国内外生态厕所类型分析及其应用研究

国内外生态厕所类型分析及其应用研究 周燕 ，梅小乐，杜 兵 （内蒙古自治区环境保护科学研究院， 呼和浩特 ； 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院，呼和浩特； 北京市环境保护科学研究院，北京） 摘要： 本文通过对国内外不同类型生态厕所特点及应用效果的综合分析与比较，提出了适合城市地区使用的 循环水型生态环保厕所。 关键词： 厕所；生态；环保 中图分类号： 文献标识码： 文章编号 （） The Analysis and Applicable Study On Types of Foreign and Domestic Ecological Toilets ， ， （Inner Mongolia Environmental Science Academy， Huhhot ； Water Conservancy and Civil Engineering College Inner Mongolia Agricultural University ， Huhhot ； Beijing Municipal Resea r ch Institute of Environmental Protection ， Beijing ） Abstract： - ， Key words： ； ； 在环境污染 、资源衰竭日益严重的今天，保护环 境、节约及寻求再生资源已成为人们所关注的焦点。 而此时以“减污节源”为核心的生态厕所（或称环保厕 所）便成为这一时期的新生产物。 国内外先后涌现出 各种类型的生态厕所，由于其设计的侧重点不同，所 以种类纷繁，但总体上可分为三大类：免水冲型生态 厕所、节水型生态厕所和循环水型生态厕所。 免水冲型生态厕所 免水冲型生态厕所根据其处理工艺的不同可分 为打包型生态厕所和免水生物处理制肥型生态厕所。 打包型生态厕所 所谓打包型生态厕所，其核心是由可生物降解膜 制成的包装袋（或粪便盒）、机械装置和储便桶构成。 用厕者便后离开，牵引装置自动启动将排泄物打包、 密封，防止臭气外泄。 包装后的粪便袋（或粪便盒）自 动滑入置于地下的集装箱。 在指定期内由环卫部门 输送至粪尿处理场处理，达到无害化。 在厕所使用地 不污染环境，不留下残留物，且不需任何水源。 工艺 流程如图 。 图 打包型生态厕所工艺流程 免水生物处理制肥型 所谓免水生物处理制肥型，其核心是安装了一个 生化反应器，反应器中装有可定期补充的生化填料， 粪便进入反应器之后，在微生物的作用下得到降解， 国内外生态厕所类型分析及其应用研究 周燕 梅小乐 杜兵 同时反应过程产生的高温可以消灭各种致病菌 ，发酵 之后的粪便又可变成以腐殖质为主要成份的有机肥， 深加工后可直接出售，施于农田，而且在此过程中所 产生的沼气可作为燃料使用。 工艺流程如图 。 图 免水生物处理制肥型工艺流程 节水型生态厕所 目前，国内外节水型生态厕所主要通过改进抽吸 设备、除臭装置以及便器，来达到节水的目的。 于是 便出现了真空厕所、除臭厕所的概念。 真空厕所 真空厕所是一种以改变抽吸方式来达到节水目 的的生态厕所。 它是依靠便器与排污管系内（真空状 态）的空气压力差，使粪便污水由便器通过排污管系 进入污水贮存柜或处理装置。 早在六七十年代瑞典 公司、美国波音公司以及芬兰 公司 就开始致力于真空便器的研究，并且取得了显著的成 果。 我国第一套完整的真空厕所样机及系统工作原 理是由华中理工大学研制而成的，与传统厕所相比， 它具有节约用水、冲刷效果好、臭气控制好、安装方便 等优点。 常规便器所需冲洗水量约 左右，其中大 部分是用来输送污物的。 而对于真空便器而言，由于 它的污物输送靠的是空气压力差，所以冲洗水量可大 大减小，一般只需 润滑管壁即可。 除臭厕所 除臭厕所是一种以改进除臭装置达到节水效果 的生态厕所。 如国内的防臭环保厕所、勺形翻板式冲 水厕所、节水除臭环保厕所均属于此类型生态环保厕 所 。 循环水型生态厕所 循环水型生态厕所的水源取自于粪尿经过处理 后获得的洁净水，根据其处理方式的不同，可分为：尿 液单独处理和粪尿混合处理。 目前国内外以后者为 主，其关键技术如下： 多级生化组合 多级生化组合，其核心是通过一系列不同组合的 生化反应器，利用活性污泥或生物膜的处理方式对人 粪尿污染物进行就地或异地处理，以达到处理出水可 循环利用于冲洗厕所的目的，工艺流程如图 。 ， 图 循环净化型厕所工艺流程 新型填料 在处理粪尿污水的生化反应器中填充有利于微 生物生长繁殖的组合填料，使粪尿污水得以高效快速 的净化，从而达到污水回用冲厕的目的，工艺流程如 图。 日本将牡蛎壳作为接触材料，通过常规曝气处 理，使粪尿污水得到高度净化。 国内污水净化装置在 曝气处理室中采用了以除去内侧面珍珠层的贝壳作 为接触材料，净化效果尤为突出。 图 污水净化装置工艺流程 优势菌种 通过特殊筛选培养，获得专门针对人粪尿处理的 高效优势菌种，依托该菌群实现粪尿的高效快速净 化。 日本循环式水洗厕所的污水再生处理装置通过 定期投加菌种，使其在微生物培养膜状体上大量繁殖 以起到对粪尿的净化效果，工艺流程如图。 ， 北方环境 第25 卷 第6 期 2013 年 6 月 图 循环式水洗厕所的污水再生处理装置工艺流程 微生物生长促进装置 处理系统中微生物长期处于稳定、高活性的生长 状态是该系统能否高效净化污水的关键。 其中温度 与 值是影响微生物生长的两大因素，日本循环式 污水净化装置通过改变曝气槽树脂制多孔球体的数 量和加药量（消石灰和稀硫酸） 分别对温度和 值进 行控制，以满足微生物的最佳生长环境，工艺流程如 图。 ， 图 循环式污水净化装置工艺流程图 温控装置 处理过程中沉淀池运行好坏与否 ，直接关系到出 水水质的优良，为提高沉淀效果，通常采用的方法为 投加混凝剂，但混凝效果却受限于温度。 针对这一问 题日本循环式污水再生处理装置采用新型温控装置 “远红外线放射处理槽”，保持最佳混凝温度，工艺流 程如图。 图 循环式污水再生处理装置工艺流程 电渗析装置 电渗析大多在给水处理中使用，废水处理中的应 用尚不广泛，其原因之一是还没有开发出性能非常适 宜的离子交换膜。 日本厕所排水处理装置，应用膜分 离技术的电渗析装置，在外加直流电场作用下，利用 离子交换膜的选择透过性（即阳膜只允许阳离子透 过，阴膜只允许阴离子透过），使水中的阴、阳离子作 定向运动，从而形成浓室与淡室 ，浓室水排出 ，淡室净 水通过活性炭脱臭后可循环利用。 工艺流程如图 。 图 厕所排水处理装置工艺流程图 物理除沉装置 常规除沉采用自然沉降，要想提高除沉效果 ，必 须给予处理水体充足的沉降时间，这便会增加池体容 积，而且小颗粒污泥难以去除。 日本特循环式水洗厕 所净化装置针对现存问题，在二次处理槽和三次处理 槽中各设上浮污泥去除装置与沉淀污泥去除装置，分 别利用气浮与重力作用将小颗粒以及大颗粒沉淀去 除。 工艺流程如图。 国内外生态厕所类型分析及其应用研究 周燕 梅小乐 杜兵 图 循环式水洗厕所净化装置工艺流程 脱色脱臭装置 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。 日本厕所 污水净化循环方法及处理装置便是一套以脱色脱臭 为核心的处理系统。 该装置中卷式活性炭与板式活 性炭是依靠金属网上的微小空隙来附着大量活性炭 颗粒，从而增大与污水的接触面积，提高对污水的处 理效果。 工艺流程如图。 图 厕所污水净化循环方法及处理装置 “双管”合一 生态厕所的运行管理以“简单、快捷”为核心，日 本水洗式厕所的水循环装置充分显现出了这一点。 污泥泵同时连接于污泥管道和曝气管道，曝气管道上 设有电磁阀，在分解槽运转过程中，电磁阀开启，污泥 泵停止运转，由压缩机通过曝气管道对槽内污水进行 曝气处理，当槽底残泥超量时，电磁阀合拢，在关闭曝 气管道的同时，污泥泵开始运转，将槽底污泥通过污 泥管道抽吸到下水道中，此种设计利用一个电磁阀便 可控制两种运行状态，使操作管理大大简易化、方便 化、经济化。 工艺流程如图 。 图 水洗式厕所的水循环装置工艺流程 各类型生态厕所对比分析 各类型生态厕所优缺点如下表所示： 各类型生态厕所优缺点对比表 厕所类型 新鲜水源 需要量 臭味 是否排 入污水 处理厂 对周围 环境的污 染程度 处理形 式（就地 或异地） 处理 效果 造价运行费用 传统旱厕不需要强烈否严重异地差低高 水 厕 大量一般是一般异地一般 中等 中等 否严重不处理 北方环境 第25 卷 第6 期 2013 年 6 月 免 水 冲 型 打包 型 制肥 型 不需要 不需要 轻微 轻微 否 否 无污染 无污染 异地 就地 一般 不错 中等 中等 中等 中等 节水型少量轻微一般异地一般中等中等 循 环 水 冲 型 生物 处理 膜分 离 不需要 不需要 轻微 轻微 否 否 无污染 无污染 就地 就地 很好 非常好 较高 高 较低 低 注 ：表中 代表下水管道出口连接于城市污水管网， 则与之相反。 从上表可以看出，循环水型生态厕所更适合于城 市地区的使用，主要原因在于：“水冲式”在厕所使用 习惯上较易为人们所接受，而“循环冲洗”则可以减少 对新鲜水源的需求量，大大缓解城市缺水现状，有效 的解决城市粪尿污染以及水资源短缺问题，具有更强 的生命力。 必将成为未来城市生态厕所推广的主流 形式。 参考文献 沈哲明微电脑全自动环保厕所 粪便处理利用系 统 中国发明专利，申请号 ， 汪奕刚分离式免水冲环保厕所 中国实用新型专 利， 专利号 ， 郁敏奇，唐世权国外现代真空便器系统简述机电 设备， （ ） 吴彦，许第洪，张泉 节水除臭环保厕所中国实用新 型专利， 专利号 ， ， ， ， 冈本良一，小紫雅之，仁木启文 污水净化装置 中国 实用新型专利， 专利号 ， 广田 行男 循環式水洗接続污水再生 処理装置 日本，特開平 ， 久米 敏雄仮設循環式污水净化装置 日 本，特開 ， 广田 行男便所循環式污水再生処理装置 日本，特開平 ， 福井 洋二郎排水処理装置日本，特開 ， 内田 慧司循環式水洗用净化装置 日本，特開平 ， 浅野 孝幸用污水净化循環方法及装 置日本，特開 ， 今泉 俊一 水洗式水循環装置日本，特開 ， 村田清美等尿中窒素除去関研究 長 時間曝気槽総窒素除去 水処理技術，（）： 村田清美等循環曝气方式尿中総窒素 除去関研究環境技術，（）： 石田宏司等深層反应槽尿中総窒素除 去関研究環境技術，（）： 石田宏司等 尿好気性消化処理施設生 物学的脱窒素技術研究技报，（）： 山田豊等 低希釈 段活性污泥法净化槽污泥 処理用水廃水，（）： 石田宏司等 型膜分离深層曝气槽用 尿硝化脱必要酸素量，反应热余剩污泥 生成量関研究水環境学会，（）： 清水健二等 液中膜用尿処理施設产业 機械，（）： 收稿日期： 作者简介：周燕（ ），女，工程师，现从事清洁生产、上 市核查等方面工作 国内外生态厕所类型分析及其应用研究 周燕 梅小乐 杜兵 国内外生态厕所类型分析及其应用研究国内外生态厕所类型分析及其应用研究 作者：周燕， 梅小乐， 杜兵， Zhou Yan， Mei Xiaole， Du Bing 作者单位：周燕,Zhou Yan(内蒙古自治区环境保护科学研究院,呼和浩特,010010)， 梅小乐,Mei Xiaole(内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院,呼和浩特,010018)， 杜兵,Du Bing(北京市 环境保护科学研究院,北京,100037) 刊名： 北方环境 英文刊名：Inner Mongolia Environmental Sciences 年，卷(期)：2013(6) 参考文献(20条)参考文献(20条) 1.沈哲明 微电脑全自动环保厕所-粪便处理利用系统 2002 2.汪奕刚 分离式免水冲环保厕所 2003 3.郁敏奇,唐世权 国外现代真空便器系统简述期刊论文-机电设备 1999(2) 4.吴彦;许第洪;张泉 节水除臭环保厕所 2002 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