化糞池
化糞池(Septicemia tank)它是一種利用沉淀和厭氧發(fā)酵原理去除生活污水中懸浮有機(jī)物的處理設(shè)施,屬于一級過渡型生活污水處理構(gòu)筑物?;S池已成為環(huán)境保護(hù)的基本措施之一,它可以攔截和沉淀污水中的大顆粒雜質(zhì)、防止污水管道堵塞、減少管道埋深、對保護(hù)環(huán)境起到積極作用,可以攔截生活污水中的糞便、紙屑、病原昆蟲等雜質(zhì)可以在一定程度上減輕污水處理廠的污染負(fù)荷或水污染壓力。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市普遍采用集中污水處理方式并逐步取締化糞池,但化糞池在農(nóng)村分散污水處理中仍發(fā)揮著重要作用。
化糞池起源于19世紀(jì)的歐洲1860年,法國人在房屋和糞坑前建了一個“箱”1881年,法國雜志《宇宙》稱之為“MOURAS”池。MOURAS”池塘是現(xiàn)代化糞池的先驅(qū),被認(rèn)為是人工厭氧生物處理技術(shù)的開端。1883年,美國研究人員設(shè)計了兩個化糞池。1895年,英國研究人員申請“MOURAS”池改進(jìn)為化糞池(Septicemia tank)的專利。隨后,化糞池在世界范圍內(nèi)被廣泛使用。1905年,德國研究人員設(shè)計了雙層沉淀池(imhoff tank坦克)21世紀(jì)后,日本的化糞池逐漸實現(xiàn)了固液分離、預(yù)制化糞池和研發(fā)的微生物載體正在發(fā)展并逐步改進(jìn)為具有污水處理功能的小型設(shè)施。美國更注重提高化糞池的性能,通過改善密封和安裝循環(huán)裝置來提高厭氧發(fā)酵的效率。
化糞池按細(xì)胞數(shù)量可分為單個化糞池、兩格化糞池、三格化糞池等;根據(jù)建筑材料和結(jié)構(gòu)的不同,可分為磚砌化糞池、現(xiàn)澆鋼筋混凝土化糞池、玻璃鋼化糞池、浸沒式化糞池和預(yù)制鋼筋混凝土化糞池等。生活污水進(jìn)入化糞池后,在重力作用下,大顆粒沉降到底部,形成沉積層。比重輕的物質(zhì)(油脂等)或者帶有氣泡的絮狀物上浮形成浮渣層。在兼性厭氧菌的作用下,污水中的污染物被分解產(chǎn)生甲烷、二氧化碳、硫化氫等氣體。疏浚固體經(jīng)充分穩(wěn)定后可用作肥料,中間層液體在環(huán)保要求不高時可直接排放,也可進(jìn)入下一步污水處理。
發(fā)展簡史 編輯本段
國際簡史
最早的化糞池起源于19世紀(jì)的歐洲。1860年,法國人在房子和糞坑之間建了一個“箱”,用于減少廢物的固體含量,澄清后的液體可直接排入土壤1881年,法國雜志《宇宙》稱之為“MOURAS”池。MOURAS”池塘是現(xiàn)代化糞池的先驅(qū),被認(rèn)為是人工厭氧生物處理技術(shù)的開端。
1883年,美國研究人員設(shè)計了一個兩室化糞池,并使用自動虹吸管間歇排水。
1895年,英國市政建筑師卡梅倫和康明斯是對的“MOURAS”改進(jìn)了水池,通過厭氧生物的作用加強(qiáng)化糞池中固體物質(zhì)的分解,并首次使用化糞池(Septicemia tank)命名并申請了專利。隨后,化糞池在世界范圍內(nèi)被廣泛使用。
1905年,德國研究人員伊姆霍夫改進(jìn)了化糞池結(jié)構(gòu),設(shè)計了雙層沉淀池( imhoff tank) 分為兩個隔間,分別完成沉淀和厭氧消化過程,并加強(qiáng)了固體物質(zhì)與出水的分離。
1945年,美國約有450萬戶家庭使用化糞池;1960年,這個數(shù)字接近1400萬。
20世紀(jì)50年代中期,美國每年增加40人-化糞池50萬個,占1/3。
21世紀(jì)后,日本的化糞池逐漸實現(xiàn)了固液分離、預(yù)制化糞池和研發(fā)的微生物載體正在發(fā)展并逐步改進(jìn)為具有污水處理功能的小型設(shè)施。美國更注重提高化糞池的性能,通過改善密封和安裝循環(huán)裝置來提高厭氧發(fā)酵的效率。
中國簡史
在20世紀(jì)50年代,中國的農(nóng)村地區(qū)得到了發(fā)展“兩管五改”活動中,開始搭建防漏糞缸、收集和管理糞便的糞坑?;S池主要是一個大隔間,可以暫時儲存糞便,但沉淀物容易被池中產(chǎn)生的氣體擾動,導(dǎo)致出水懸浮物濃度高,影響其再利用。
20世紀(jì)90年代,為了改善飲用水和衛(wèi)生條件,中國開始改善農(nóng)村地區(qū)的水和廁所。南方地區(qū)開始使用兩個電網(wǎng)、三格式化糞池。
在中國,有用糞尿施肥的傳統(tǒng)為了方便腐熟糞肥的利用,在不影響化糞池必要的水力停留時間的情況下,更好地利用糞肥,三室化糞池逐漸取代了二室化糞池。大便的形式是從窗式大便口排出、直管和U形斜管、倒L字型轉(zhuǎn)變。
原理構(gòu)造 編輯本段
基本構(gòu)造
以倒L型三室化糞池為例圖中組件的名稱如下:1-進(jìn)糞管、2-排氣管、3-井蓋、4-井筒、5-清渣孔、6-過糞管、7-隔板1、8-隔板2、9-清糞孔、10-池頂、11-出水管、12-池體。
工作原理
化糞池是一種利用沉淀和厭氧發(fā)酵原理去除生活污水中懸浮有機(jī)物的處理設(shè)施,屬于初級過渡型生活處理構(gòu)筑物。生活污水中含有大量糞便、紙屑、病蟲,懸浮物的固體濃度為100毫克/L-350mg/l,有機(jī)物濃度為100mg/L-400mg/l,其中懸浮有機(jī)物濃度為50mg/L-
200mg/L。
在重力作用下,生活污水中的大顆粒沉降到底部,形成沉積層。比重輕的物質(zhì)(油脂等)或者帶有氣泡的絮狀物上浮形成浮渣層。
在兼性/在厭氧菌的作用下,污水中的污染物分解產(chǎn)生甲烷、二氧化碳、硫化氫等氣體。疏浚固體經(jīng)充分穩(wěn)定后可用作肥料,中間層液體在環(huán)保要求不高時可直接排放,也可進(jìn)入下一步污水處理。
以目前廣泛使用的三格化糞池為例,其工作過程如下。
第一池:生活污水進(jìn)入第一池(一級厭氧室)之后糞便等有機(jī)物開始發(fā)酵分解,由于比重不同開始分層。經(jīng)過一段時間的發(fā)酵和靜態(tài)分離后,中間層的液體中含有雞蛋、病原體、較小的大顆粒通過連接管進(jìn)入第二罐。沉淀物和浮渣被截留在第一個槽中并繼續(xù)分解。
優(yōu)點缺點 編輯本段
優(yōu)點
1)它可以避免生活污水和污染物在生活環(huán)境中的擴(kuò)散和蔓延。
2)能有效殺滅化糞池厭氧腐爛過程中的蚊蠅卵。
3)污泥暫時儲存,熟化后的有機(jī)污泥可用作農(nóng)用肥料。
4)生活污水預(yù)處理可以沉淀雜質(zhì),有效防止管道堵塞。水解大分子有機(jī)物,有利于后續(xù)污水處理。
缺點
1)化糞池處理效果有限,出水水質(zhì)差一般來說,它可以 t直接排放水,因此需要后續(xù)好氧生物處理單元或生態(tài)處理單元進(jìn)一步處理。
2)產(chǎn)生大量溫室氣體,生活污水中的有機(jī)物通過厭氧發(fā)酵產(chǎn)生甲烷二氧化碳等溫室氣體過多的甲烷積累也會導(dǎo)致爆炸的危險。
3)設(shè)施分散,日常管理不到位,導(dǎo)致化糞池長期缺乏清理,池底污泥堆積,有效容積逐漸減少,處理效果減弱。
4)化糞池積油,大量油脂堆積不及時處理,堵塞化糞池,造成污水溢出等問題。
5)化糞池容易出現(xiàn)滲漏等問題。它不僅會污染地下水,還會導(dǎo)致建筑物附近的軟地質(zhì),從而影響建筑物基礎(chǔ)和房屋的安全。
基本分類 編輯本段
可通過材料、不同的細(xì)胞和形狀分為不同類型的化糞池。
根據(jù)建筑材料和結(jié)構(gòu):根據(jù)建筑材料和結(jié)構(gòu)的不同,可分為磚砌化糞池、現(xiàn)澆鋼筋混凝土化糞池、玻璃鋼化糞池、浸沒式化糞池和預(yù)制鋼筋混凝土化糞池等。
磚砌化糞池:磚砌化糞池采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板、磚砌中間墻體、現(xiàn)澆屋面和預(yù)制屋面等。由于中間部分是磚砌體,隨著時間的推移,磚體強(qiáng)度降低,變得脆弱,在寒冷地區(qū)容易因凍脹而滲漏。
鋼筋混凝土化糞池:鋼筋混凝土化糞池的底板與罐體整體澆筑,底板與罐體的整體性好,與磚砌化糞池相比不易滲漏。
玻璃鋼化糞池:玻璃鋼化糞池玻璃鋼化糞池按制作工藝可分為SMC化糞池和纏繞式化糞池。采用整體玻璃鋼池體,直接吊裝就位。其特點是施工速度快整體性好不滲漏。缺點是其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不如磚和化糞池合理,水處理效果不如磚和化糞池。
沉管化糞池:沉入式化糞池由若干根直徑1200mm長2m的鋼筋混凝土管組成,通過人工沉井沉入地下,最后兩節(jié)在管頂砸入,以保持化糞池的厭氧區(qū)。化糞池下沉到位后,用混凝土封底由于采用背面密封的方式,很難保證底板與罐壁之間連接的完整性,并且在后期操作中也存在泄漏的問題。
預(yù)制化糞池:預(yù)制化糞池由2米長的、寬2m、高1米的鋼筋混凝土管由兩段或三段組裝而成底板與下層管為一體,頂板與上層管為一體主要問題是中間扭轉(zhuǎn)接頭的拼接。
根據(jù)格數(shù)分
化糞池按化糞池數(shù)量可分為單格化糞池、兩格化糞池、三級化糞池和四級化糞池等。
應(yīng)用最廣泛的三格式化糞池主要由污水進(jìn)口組成、連通管和具有三個相互連通的單元的密封單體池體。第一個網(wǎng)格主要用于攔截固體肥料、雞蛋發(fā)酵和沉淀的作用;第二個細(xì)胞起到繼續(xù)厭氧發(fā)酵的作用;第三室用于儲存發(fā)酵的混合液。
根據(jù)池體形狀分
根據(jù)罐體的形狀,可分為長方形化糞池和圓形化糞池。
性能指標(biāo) 編輯本段
井蓋承載性能:在室溫下,在化糞池的所有井蓋蓋好之后,在化糞池井蓋中心直徑為150毫米的圓形范圍內(nèi)逐一施加160公斤的載荷,并允許井蓋靜置10分鐘,以觀察井蓋,要求無裂縫等損壞。
沖擊性能:室溫下,將靜載荷試驗后的化糞池放在化糞池主體上方水平穩(wěn)定的平面上(避開清渣孔和清糞孔),用一個質(zhì)量(1000士50)g 鋼球,從2500mm高度自由下落,選擇不同部位,沖擊次數(shù)不少于6次,觀察鋼球沖擊處,要求池體表面無斷裂裂紋、穿透性破壞。
滲漏性:在室溫下,沖擊試驗后安裝化糞池,并將其放在水平穩(wěn)定的地面上密封糞便入口管和出口管后,將水注入化糞池至糞便清理孔的上邊緣,不要溢出靜置24小時后,觀察罐體無滲漏無明顯變形。
串水:在室溫下,安裝泄漏測試后的化糞池并放置在水平和穩(wěn)定的地面上第二罐和第三罐的兩個糞管密封后,將水注入第一罐至清渣孔的上邊緣靜置24小時后,觀察第一罐和第二罐之間是否有水交叉、滲水現(xiàn)象;同時,可向第三池注水至清糞孔上緣,靜置24小時后,觀察第三池與第二池之間是否有水交叉、滲水現(xiàn)象;將一池、排干第三池的水,向第二池注水至清渣孔上緣,靜置24小時后觀察要求三個隔間之間沒有泄漏、串水現(xiàn)象。
關(guān)鍵技術(shù) 編輯本段
厭氧發(fā)酵技術(shù)
厭氧發(fā)酵技術(shù)是指在無氧條件下利用天然微生物厭氧菌(甲烷菌等)通過厭氧細(xì)菌的代謝過程將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為沼氣和沼肥的過程。
第一階段是復(fù)雜的有機(jī)聚合物,如糖類、脂肪蛋白質(zhì)等高分子有機(jī)化合物在產(chǎn)酸菌的作用下分解為低分子中間代謝產(chǎn)物(低分子有機(jī)酸和醇等)的水解酸化。高分子糖水解成低分子糖,低分子糖進(jìn)一步產(chǎn)生乙醇和脂肪酸;脂肪轉(zhuǎn)化為甘油和脂肪酸,并進(jìn)一步分解為酒精;蛋白質(zhì)分解成氨基酸,并進(jìn)一步分解成脂肪酸和氨。
第二階段是產(chǎn)生氫氣和乙酸的階段。各種水溶性產(chǎn)物(除甲酸、乙酸、甲醇和甲胺外)甲烷合成的底物主要是乙酸,乙酸由微生物降解產(chǎn)生、氫氣和二氧化碳。
在第三階段,產(chǎn)甲烷菌利用降解產(chǎn)物(甲酸、乙酸、甲醇、甲胺、氫氣和二氧化碳等)產(chǎn)生甲烷和二氧化碳的過程。
厭氧消化本質(zhì)上是不同功能的微生物群落共存相互依賴相互制約,整體完成厭氧發(fā)酵的過程。
生物強(qiáng)化技術(shù)
生物強(qiáng)化技術(shù)是指將微生物菌劑投入化糞池中,通過生物方法分離、純化、培養(yǎng)從自然界中篩選出能分解糞便的微生物,濃縮、固定化技術(shù)制備的固體粉末。從而引入具有特定功能的微生物,增強(qiáng)難降解有機(jī)物的降解能力,提高降解效率,通過增加有效微生物的濃度來提高難降解有機(jī)物的去除效率。
應(yīng)用領(lǐng)域 編輯本段
化糞池作為一種預(yù)處理技術(shù),廣泛應(yīng)用于小流域污水的一級處理,可作為現(xiàn)代污水處理系統(tǒng)中的預(yù)處理設(shè)施,有利于衛(wèi)生防疫、降解污染物、攔截污水中的大顆粒物質(zhì)、防止管道堵塞發(fā)揮了積極作用。中國幾乎每個城市都有化糞池,農(nóng)村地區(qū)安裝了水沖式廁所的分散家庭通常也建造化糞池。隨著城市集中式污水處理廠的普及,國家正在逐步禁止建設(shè)化糞池,但化糞池在農(nóng)村分散式污水處理中仍發(fā)揮著重要作用。
家庭生活廢水:化糞池可以用來處理生活廢水,包括洗衣、洗澡、廁所等日常生活產(chǎn)生的污水。通過厭氧發(fā)酵、在化學(xué)反應(yīng)的作用下,生活廢水中的有機(jī)物和污染物被分解,以達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。防止污水直接排放:生活廢水的直接排放會污染環(huán)境,甚至導(dǎo)致疾病的傳播化糞池將在排放廢水前對其進(jìn)行預(yù)處理,從而減少水污染和環(huán)境負(fù)擔(dān)。
節(jié)約水資源:化糞池處理后的廢水可用于農(nóng)業(yè)灌溉、植物澆水等,節(jié)約水資源,降低用水成本。同時,腐熟的污泥可以用作肥料。
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