城市污水源分类及资源化
引 言
人类生活污水中约1／3是冲厕耗水。粪尿量仅占生活污水的1%，却含有机物COD总量的59%，N总量的94%，P总量的8O%，K总量的76%，以及绝大部分的大肠杆菌。粪尿与其他生活污水混合后处理，不仅费用昂贵，而且处理后的水质远低于地表水要求。
生活污水源头分类技术是通过负压设备将高浓度的粪尿集中收集，单独处理，而其他污染较轻的生活杂排水，经简单处理后，用作灌溉用水等。由于引人污染物源头治理的理念，将污染物在源头分类收集以供后续处理，是一种高效、低消耗的污水处理方法。
国外如德国等国家，污水处理率已接近100%。如何提高污水处理的效率已成为国际环保界研究的热点，生活污水源头分类与资源化被认为是污水处理技术的发展趋势，已有小规模应用实验，如德国城市吕贝克新建小区弗里敦布雷特，建立了一套由高效节水厕所、收集系统、粪便生物处理设施组成的综合示范工程—— 德国环境基金支持的一个示范项目。但是国外开发的这类系统，在技术上不适应中国国情。
由于目前中国经济正处于高速发展阶段，城市化步伐不断加快，城市人口急剧膨胀，水消耗过度，水污染严重，而水处理基础设施却没有太多改善，污水处理率仅为14%。已有一些学者开始研究污水处理的新技术，如周敬宣等提出了从源头上对黑水和灰水分开收集、处理，并对灰水进行回用处理，人粪尿通过真空厕所收集，经发酵加工成菌肥。
综合国内外的研究成果，目前生活污水源头分类技术还存在以下问题：
① 造价昂贵。
② 负压厕所系统未与水处理系统完整结合从而未能体现该技术的巨大潜在优势。
③ 系统复杂带来的稳定性和可维护性问题。
基于以上分析，本文试图从污水的源头分类技术到污水资源化利用，建立起一整套新型污水处理系统，通过试验，最后进行实际应用。
1、粪尿的收集与处理
1．1 粪尿的收集
1．1．1 负压中心站
负压中心站使负压收集罐和管道系统内产生负压并自动维持在一个设定的负压范围内。当收集罐内的液位达到一定值时，自动将污水从收集罐输送到指定地点。从综合能耗考虑，负压的上、下限设定为一O．O5～-0．07 MPa，负压站能在设定的压力值内自动运行。从系统的安全考虑，负压站内设置大、小真空泵(抽气速率分别1．33 m3／min和0．86 m3／min)各1台。为了减少开启时电流的波动，在正常工作时，大真空泵能自动关闭，由小真空泵维持系统内的负压。在耗气量突然增加时，即小真空泵运行5 min后，若系统压力仍达不到设定的下限值一O．05 MPa时，大真空泵能同时启动运行，使系统压力维持设定值。为了保证系统的安全，若系统压力在大、小真空泵同时运行3 min后，系统压力仍然达不到设定的下限值一O．O5MPa时，大、小真空泵同时关闭，报警信号灯亮。负压收集罐内的液位达到设定上限时(即负压收集罐容量的75%)，将发送排污信号，同时打开放空阀，启动污水泵排污。
1．1．2 负压管道
负压管道的作用是将负压有效地传递到每个用户，并使途中压力损失减到最小。此外，以管道内的负压为动力，输送污水到负压收集罐。负压管道在一0．07 MPa压力下，保压24 h，压力损失不能大于1O%。采用锯齿状管路，每段设置成0．3～ O．5 的坡度。使管道内的流体形成柱塞流，利于负压状态下流体的输送。
1．1．3 中间储槽
中间储槽的作用是将少量污水先收集起来，当储槽满时，将这些污水一次性输入主管道。此时污水量大，并形成了一定流速，污水不但不会淤结管道，而且还能起到冲刷管壁的作用，即负压管路具有自清能力。
1．1．4 负压马桶
负压马桶是依靠负压管道上的负压作为动力来吸走污物的，同时直接利用自来水的水压来冲刷池腔的内壁，从而达到节水的目的。负压马桶的喷嘴直接利用自来水水压来提高冲洗水的冲刷能力，辐射状喷出的水可以清洁马桶内壁。
2、粪尿资源化技术
高浓度的人粪尿经节水负压厕所和负压管道输送至高效厌氧反应器，反应器温度控制在37℃ 左右，在厌氧发酵池大约停留2天，产生沼气，回收能量。出水加入Ca2+将其中的磷沉淀并起到调节pH 值的作用。出水中的N经吹脱后以(NH4)2SO4的形式回收，从而生产出含氮、磷的有机肥。经上述处理的污水再经膜生物反应器或生物转盘加絮凝沉淀二级处理，水质可达到回用杂用水标准，还可通过池塘、湿地下渗，再生地下水资源，广泛采取本方法可实现可持续水生态平衡。本方法与粪便单独处理与利用的方法相结合，可实现人居区污水零排放及污水资源化。
3、杂排水资源化技术
分类后的生活杂排水因污染较轻，经适当处理可作为地表景观水，从而解决了自然界水圈和食物圈人为混淆所带来的农业营养剂(氮、磷)的永久流失和地表水受污染的问题。处理后的出水和雨水作为地表景观水或绿化用水，不仅减小排水系统造价，改变城市生态小气候，为绿化等作蓄水，而且通过反渗地下再造饮用水水源。实现了生态良性循。
4、生活污水源头分类技术的特点
4．1 污水资源化处理
传统的排水方式是污水集中收集，混合排放，不仅浪费水资源，而且高污染度的粪尿一旦混入整个排水系统中，就很难再回收，同时加大了处理的难度与处理成本。而源头分类技术从源头出发，将污染源分类收集以供后续处理。粪尿与厨房垃圾联合进行厌氧处理，厌氧反应残余物还田，沼气可作为能源利用。生活杂排水经过处理，作为地表水或反渗补充地下水。另外，洁净雨水通过下渗塘反渗补充地下水，最终实现区域自然水圈循环和生态良性循环。
4．2 处理效率高，投资成本及运行费用低
源头分类后，水处理的针对性很强，不同的水质、水量采用相应的高效水处理手段，使整体的水处理效率大大提高，因此，相应的投资成本与运行费用也比传统的水处理要低得多。
4．3 处理后的水质好
源头分类后生活杂排水进水水质已经与一般城市污水处理厂的出水水质相接近。由于采用了源头分类，高浓度的粪尿单独处理，不进入生活杂排水系统，使生活杂用水水质较好，经过高效、简单的水处理单元后，出水水质基本可达到V～IV类水体标准，高于现在规定的中水回用标准。
5、结语
①建立了生活污水源头分类及资源化利用系统，并为这种系统的研究开发和实际应用提供了思路。
② 经过分析，生活污水源头分类及资源化技术与传统污水集中处理的方式相比，消耗更低，处理效率更高，而且易于实现污水的资源化。
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