城市粪便无害化处理综述与建议展望

城市粪便无害化处理综述与建议展望

城市粪便处理是一个世界性的问题，解决得不好，将严重影响人类生活的空间和质量。粪便中的有机物和氮、磷等物质若直接排放，会造成水体污染，并散发出含氨、硫化氢、硫醇、硫醚等恶臭成分的有害气体。其中，病人的粪便中含有多种肠道病菌、寄生虫卵和病毒，发展中国家70%的疾病与粪便的生物性传染有关。因此，对粪便进行减量化、无害化和资源化处置，具有重要的现实意义。粪便无害化，是指按照国家有关规定，对粪便收集、贮存、处理的方式。

2010年由环卫系统清运的粪便约2600万吨，与2009年清运的粪便量相比，粪便年清运量提高了近100万吨；2010年，城市粪便无害化处理量近1000万吨，粪便无害化处理率达到40%，与2009年相比，粪便无害化年处理量提高了近40万吨，粪便无害化处理率则基本维持不变。

新建城市粪便处理厂的主流工艺为固液分离＋絮凝脱水，产生的固体物进行堆肥或填埋，产生的滤清液排入市政管道或现场单独处理后排放。粪便处理厂一般选址于生活垃圾处理场内或城市污水处理厂内。

据测算，我国目前城市粪便年清运量中，约有1100多万吨粪便未经无害化处理流入河湖水体，造成水体的严重污染，

也是许多疾病的重要传播媒介。1100多万吨粪便相当于23万吨COD 、5万吨氮和近1万吨磷，其污染当量相当于1500多个万头生猪场产生的粪便。同时，排入城市下水管网但未经终端城市污水处理厂接纳处理的年粪便量2500多万吨，折算下来相当于全国畜禽粪便近一周的总产生量。同时有些“化粪池”的粪渣由于未及时清掏导致安全问题。如重庆主城区粪便老化粪池设施及下水道发生爆炸事件多起。

上海市粪便处置现状

1、粪便来源

粪便源头一般来自居民、单位等以及一些公共环卫设施，与人口密度密切相关。截至2009年，上海市常住人口达到1921.32万人，其中外来流动人口541.93万人，公共厕所约有5633座，倒粪站2257座，化粪池43775座。人口的增加、环卫设施的增多、城市化程度的提高等，都将导致粪便的产生量急剧增加，从而给处置工作带来极大压力。

2、粪便处置

目前，上海中心城区粪便处置方式有：进入污水厂、进粪便预处理厂，少量就近转近郊农用；郊区粪便处置方式有：农用回田，部分中心城镇粪便进入污水处理厂处理或进入化粪池、蓄粪池等。

3、处置方式单一，环境影响大

按目前的发展趋势，粪便农用率将继续降低，预处理厂不可能大规模兴建，化粪池、蓄粪池仅为粪便暂贮场所而非处置方式，粪便将更多进入污水厂处理，从而增大了污水厂的运作负荷。同时，粪便经污水厂处理后最终将进入水体，如排海等，都将对水体环境造成影响甚至严重污染，极易引发疾病恶性流行等事件。

4、资源利用率和处置技术水平低

粪便回田是我国自古以来消纳粪便的主渠道，也是资源利用的主要方式之一。但进入二十世纪八十年代以后，我国粪肥农用率普遍降低，主要原因在于：缺乏大规模集体运输、贮存、使用粪肥的条件和措施；粪便的水分和杂质含量多，导致肥效降低；化肥速效、方便，多数农民追求短期高产，忽视采用有机肥料养田养地；养殖业发展产生的禽畜肥形成了对粪便农用的冲击等。目前，在上海除粪便农用外，缺乏其他资源化处置方式，无害化措施不到位。

5、纳管设施成本高

粪便纳管直接进入污水厂（污水干线）的处置方式减少了运输途中的环境污染，但需要前期建设大量的基础配套设施，处置成本较高。而且纳管设施的日常运行及老化后的维修都需要大量资金，如上海的“污水西干线”始建于二十世纪七十年代初，现有设施存在腐蚀严重、淤积严重、设备陈旧老化等安全隐患。因此，2008年3月，上海市政府启动了“西

干线”改造工程，整个改造工程总投资近9.5亿元。

6、其他因素影响

一直以来，上海以金融经济中心定位，产业结构上侧重于服务业，对农业发展的重视度相对较弱。而农民卫生观念加强、卫生要求提高，又导致粪便农用程度降低。在社会影响方面，粪便处置关系民生，一旦处理不当，发生滴漏、异味扩散等，都会引起市民的强烈反映；粪便处置设施的建设选址也存在同样的问题。

现行工艺

1、粗过滤固液分离与市政管网排放相结合的工艺

在上海、北京的一些粪便消纳站，是采用粗过滤后，将过滤液排入市政管网，捞出的滤渣送填埋场做填埋处理。

此工艺方案仅仅是做到了粪便的集中排放，解决了粪便长期无序乱倒的现象，去除了大块不溶物和大块无机物，整治了乱排放给环境造成的污染，提高了人文素质。同时也带来了市政管网排泄负荷增大、汇入管网的泥砂造成阻塞管网、增加管网蔬通量的不利因素。在这一处理过程中，固体物、悬浮物得到一定量的去除，但COD 、BOD 成份几乎没有减量。

2、粗过滤固液分离、除砂与市政管网排放相结合的工艺 在广州、佛山和上海的一些粪便消纳站，采用了粗过滤与除

砂相结合的工艺，既：粪便经细格栅滤后进入沉砂池（箱），沉淀的砂和大颗粒粪渣由提升螺杆提出与细格栅滤出的滤渣一起送填埋场填埋，滤清液进入市政管网或通过管道进入污水处理厂。

此工艺方案只是在第一种工艺基础上的改进，这种方法解决了粪便集中、有序排放，不对环境造成污染。同时减轻了砂石等重物给市政管网带来的堵塞条件，减少了由此造成的管道清淤工作量。从某种程度上看，是真正提高了人文素质，但由此给管网带来的有机物冲击负荷没有减少。因此这种方法和第一种方法很接近，只不过多去除了一些砂石重物，COD 、BOD 成分仍几乎没有减量。这种方法是前者的进化，但这不能实现粪便无害化、资源化处理。

3、粗过滤固液分离，除砂，絮凝脱水与市政管网排放相结合的工艺

在北京高碑店粪便处理厂、北京四季青粪便处理厂、北京酒仙桥粪便处理厂、北京北小河粪便处理厂、嘉兴有机肥厂等，采用的是粗过滤固液分离捞出大块物质和较大的砂石等重物后的混合物进入调节池，而后由污泥泵泵入密封的污泥脱水机，再通过脱泥机进一步去除泥、砂及不溶解的有机物，产生的滤清液排入市政管道，进入污水厂，其处理过程产生的滤渣和砂石送填埋场填埋；脱水机排出的干渣，堆肥厂收购制成有机肥，使资源得到有效利用。

此工艺方案是前两种工艺的完善，即实现了粪便集中有序排放，不对环境造成污染，又消除了泥砂和不溶解物进入市政管网给市政管网带来的冲击负荷。同时将粪便中的固体物、悬浮物和不溶解的有机物95%以上给以清除。COD 、BOD 也得到大幅度的降解。对市政管网没有造成淤积和堵塞的条件。即使直接排入污水处理厂也不会造成冲击负荷。相反，均匀的将滤清液排入污水处理厂，对污水处理所需的生物菌是一种养料供给，增强菌体的繁殖能力，增强污水生化条件。这种方法应该是目前应用中既经济、又好的方法。

4、粗过滤固液分离，絮凝脱水与生化处理成独立系统的处理方案

经过粗固液分离，经除泥脱水处理后，滤清液进入生物分解、腐化、澄清处理，使其形成一、二、三级为一体的处理程序，处理后的水质可实现城市下水道排放，而且部分可用于固液分离部分的稀释水、脱水设备的冲洗用水或浇灌用水等，从而实现对粪便的有效、资源化处理。

此工艺方案是一种完善的粪便处理方案，但它相对第三种方案投资大、占地面积大，需要有与其相对应的条件才能实施。这种粪便处理方案是在粗固液分离、除泥脱水的基础上增加生化处理部分，使其形成一、二、三级完善的粪便处理工艺体系，从而实现对粪便的无害化、资源化处理。其处理后的水质不仅有利实现城市下水道排放，而且可以部分用做固液

分离部分的稀释水、脱水设备的冲洗用水或浇灌等，节约新鲜水资源。

5、厌氧消化产沼工艺

在安阳市粪便无害化处理厂，采用的是厌氧消化产沼工艺。该项目是贞元集团与丹麦公司进行共同合资建设的项目。厌氧消化所用原料为安阳市公厕粪便、酒店泔水、附近养殖场粪便、还有一部分秸秆，通过采用丹麦的厌氧消化技术将粪便等有机废物转换成沼气，然后将沼气提纯成生物天然气，直接运至加气站销售。年产400万立方生物天然气，总投资6400万元。

存在问题

目前实现城市粪便的无害化处理、减量化和资源化还面临着三大障碍：

一是全社会对粪便污染环境的严重性认识不足。长期以来，各级政府和有关部门一直将城市生活垃圾染作为环境治理的重点，“十一五”将畜禽养殖污染防治作为重点，忽略了城市粪便的严重污染。

二是国家的有关扶持政策不到位。目前我国对垃圾处理资源化有许多优惠政策，而对粪便的资源化在政策方面缺少鼓励扶持。

三是缺乏成熟可靠的不同粪便处理模式的技术支撑。

建议与展望

1、减量化是粪便处置的首要原则

水冲厕所的普及是导致粪便含水率增长的根本原因，也是导致粪便体积重量增加的最主要原因。因此，粪便减量化的关键在于降低含水率。一般可以通过实施节水措施或技术，如普及节水型水箱，推广真空抽水马桶，建造免冲水、泡沫封堵型、循环水冲洗、负压节水等生态型厕所，加强粪便脱水技术、粪渣分离技术等来实现。

2、无害化是粪便处置的基本要求

粪便的可利用性和污染性同时存在，因而无害化是粪便资源利用的前提。在处置和利用粪便过程中，首先要保证对环境和人体无污染无危害。在回田农用前，必须通过厌氧发酵杀死混有的多种病菌和寄生虫卵。粪便经污水厂处置后，在排放进水体前，必须确保氨氮含量、COD 、BOD 等常规指标在环境允许范围内。

3、资源化是粪便处置的发展动力

变废为宝是废弃物处置的发展目标，也是循环经济的要求。粪便的资源化利用就是在确保无害化的基础上，提高传统回田农用的比例，同时进行粪便生化处理作为二次能源及其他

资源化利用的研究和尝试。

（1）粪便回田。广大农田为城市粪便提供了一个容量无限、可循环运行的处理处置系统。粪便农用具有长远的生态效益。我国的国情也决定了粪便的处置仍需要传统的农用来减轻处置负担。运输难度大、缺乏无害化场所，是当前粪便农用的主要“瓶颈”。将粪便集中卫生处理后，再资源化使用，不失为一个解决方法。建造集中处置点不仅解决了无害化场所缺乏的问题，还能缓解用肥淡季时的粪便储存压力。

（2）生化发酵处理。生化处置是粪便资源化的主要途径，其中以产生沼气或将沼气转化为其他能源最为常见。沼气的主要成分是甲烷，燃烧热值高，对环境无污染，属于清洁能源。沼气池产生的沼气可直接供燃烧，或者转化为其他能源，如燃烧沼气可以产生电能，同时产生热水和肥料等有用的副产品。

（3）建立粪便（预）处理场。粪便来源集中并且产生量大，规模化的处置利用如建立粪便集中处理场，将大大缓解粪便处置压力，同时一并解决粪便回田农用前缺乏无害化处置和堆积场所的问题。

（4）其他技术。一是制造人造煤。一般限于技术和工艺，粪便经污水处理厂或预处理厂处理后产生大量粪便污泥，或冲入大海或简单沉淀后焚烧处理，造成环境污染和热值浪费。二是制造生物柴油。三是提取生物药用成分。粪便的利用主

要是对人尿的利用。《本草纲目》记录了人尿制品，人中白、秋石口服可治疗头痛、中风、吐血等40余种疾病。

4、政策宣传

粪便处置关系民生，无论是传统处置还是新技术的开发产业化，都需要政府的宣传、引导和支持。

综上，粪便的产量是稳定而持续的，并随着人口的增长和城市化进程的加速而不断增长。如果不从根本上解决其处置问题，将产生极大的社会影响和严重的生态破坏。多渠道多元化处置是粪便处置的主要宗旨。应将资源化利用作为主要处置方向，在无害化的基础上，大力提倡开发利用粪便资源化技术, 同时因地制宜，形成和发展具有地方特色的处理技术，以适应可持续发展和循环经济的战略要求。城市粪便处置需要多部门的通力合作，如技术层次上，需要科研部门的投入和支持；在政策鼓励上，需要农业、税收和财政部门的政策保障；具体措施要由环卫和环保部门合作实施。