的处理效果如下表：
表6粪便处理项目臭气处理去除率预估表(单位：mg/l pH值无量纲)
  去除项目   除臭设备进口   除臭设备出口   去除率(％)
  H2S(mg/m3)   150   ＜1.5   ＞90
  NH3(mg/m3)   40   ＜0.4   ＞90
5工程效益
环境效益：
工程建成后每年可处理城区旱厕粪便7.3万吨；
化学需氧量(CODcr)：2200吨/年；
五日生化需氧量(BOD5)：730吨/年；
悬浮物(SS)：1022吨/年
社会、经济效益：在一定程度上减轻城区的粪便污染程度，增强城区污染物处理能力；改善城区环境状况和投资环境。

Claims (9)

1.一种旱厕粪便处理方法，包括如下步骤：
(1)对粪便进行固液分离处理；
(2)将分离后的粪液进行絮凝脱水处理；
(3)将絮凝脱水后的滤液进行膜分离处理；
(4)将膜分离后的浓缩液进行湿式催化氧化处理；
(5)除臭处理。
2.根据权利要求1所述的旱厕粪便处理方法，其特征是：所述步骤(1)是将大块重物分捡、除砂、固液分离，对分离后的粪渣脱水处理。
3.根据权利要求1所述的旱厕粪便处理方法，其特征是：所述步骤(2)包括加絮凝剂和脱水处理，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，所述脱水处理采用螺旋式脱水方式。
4.根据权利要求1所述的旱厕粪便处理方法，其特征是：所述步骤(3)中的滤液进行膜处理前调pH为6.1-6.5。
5.根据权利要求1所述的旱厕粪便处理方法，其特征是：所述膜分离处理包括前处理、第一级反渗透膜处理***和第二级反渗透膜处理***，前处理包括砂滤和滤芯过滤，滤芯过滤中的滤芯孔径为10μm，通过两级反渗透膜处理***的液体为透过液，没有通过两级反渗透膜处理***的液体为浓缩液。
6.根据权利要求1所述的旱厕粪便处理方法，其特征是：所述步骤(4)中浓缩液升压到9.7～9.9MPa、升温到240～250℃后在催化剂的作用下被分解，产物冷却到30～50℃，再进行气液分离处理。
7.根据权利要求1所述的旱厕粪便处理方法，其特征是：所述步骤(5)是将待除臭气体通过一种生物填料，使该气体与生物填料接触滤过后成净化气体排出，所述生物填料为一种接种有微生物的填料，所述生物填料从下到上依次包括：塑料球层、树皮和陶粒混合层、树皮层、塑料球层及树皮层，填料中接种的微生物为脱硫菌和脱氮菌复合菌群。
8.一种旱厕粪便处理***，包括：
固液分离设备，对粪便进行固液分离处理，分离后的粪液进入调节池；
絮凝脱水设备，对粪液进行絮凝脱水处理，絮凝脱水后的液体进入滤后液池； 
膜分离处理***，所述膜分离处理***包括前处理***、第一级反渗透膜处理***和第二级反渗透膜处理***，前处理***包括砂滤和滤芯过滤，滤芯过滤中的滤芯孔径为10μm，通过两级反渗透膜处理***的液体为透过液，没有通过两级反渗透膜处理***的液体为浓缩液；
湿式催化氧化处理设备，所述浓缩液在湿式催化氧化处理设备中被分解成气相物质和水；以及，
除臭设备，该除臭设备内设有生物填料，所述生物填料为一种接种有微生物的填料，所述生物填料从下到上依次包括：塑料球层、树皮和陶粒混合层、树皮层、塑料球层及树皮层，填料中接种的微生物为脱硫菌和脱氮菌复合菌群。
9.根据权利要求8所述的旱厕粪便处理***，其特征是：所述生物填料的厚度为≤400mm，其中树皮、塑料球和陶粒三种填料所占的体积比为7∶2∶1，树皮的长度为50～80mm，塑料球为直径在36～50mm的多面空心球，陶粒的直径在20～25mm。 
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