高质量发展背景下化粪池的应用探讨.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 170 高质量发展背景下化粪池的应用探讨 陈益强 海南省水利水电勘测设计研究院有限公司，海南 海口 570203 摘要：摘要：化粪池作为一项简单易行的初级污水处理技术，在生活污水处理发展史上发挥了重要作用，但随着发展理念的不断更新、工艺技术的快速发展和行业要求的不断提高，化粪池凸显出诸多不利因素。本文梳理相关政策要求，分析城镇高质量发展和乡村振兴背景下化粪池应用面临的问题和挑战，探讨其在现代城镇、农村污水处理领域的应用场景和发展方向。关键词：关键词：化粪池；污水处理；提质增效 中图分类号：中图分类号：X703 “十四五”时期是进入新发展阶段、推动高质量发展的重要时期，污水处理设施作为深入打好污染防治攻坚战和持续改善人居环境的重要抓手，面临新的挑战。新发展阶段要求开展城镇生活污水处理体系提质增效，重点提升城镇生活污水集中收集率和生活污水处理厂进水 BOD 浓度。农村生活污水治理是实施乡村振兴战略的重要举措，应贯彻落实新发展理念，因地制宜选择适宜模式。化粪池是起源较早的污水处理构筑物，在集中污水处理厂出现之前曾发挥了重要的作用。在新发展阶段污水处理行业高质量发展的背景下，化粪池凸显出诸多不利因素。笔者通过分析化粪池在应用中存在的问题和挑战，探讨今后应用方向，为政策制定和工程设计提供参考。1 化粪池概述 1.1 化粪池的结构和功能 化粪池最早起源于 19 世纪的欧洲，是截流、沉淀和初步处理粪便污水的装置。化粪池根据内部构造不同可分为两格式、三格式，目前三格式化粪池应用最为广泛，可采用砖砌、钢筋混凝土结构，也可选用塑料、玻璃钢等预制成品。化粪池最初用于接收粪便污水，实际应用中多同时接收粪便污水和洗涤、洗浴生活废水，能大幅削减污染负荷。化粪池利用物理沉淀原理，将生活污水中的大颗粒物质形成沉渣或浮渣定期清掏外排，同时通过厌氧发酵作用部分降解有机物。魏亮亮等1对北京等地的小区化粪池研究表明，化粪池对生活污水中 SS、COD 和BOD5的去除率分别达到了 21.25、67.24和 67.64。汪浩等2研究发现化粪池对 COD 和 BOD5的削减率范围分别为 21%65%和 29%72%。王红燕等3研究发现兰州市居民区生活污水经化粪池处理后，COD 和 BOD5浓度去除率分别达到 83.6和 51.1。1.2 相关政策要求 建筑给水排水设计标准（GB50015-2019）规定了化粪池的详细设计参数，但对是否设置化粪池没有明确规定。城市环境卫生设施规划规范(GB503372003)规定城市污水管网和污水处理设施较为完善的区域，可不设置粪便污水前端处理设施，应将粪便污水纳入城市污水处理厂统一处理。室外排水设计标准（GB50014-2021）提出，“城镇已建有污水收集和集中处理设施时，分流制排水系统不应设置化粪池”。给水排水设计手册规定污水处理厂建设滞后于建筑小区、排水管网系统较长容易淤积堵塞、合流制等情形应设置化粪池。部分地区出台了关于化粪池设置必要性的相关政策。杭州市 2006 年率先针对化粪池设置条件作出了明确规定。2009 年广州市出台广州市排水管理办法，规定新建项目实行雨污分流，对已建合流制区域实行雨污分流改造，已实行雨污分流的区域应取消化粪池。四川省2019年发布 四川省城镇排水与污水处理条例，规定城镇污水应当集中处理，且污水集中处理设施覆盖区域内不得设置化粪池，原有失去功能的化粪池在改造中需填埋或改造。福建省、广州市、天津市等相继出台政策，规定满足一定要求的不需要设置化粪池4。1.3 化粪池应用面临的形势 随着现代污水处理系统日趋完善和新发展阶段污水处理高质量发展的工作要求，化粪池作为初级阶段中国科技期刊数据库 工业 A 171 的污水处理构筑物已暴露诸多劣势。1.3.1 预处理功能被替代 污水系统不完善时期，集中污水处理设施没有建设，管网覆盖率低，很多污水管道直排河道，化粪池在一定程度上减少了污水对环境的污染。集中污水处理设施一般按未经化粪池处理设计进水水质，内设格栅、沉砂池、厌氧池等构筑物，能取代化粪池的沉淀和降解功能。从处理流程来看，化粪池的存在意义已经不大。1.3.2 影响系统处理效果 经过化粪池的生活污水有机物浓度大幅下降，导致进入污水处理厂的进水浓度偏低、碳源不足。朱信成等5研究发现未设置化粪池造成包头市污水处理厂进水 COD 浓度偏高。化粪池反应生成有机酸、氨、二氧化碳和硫化氢，造成污水酸化和恶臭，B/C 比失调，可生化性降低，污水处理厂实际运行中需要投加大量碳源，严重影响处理效能。城镇污水处理提质增效工作要求不断提高污水处理厂进水 BOD5浓度，部分城市由于化粪池的前置处理，即使污水管网较为完善也难以达到考核要求。1.3.3 影响空间利用 化粪池的容积根据实际使用人数、污水停留时间、污泥清掏周期等确定，要求与建筑物保持一定的距离，且设置位置应便于清掏。在建设用地紧张的城区，小区设计中往往很难安置化粪池位置。某些村镇自建房受用地限制，将化粪池安置于冲水厕所下方，清掏或改造十分困难。1.3.4 不利于节能降碳 化粪池量多面广，不仅占用大量土地资源。城市污水管网与污水处理完善的区域，再设置化粪池属于重复投资。生活污水在化粪池内发生厌氧反应会生成严重的温室气体甲烷，形成碳排放源。郝晓地等6研究表明我国城镇化粪池产生的甲烷总量与市政集中式污水处理厂甲烷和氧化二氮直接碳排放量和总碳排放量处于同一水平。1.3.5 存在环境和安全隐患 砖混化粪池容易渗漏，污染地下水和地下供水管道，影响建筑物地基。化粪池多由产权单位自行管理，许多化粪池由于管理不到位、清掏不及时，造成粪便溢流和管道堵塞；化粪池清掏过程容易产生恶臭，粪渣容易产生二次污染。若遇排气不畅，化粪池内产生可燃有毒气体会引起爆炸，威胁居民安全。农村生活污水仅设置普通化粪池，由于其处理效果有限，出水直排容易造成环境污染。2 不设置化粪池的场景和取消措施 鉴于化粪池在应用中的诸多问题，室外排水设计标准（GB50014-2021）提出在城镇已建有污水收集和集中处理设施时，分流制排水系统不应设置化粪池。逐步取消化粪池已是大势所趋，但实际的污水系统是复杂的，建议相关部门从以下两方面评估辖区情况，制定差异化政策。2.1 取消化粪池是否有环境风险 化粪池对生活污水中的有机物等有明显的削减，取消化粪池需首要考虑较高浓度的生活污水是否会污染环境。在排水管网错混接严重的情况下，未经化粪池厌氧处理的的生活污水将进入雨水管道或合流管道而污染水体。在有完善分流制排水系统，或已完成雨污分流改造的污水处理厂服务范围内，在污水管道坡度满足要求的前提下，不设置化粪池。可接入合流制干管的排水户，不设置化粪池。随着雨污分流和合流制改造的逐步推进，不设置化粪池的片区同步拓展。2.2 取消化粪池是否有管道堵塞风险 排水系统设计不合理、管道材质和施工质量差、住户使用不当以及缺乏有效的清掏措施都会导致管道堵塞。化粪池有一定程度的拦截沉淀作用，取消化粪池需考虑浮渣或沉积物堵塞管道。增加管道坡度。上海、广州等地取消化粪池试点工程运行情况表明，在满足排水管道不淤流速的前提下，管道堵塞的几率较小7。为配合化粪池取消，室外排水设计标准（GB50014-2021）同步规定提高污水管道的起端坡度，降低淤积堵塞风险。提升运维能力。取消化粪池后污水管道内生活污水的浮渣和沉积物增加，污水浓度较高，管道容易堵塞，污水外溢后会散发臭味，管道渗漏会污染地下水。应成立专门的管网运营单位，定期巡查、疏通、检测。增设拦截措施。罗成明等8研究表明在在居民小区污水出口处的粗格栅可以有效去除污水中的砂粒、固体废弃物和可自然沉降的固体有机物，清理量远小于传统化粪池，而污水的可生化性并不受到影响。四川省规定小区污水管道出口设格栅沉砂池代替化粪池，拦截杂物、防止堵塞。中国科技期刊数据库 工业 A 172 改变原有化粪池出水位置。拦截杂物功能主要发生在第一格，可将三格化粪池中的第三格封堵，改为第二格出水，缩短水力停留时间，避免低浓度出水造成污水处理厂进水浓度低，但同时保留沉淀、截留功能。3 化粪池的应用和发展展望 3.1 继续作为预处理装置 由于污水处理系统的复杂性，老旧城区的合流制改造是一项长期工程，化粪池对有机物的处理功能对于削减合流制污染仍具有很强的现实意义。化粪池作为预处理装置应用时，应逐步完善管理体系，加强施工和运行管理，重点注意粪池渗漏、堵塞造成的环境、安全问题，加强清掏物的无害化处理处置及资源化利用。化粪池规范管理方面，烟台市排水管理处设立化粪池管理办公室，负责区域内化粪池信息档案、日常养护、粪液无害化处置等工作，建立化粪池电子档案，通过对化粪池进、出水水质的检测及运行状况的监测，确定各类型化粪池的清掏周期，将化粪池清掏物送至污水厂联合处理9。化粪池耦合其他技术正在成为单户或联户污水处理的重要工艺。在环境要求比较高的情况下，可在化粪池出口使用渗透沟或人工湿地进行额外处理。化粪池串联人工湿地工艺，能在无动力情况下去除有机物、氮、磷等，施工开挖量小，而且能与自然景观融合。3.2 就地改造为深度处置装置 当进水量较大时，传统的三格化粪池水流状态为水平流，出水水质较差，对污染物的去除效率低。通过改变水流形态或添加填料等增强处理效果，提升出水水质，可使化粪池作为独立的处理装置应用于农村生活污水的分散式处理。韦昆等10对传统的三格化粪池进行结构优化改造，加设多层孔板、折流板和陶粒填料，提高了化粪池对有机物的去除率，出水指标符合农田灌溉水质的要求。UASB 型化粪池采用上升流式进料，在常规化粪池的顶部增设分离器，悬浮固体去除率和溶解性组分的生物转化率提高，出水水质好，排泥周期长，得到了广泛应用。上流式嗜热化粪池(UTST)在普通统太阳能化粪池的基础上通过采用上流式水力模式，改善厌氧微生物与污水的接触，延长水力停留时间，处理性能有较大提升，且沉泥减少，可以减少一定的清掏运维成本。4 结语 在全国开展城镇污水处理提质增效的背景下，对设立集中污水处理设施的地区，化粪池的存在已经意义不大，随着污水管网的不断完善，管网运维管理水平的不断提升，符合条件的地区应逐步取消设置；过渡阶段保留化粪池的地区，应完善管理制度，化解化粪池环境卫生和安全风险。化粪池技术简单易行、建设运行费用低且利于粪污的资源化处理的优点，对乡村污水治理仍具有积极意义。对居住分散、有粪污还田需求的农村地区，可经化粪池处理后就地分散利用，对于城郊或有经济条件的居住集中的农村地区，可经化粪池后，清掏转运、集中利用。随着改造技术的不断发展，功能强化型化粪池作为分散式就地处理污水的重要技术手段，将在农村人居环境整治和实现农村生活污水治理与生态农业发展、农村生态文明建设有机衔接方面发挥重要作用。参考文献 1魏亮亮,李健菊,陈颜等.公共建筑、化粪池设置及管道传输对城市生活污水水质参数的影响分析J.给水排水,2020,56(2):155-166.2汪浩,王俊能,陈尧,等.我国农村化粪池污染物去除 效 果 及 影 响 因 素 分 析 J.环 境 工 程 学报,2021,15(2):727-736.3王红燕,李杰,王亚娥,等.化粪池污水处理能力研究及其评价J.兰州交通大学学报,2009,28(1):118-120.4黄冬,蒋松竹,刘秀红等.我国城市化粪池建设与管理 现 状 及 特 征 研 究 J.环 境 卫 生 工程,2017,25(06):84-88.5朱信成,肖作义,肖明慧,等.包头市污水厂进水 COD浓 度 偏 高 的 影 响 因 素 分 析 J.环 境 工程,2016,34(1):180-182.6郝晓地,杨文宇,林甲.不可小觑的化粪池甲烷碳排量J.中国给水排水,2017,33(10):28-33.