城市粪便预处理工艺及设备选型
一 概述
目前大部分城市的粪便处理采用厌氧池的方式处理，把城市的粪便集中收集到几个大的厌氧池中，经过厌氧、发酵，达到无害化后排放。这种处理办法经济实用，但是占地面积大，处理周期长，厌氧池底粪渣易板结。
在已经建设了市政污水处理厂的城市，粪便处理可采用物理法预处理，即采用机械设备将粪便中的渣、水分离，分离出的渣可以直接填埋，或者经无害化处理后当作园林绿化的肥料，分离出的水可以排人市政污水处理厂作为其营养水。这种处理办法有以下优点：1.符合污水集中处理的城市污水处理规划战略；2.工艺简单，运行成本低，可靠性高，耐冲击；3.对市政污水厂处理工艺有利。
佛山市于1998年兴建粪便处理厂，广州市于2002年改造旧的粪便处理厂。笔者将以此两个粪便处理厂的建设为例，从工艺流程、设备选型、安装调试和进口设备的改造等诸多方面进行论述，把参与这两项工作的切身体会介绍给读者，以期达到抛砖引玉的目的。
二 工艺流程
粪便污水处理的工艺流程用下列框图表示：
 图一 |
现对工艺流程图（图一）分析如下：
1．已兴建市政污水处理厂的城市，只需将预处理后的粪便污水（图中Q*）直接输送到市政污水处理厂（5）。工艺(5)处理后的排放水，一部分经泵房(6)，回送到粪便处理厂作为粪便稀释水（Ql）及格栅机的冲洗水(Q2)，其余的直接排放。
2.对尚未兴建市政污水处理厂的城市，其粪便处理厂需兴建配套的污水处理厂（10）其余工序相同。
3.工序（7）、（8）、（9）为粪渣的压干、输送工序。
4.粪渣的收集，在有条件的地方，可采用全封闭垃圾压缩装置（11），这样可减少室内垃圾的搬运，并减少室内废气量。
5.粪渣的收集也可以按图中采用1#,2#,3#垃圾箱。
6.在水资源丰富、取水容易的地方，可采用江河水用作粪便稀释水和格栅机高压冲洗水，一般情况下，用市政污水处理厂的排放水Ql作稀释水，用江河水Q*2作高压冲洗水更为适宜。
三 主机装置的选用
从工艺流程图分析，粪便污水的预处理过程主要包括三个内容：
1.粗渣的捞取、压榨、输送江序2、7）；
2.细渣的捞取、压榨、输送（工序3、8）；
3.细砂的捞取、压榨、输送（工序4、9）；
德国HUBER公司是生产粪便预处理设备系列产品的专业厂家，现就该厂设备型号介绍生产装备的选用。
3.1SSF格栅机
格栅机是完成捞渣功能的装置，它是粪便处理过程中用于固体、液体分离的主要装置。格栅机主要部件有动片、静片、支架及传动装置。动片、静片的间隙有3mm,6mm至18mm不等。
国内使用最早、应用最广泛的弧形格栅机，其动片作弧形运动，类如齿耙作弧形运动捞取渣物。当渣物的几何尺寸大于动静片的间隙时，被动片定时的捞取，经提升至钻有漏水孔的铁板上，再经工人铲除运走。这种装置工人劳动条件差，强度大；同时对环境污染大。
广州及佛山粪便处理厂选用的格栅机型号是SSF型，格栅机宽度分别是1200mm（广州），600mm（佛山）。格栅机平面几何尺寸为：1200x3700（广州），600x2000(佛山）。
格栅机的选用取决于进粪量，广州按800T/日，佛山100T/日按考虑。
SSF机的特点有：液位全自动控制；因使滤渣具有地毯效应而固液分离效率高；装置密封性好，废气泄漏少。
3.2R04压榨机
粪渣经SSF格栅机提升，运送至R04压榨机。压榨机的功能是将粪渣中的粪水挤干（脱水），压缩。压榨机采用螺旋结构，调整压榨螺杆正反转时间，使粪渣达到干燥、压缩的效果。
广州、佛山选用的压榨机型号是R04。
R04压榨机包括有上下压榨机两部分。上压榨的功能是将粪渣粪水挤干脱水并输送至下压榨机人料口。下压榨机实质是一台水平输送的有轴螺杆挤出机，其功能是输送粪渣。
R04压榨机的选性与SSF格栅机相一致。
3.3R05一体化装置
一体化装置的全称是一体化成套分离装置。该装置按工序（3）、（4）、（8）、（9）的要求，完成细渣、泥沙的提取及排放。
R05一体化装置包括有：
1．RO1细格栅机，该机捞取细的粪渣并压榨有螺旋输送器提升排渣。
2.水平螺旋输送机，该机的功能是将机箱内沉淀的泥沙水平输送至一个集中的地方便于螺旋提升。
3.提砂机，该机功能是机箱内已集中的泥砂用螺旋输送器提取，排放。由于被提取的泥砂含有污水，采用间歇运转将污水滤干再逐步提升并排放。
四 配套装置的选用
4.1主机的电气控制
主机SSF隔栅机、R04压榨机、R05一体化装置由制造商配套供给有程序控制(PLC)功能的三个独立的控制箱。三个控制箱既能独立工作又能实现PLC联动。各机PLC参数可根据工况调整选择。
该机PLC联动控制原理是：当SSF栅机前液位到既定的液位时，SSF动作；SSF动作延时At(l0秒）后，R04压榨机动作；当一体化装置R05粪水液位到达液位时，R05成套装置分别动作。
4.2稀释水泵和增压冲洗泵
在粪便预处理的过程中，稀释水和高压冲洗水对保证生产线的安全运转具有至关重要的作用。
1．稀释水泵
图（一）中，Q1（稀释水量）＝（1～3)Q粪量
设计选用稀释水泵及输送管道时，宜选用大管径、高扬程、大流量的离心泵。
2.增压水泵
粪便污水预处理生产线最重要的是保证足量足压的冲洗水。因为国内粪便含砂量普遍高，当粪便经过隔栅机之后，大量的砂子细渣及纤维状物沉淀于隔栅机SSF 的底部，如果冲洗水压不高，水量不够大则难以将SSF底部的砂子、杂物冲洗至下一道处理工序。严重时将损坏动片及传动机构。
增压水泵的选用保证冲洗水头的压力不低于0.5Mpa。冲洗水量Q2=(40～50)m3/h。
设计时需要留有一定的余量。
五 几点体会
笔者在参与粪便污水预处理生产线建设的全过程中，有如下几点体会供读者借鉴。
1.进口装置是以单纯粪便为对象来考虑设计的，而我国粪便中渣多、杂物多、砂量大，进口装置不适应上述国内特殊情况。解决办法如下：①加大卸粪池的容积，将卸粪池用作粪水缓冲及沉砂。或者增加缓冲沉砂池，既可解决粪车进厂高峰时生产线来不及处理的困难，又可解决砂子过多进人生产线带来的一系列问题。缓冲沉砂池的容积根据现场情况考虑。一般考虑贮存（10～15）车粪水为宜。缓冲沉砂池中的沉砂用提砂机输送至垃圾压缩车。②改造装置的部分结构。广州粪便厂的生产线，对SSF格栅机冲洗水管的结构作了改进；对R04上压榨机细旋片延长。在佛山的生产线，对R05一体化装置细格栅机（R01）的输送螺旋片延长等。
2.选用SFF格栅机时，在保证处理量的情况下，平面几何尺寸偏小一点，倾斜角度偏小一点为宜。可防止粪渣和杂物滚下来。
3.电气控制柜（箱）要远离生产现场，有条件的地方，控制室与生产线不要建筑在同一室。这样可以减小有害气体对电子元件、电气装置的腐蚀。
4.粪渣输送系统，不宜选用封闭的螺旋输送器，以免堵塞。
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