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解决“厕所革命”的技术难题,谈公厕污水就地处理工艺

作者:admin 点击: 发布日期:2022-06-01 12:30
信息摘要:
“厕所革命”是对标全面建成小康社会,实现人居环境整治,建设资源节约型、环境友好型社会的一项重要战略任务。
为此,各级组织积极响应,发挥各自创新潜力,推动厕所技术进步,取得了一系列绿色发展成果,在改善了人居环境、提升群众生活品质方面起到了十分积极的作用。
“厕所革命”是对标全面建成小康社会,实现人居环境整治,建设资源节约型、环境友好型社会的一项重要战略任务。
 
为此,各级组织积极响应,发挥各自创新潜力,推动厕所技术进步,取得了一系列绿色发展成果,在改善了人居环境、提升群众生活品质方面起到了十分积极的作用。
 
然而,由于我国幅员辽阔,各地的经济发展水平和自然环境条件差异很大,虽然各地在加大公厕建设密度、完善公厕内部设施、强化公厕管理员岗位责任等方面成效明显,但迫于资金和技术的差距,无法对城市和乡村的公厕污水全收集、全处理的现实,使得厕所污水和粪便排放处理已成为很大社会问题。
 
一、目前公厕排污的困境
 
人体的排泄物通过“冲水式厕所——下水道”这一途径而输送到污水处理厂或下游水体图片,是当前广泛使用的“通用”技术形式,这一处理过程在城市基础设施健全的区域,存在两个方面的缺陷,往往被大多数人们所忽视,至今未被关注。
 
一是粪污排入城市下水道后变成了生活污水中污染物的主要来源。
 
二是由粪污收集系统、管网运送系统、集中式处理系统组成的后处理过程也造成大量资源浪费和二次污染。
 
在乡村、城乡郊区、旅游景点、临时施工场地等场所,上、下水道不完善或根本无法完成粪污收集处理的区域,厕所排放污水中64.9%渗入地下,35.1%直接排入河、湖等环境水体,大量虫卵、病菌和污染物随径流散开,严重影响环境和群众健康。
 
特别是广大乡村就算农户采用水冲厕所,但绝大部分污水未经净化处理直接排放,造成当地水体的污染,对自然生态的影响更为严重,脏臭差的农村环境依然改观甚微。
 
以上问题的存在严重制约了“厕所革命”的深入的开展和效果。甚至变成了新的污染源。
 
究其以上的问题既有厕所文化理念历史原因、也有技术标准规范不完善原因、还有经济发展资金缺口原因、更有自然环境复杂原因……,客观分析种种原因,归其深层次根源是厕所技术创新滞后,传统水冲厕所粪污集中式处理设计理念和现实无法完美实施的技术瓶颈问题。
 
因此,推进厕所革命,既要正视当前缺乏完善的污水管网,城镇污水处理厂严重不足的现实,对已有公厕因地制宜地抓紧完善配套粪污收集管网、粪污固定处置系统建设;
 
更要深刻理解节能减排是厕所革命创新的全社会追求,增强厕所技术创新能力,推进符合节水、节能、舒适、安全、廉价、卫生等要求的智能环保型厕所的研发和应用,重点彻底解决“排污难、处理难” 技术瓶颈问题。
 
近年来,随着“厕所革命”理念的不断深化,我国厕所技术研发也取得显著进步,厕所创新理念已从解决卫生和污染问题,向资源成本化、服务增值化、运行节约化方向发展。
 
目前各种新一代厕所研发产品不断涌现,新能源、水循环利用、生态洁具、生物菌降解、智能信息等新技术在厕所设计中得到快速应用,厕所技术的多元化已成为厕所革命的标志之一。
 
在此背景下,具有不对环境造成污染,并且能充分利用各种资源,强调污染物自净和资源循环利用概念和功能的生态厕所得以应运而生,目前已经出现了免水冲洗、渗透膜物理净化、水循环利用、粪污打包等不同类型的生态厕所。
 
其中,对粪污可进行分散就地处理、节能环保的微生物降解厕所技术,具有在推进城乡基础建设“绿色”和“可持续发展”过程中的生态优势,呈现出旺盛的科技生命力而备受关注。 
 
二、原理及流程设计:
 
微生物降解生态技术,就是利用自然界微生物的降解原理,把人类排泄出来的粪污进行降解处理,把粪污的高分子有机物转化成水、二氧化碳、氮气等自然界的基础元素,回归自然。
 
降解循环水冲厕所的水源取自于粪尿经过混合处理后获得的洁净水,其关键技术如下:
 
1、优势复合菌种筛选配比
 
通过筛选培养,获得专门针对人粪尿处理的优势菌种,依托该菌群实现粪尿的净化。
 
2、微生物生长过程控制  
 
处理系统满足微生物的最佳生长环境,使微生物长期处于稳定、高活性的生长状态是能否净化污水的关键。其中对温度与pH值进行控制是影响微生物生长的两大因素。
 
3、物理除沉装置  
 
常规除沉采用自然沉降,给予处理水体充足的沉降时间,同时增加池体容积,提高除沉效果。
 
4、脱色脱臭工艺  
 
经处理后的粪尿污水能否回用于冲厕,或者是可否被用厕者所接受,其色度和臭味是关键,实现水排出并脱色脱臭后可循环利用。
5、MBR膜深度过滤技术通过利用MBR膜技术将溶质以及其他的杂质进行分离,从而达到改善水质的目的,方便循环使用冲厕更好地保护环境。
 
三、技术优势
 
近年来国内工程技术人员借鉴全球厕所技术革新的有效经验,在生物菌剂与新型材料应用科学领域取得了重大成就,特别是上海理工大学环境与建筑学院刘洪波博士,带领的科研团队加强与创新企业“牵手”合作,发挥技术优势,潜心开展粪污微生物降解转化研究及设备研发,所形成的成果迅速转化成应用技术,使诸如“苏州博祥环保科技有限公司”等众多企业极大的提升了技术水平。
 
以“博祥”品牌研制开发的微生物降解循环水冲厕所为例,首先设计理念上注重人们使用的习惯,水冲形式使如厕者在感官上舒适自然易于接受,因此一经推出即得到各类人群的充分认可。
 
其次,该型循环水冲生态厕所技术上具备以下特点:
 
1、设备紧凑,处理性能稳定。短流程生物处理工艺设计独特,所占空间较少,占地面积不超过厕所总面积的1/3。一体化设备相当于一个小型污水处理厂,而且处理的水质可以达到和城镇污水处理厂同等的效果。
 
2、运行和维护费用低。处理装置的耗电少,运行成本仅需约25度电/日;机电设施寿命长,基本上达到免维护状态。
 
3、运行全过程“零”污染。系统内循环处理“零”排放;粪尿处理装置不产生剩余污泥,不造成二次污染。
 
4、复合菌种活跃周期长。具有自主知识产权的优良菌种环境适应强,工作稳定周期长,粪污处理效率高;同时成本低经济性突出。
 
5、运行管理突出“简单”优势。稳定的全自动电气系统及控制系统,使操作管理简易化、方便化、经济化。
 
2020年11月以来,技术成果已在40多处社会公共场所及石油石化特种场景应用,现场实际运行效果证明,该项技术具有环境亲和力极好、节能效果效益突出,投资规模控制有效、后处理技术环节简化、用途广泛等优势。
 
由于其配套处理设施小巧,对外界的依赖除电力外几乎没有,因此不仅可以建成固定式的结构,还具有可移动的特点,适用性真正实现了全地域、全天候的环境要求。
 
另外净化单元不仅可以与新型厕所组成一个整体,而且可以用在现有厕所的改造上,净化处理单元与现有厕所可以很方便地结合起来,实现现有厕所的升级换代。
 
综上所述,如何更生态环保地解决人们的如厕问题生态环保厕所已成为未来公厕的趋势。
 
相信微生物降解循环水冲厕所在粪污处理领域的技术创新和有益尝试将会让更多的群众在“厕所革命”中真正受益。
最后也呼吁国家相关部门进一步重视资源环境的节约与保护,加大力度扶持生态厕所的研发与生产,并在全国应用推广使用。
 
技术研发人简介
 
刘洪波  上海理工大学环境与建筑学院教授   博导  上海市曙光学者、公厕委专家组成员。
 
主持或主要完成了包括国家自然科学基金、科技部重点研发计划、“十一·五”、“十二·五” 国家水专项、上海市科委重大科研计划、比尔及梅琳达·盖茨基金会厕所创新项目在内的国际、国家、省部级课题十余项;
 
2014 年起任国际水协(IWA)委员会委员;2018年入选上海市“曙光”学者,同年入选“美国国务院国际青年领军学者(IVLP,环境与健康领域)”。
 
2019 年起任中国城市环境卫生协会公厕建设管理专业委员会专家,《工业水处理》青年编委、《Frontier Envrion.Sci.》评审编辑,中国创造学会理事、上海化工学会理事等社会职务。近年来,共发表高水平论文 100 余篇,授权发明专利 10 项,出版英文专著(章节)3 本,主编环保技术手册一部(副主编),参编或审核 3 项国内环保行业标准(指南);在国内外学术会议上做主旨邀请报告 5 次;同时担任国际刊物 Water Research 等十余种 SCI 期刊的审稿人。
 
主要研究方向
污水低碳处理与回用技术,厕所排泄物处理与资源化,有机固废全量化处理与资源化,饮用水安全保障。
联系电话13774276061
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