农村生活污水处理与再生利用
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2.2.6 化粪池

化粪池在众多工艺中都作为预处理单元对分散型污水进行处理,在污水处置的方法上与不同工艺相结合就构成了多种组合工艺。

2.2.6.1 芬兰化粪池

芬兰化粪池多采用化粪池+砂滤池模式,砂滤池能提高磷的去除率。这个系统包括一个化粪池,带有收集管和磷去除单元的过滤池,这个单元可以是在化粪池处理系统中独立的预处理层或者是一个化学附加层(图2-13),预处理后的废水流经砂床后(80cm厚度的砂层),固体颗粒被过滤掉并被细菌消耗。如果周围的土壤渗滤性能好,则需要用塑料或者黏土将砂床隔离开。配水管是由穿孔塑料管做的(图2-14)。收集管将纯化的水导入合适的接收场地。流出的水很干净,只需要额外的处理工序来对磷进行去除以达到净化的要求。

图2-13 芬兰化粪池流程

注:图中所有的废水都通过埋入的具有独立除磷单元的砂滤池来处理。

图2-14 芬兰埋入式砂滤池

多层滤料过滤是以传统的砂滤为基础的,主要的差异是多层滤料采用具有生物活性的塑料和非纺织材料。这种方法也用在多岩石的地区,那些地区不能采用传统的砂滤池。这种经验最初是从工程中得到的。

(1)制约因素

埋入式砂滤池需要很大的场地,这个场地是不允许大型车辆驶入的,而且在冬季能够经受积雪的覆盖。微生物处理要求有氧环境和足够的负荷,滤场上不能种植任何植物,因为植物的根能破坏砂床,最好在上面种植草坪。

要想使这个系统产生效果,正确的操作是最基本的。油、有毒的化学物质、涂料或者其他溶剂会对微生物产生危害甚至杀死它们。必须保证足够的废水负荷以便饲养微生物,但是场地不能太湿(这样将产生厌氧条件)。这也是为什么要特别注意处理暴雨期的雨水。

需要专业的知识和设计来保证建筑的正确性。需要确定不同层内的砂粒粒度分布,滤砂在20年后需要更换,如果有足够的空地的话,改变滤床的地点会简单些。磷的去除率在系统运行过程中下降得很慢。

化粪池产生的污泥需要经常进行清空,否则滤场将会堵塞。磷的去除率不是十分有效,可以通过一个与集水管相连的独立的单元来提高磷的去除率。也可以在滤场中加入具有沉淀性能的材料做成附加层,或者在废水中加入化学药品。然而附加层的材料会引起堵塞和黏合。

(2)优点

通过测定出水水质可以很好地监测实际的处理效果。使用和操作都很方便,不需要电力。埋入的砂滤池不需要任何特殊的土壤因此适于不同地区。

(3)成本

建设费用为2500~5000美元,运行费用(清空和处理污泥)每年共60~200美元,平均10年的花费为5000~8000美元。

2.2.6.2 英国化粪池

英国化粪池(图2-15、图2-16)是被分割成若干部分的不漏水的池子,或是一系列池子,在厌氧条件下能够促进初级沉降和一定程度的二级生物处理。化粪池的处理效率取决于很多因素,包括清洗的频率、清空的频率、温度以及池子的尺寸。如果按照建筑说明来运行,化粪池能减少出水的有机物浓度,污水中的有机物浓度能减少70%。

图2-15 英国典型的化粪池

图2-16 英国化粪池的横截面

化粪池从各点(图2-15中的A点)收集污水,然后运送到中央腔进行处理(图2-15中的B点)。依照接收的土地的成分不同,出水可以被允许排到土地的排水沟中或者是以漫灌的形式排放(图2-15中的C点)。如果要求高质量的出水(例如悬浮物30mg/L,BOD20mg/L)则需要生物滤池与传统的化粪池相结合;至少每年要清理一次污泥,容积是根据BS6297和给出的公式制定出的:

C=(180P+2000)  (2-4)

式中 C——池子的容积,L;

P——服务的人口数。

2.2.6.3 匈牙利化粪池

匈牙利的农村污水处理指南中有6种相关的处理工艺,并分别列出了各种不同的工艺所应用的不同的地理条件,并对每种工艺在污染物净化上所存在的问题进行了介绍。

(1)简单的化粪池和传统的排水干燥系统

(2)简单的化粪池和传统的带有进水泵的排水干燥系统

(3)增大的化粪池,浅沟型砂滤干燥系统,带有进水泵

(4)增大的化粪池,砂滤池和传统的排水干燥系统交替运行

(5)增大的化粪池,砂滤池和传统的砂滤池排水系统交替运行,带有进水泵

(6)增大的化粪池,砂滤池和浅的干燥渠交替运行,带有进水泵

2.2.6.4 加拿大化粪池

加拿大萨斯克温的手册中的工艺都是按照固定的形式来进行编制的,从该工艺的定义、功能、设计、施工和后期的运行等方面对其进行简要介绍。

化粪池通常由沉降槽和控制槽两部分组成(图2-17)。沉降槽的设计至少要将废水停留24h,并存储附加的污泥,在这个槽中固体沉淀并分解成液体、气体和污泥。这是一个很重要的工段,因为如果不分解掉的话,积累的固体能够很快填满化粪池。另外油脂和肥皂上升在沉淀槽内形成一个密封的浮渣层。浮渣层的形成很重要,它能维持一个缺氧的环境使细菌得以消化污泥。当有废水流入沉降槽时相应量的出水就会进入控制槽。当控制槽内的水量到达设计的体积时,出水会被快速地排出或者由水泵输送到处理地区(通常是处置场)。快速间歇的出水排放要求:处理场地尽量平坦,在两次将出水排放到处理场地之间要有一个重要的休眠期,避免结冰。

图2-17 加拿大常用的化粪池简图

注意:污泥和浮渣必须通过专业人士定期从化粪池中移走。污泥积累的量按每人每年0.06m3计算。

(1)化粪池+沟渠布水

建造的沟渠的最大深度是1m,宽度是60cm~1m。挖好的沟渠内填上至少30cm深的石头。多孔管分布在上面,上面再覆盖上10~15cm的石头。表面再铺上一层特殊的材料以阻止土壤堵塞。沟渠类型的处置场地要与预处理工艺联合起来,处置场地的表面上必须用表层土完全覆盖,平整后种上草。最后一步很重要,因为它通过表面水分的蒸发可以阻止土壤饱和(图2-18)。

图2-18 加拿大化粪池+沟渠布水图

(注意:灰色废水处理场必须按照标准进行建设,大小不得小于标准处理场的75%。)

(2)化粪池+总面积布水

总面积布水是建造一个浅的坑,其最大深度是1m。坑中填入至少60cm的碎石,碎石上面布置着从中间延伸到四周的多孔管。多孔管上面覆盖一层纺织品或者是其他符合规定的材料。最后整个处理场上面都覆盖上表层土,平整后种上草(图2-19)。

图2-19 加拿大化粪池+总面积布水图