基于厌氧-好氧组合工艺的生态环保厕所研究*

蒋求生 周 姣

湘潭医卫职业技术学院，湖南 湘潭 411102



基于厌氧-好氧组合工艺的生态环保厕所研究*

蒋求生 周 姣

湘潭医卫职业技术学院，湖南 湘潭 411102

生态环保厕所可以减少环境污染，提高人们生活舒适度。本研究中的生态环保厕所基于厌氧-好氧组合工艺设计，由电气控制装置、沼气恒温装置、水处理装置三部分构成。先集中收集大小便进入厌氧池进行厌氧反应产生并收集沼气，再在好氧池进行充分的生物菌好氧反应，然后经生物沟净化达到排放标准。

厌氧；好氧；生态环保厕所

传统厕所采用水冲直排的方式工作，一是浪费水资源严重，二是排泄物没有经过处理，直接排放，导致水资源污染严重。目前市面上常见的生态环保厕所有泡沫封堵型生态环保厕所、打包生态环保厕所、免水冲打包移动生态环保厕所、太阳能厕所生态厕所、车载生态厕所等等，这些环保厕所一般适应用新建厕所的场所，对于现有厕所的改造场合基本不适合，针对这一情况，本研究设计了基于厌氧好氧组合工艺的生态环保厕所，可以对现有厕所进行整改，实现生态环保处理。

一、系统的结构

如图1所示，系统包括电气控制装置11(如厕感应器、微电脑控制器、太阳能风力发电装置、曝气机)、沼气恒温装置12(沼气收集装置、恒温装置)、水处理装置13(进料装置、厌氧装置、好氧装置、生态沟装置)。该系统可将收集到的厕所排泄物进行集中环保生态处理，先在厌氧池中进行厌氧反应产生并收集沼气，后在好氧池中进行生物菌好氧反应，在曝气机的作用下反应充分进行，后经生态沟进行净化处理达到排放标准。整个过程中产生的沼气统一收集并用于给厕所供应热水和给恒温装置供热，可避免沼气外泄造成安全事故也可给系统提供恒温环境有利于系统的处理。系统采用太阳能风力发电装置给系统供电，使用清洁能源，可使处理系统用于供电不方便的地区。系统可通过如厕感应器获取厕所的使用频率，通过微处理器调节系统的处理，可使系统合理稳定的运行。

图1 生态厕所处理系统的结构示意图

二、水处理装置

如图2所示，系统水处理装置由14进料口、15进料池盖板、16进料池、17进料池过滤板、18进料通道、19沼气出口、20厌氧池定盖板、21厌氧池内盖板、22厌氧池、23恒温管道、24厌氧池沉淀隔离板、25恒温热水进口、26恒温热水出口、27好氧池生物挂钩、28好氧池盖板、29好氧池、30曝气管道、31曝气接口、32生无菌挂环、33溢流口，34生态沟、35净化生物及卵石、36排水口构成。

图2 系统的水处理装置示意图

三、系统的沼气恒温装置

如图3所示，系统沼气恒温装置由进气、37气阀A、41水气分离器、40沼气储存器、39燃气增压器、38气阀B、进水、47单向阀A、45储水罐、43水增压器、42燃气热水器、46热水龙头、23恒温管道、44单向阀B构成。

图3 系统的沼气恒温装置示意图

四、系统工作过程

系统如厕感应器感应到厕所的实用信号，并将信号送给微处理器，微处理器对信号进行计数，微处理器根据厕所的实用频率信号调节系统的曝气机工作时间与强度，控制系统的工作，系统通过进料收集装置自动收集厕所排泄物，通过厌氧装置进行厌氧反应产生沼气并进行收集，厌氧反应后进行好氧反应，在好氧生无菌的作用下，进行生物降解分解后，通过溢流口进入生态沟净化达到排放标准。收集到的沼气通过储存装置存储后提供给燃气热水器，对厌氧池、好氧池的恒温装置进行供热，同时给厕所提供热水。

水处理装置由14进料口进行进料、15进料池盖板可遮盖进料池并起防臭作用，在16进料池后有17进料池过滤板可对厕所排泄物进行过滤处理，然后通过18进料通道进入22厌氧池，厌氧池中设有19沼气出口方便沼气的收集，20厌氧池定盖板、21厌氧池内盖板对厌氧池起密封作用，在厌氧池底和周围布置得23恒温管道可对厌氧池进行恒温处理，24厌氧池沉淀隔离板可对厌氧池种的料进行隔离分区；好氧池上有25恒温热水进口、26恒温热水出口为恒温装置的热水循环进出口，好氧池的周围布满27好氧池生物挂钩，在挂钩上安装生无菌挂环方便生无菌着床，好氧池底安装有30曝气管道，通过31曝气接口由曝气机进行供气，使好氧池供养充分，28好氧池盖板起遮盖作用；通过33溢流口，处理水进入34生态沟，在35净化生物及卵石的作用进行净化处理，再通过36排水口进行环保排放。

系统中的厌氧装置的生物反应过程为：厌氧池中可将厕所排泄物等废水再无分子氧条件下进行降解处理，通过厌氧微生物包括兼氧微生物的作用将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质，整个厌氧消化可以粗略地将厌氧消化过程划分为三个连续的阶段：水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段、产甲烷阶段。厌氧消化的第一阶段是水解酸化阶段，复杂的大分子等不溶性有机物先在细胞外酶作用下水解为小分子溶解性有机物，然后渗入细胞内分解产生挥发性有机酸、醇类等，这个阶段主要产生较高级脂肪酸。厌氧消化的第二阶段为产氢产乙酸阶段，在产氢产乙酸细菌的作用下第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸，在降解奇数碳数有机酸时除了产氢产乙酸外还产生。厌氧消化的第三阶段为产甲烷阶段，产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐和等转化为甲烷，此过程由两组生理上不同的产甲烷菌完成，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或乙酸盐脱羟产。

系统中的好氧装置的生物反应过程为：好氧池种的有机污染物从废水中被去除的实质就是有机底物作为营养物质被活性污泥微生物摄取、代谢与利用的过程，这一过程的结果使废水得到了净化，微生物获得了能量而合成新的细胞。一般将这整个净化反应过程分为二个阶段：①初期吸附；②微生物代谢。所谓“初期吸附”是指：在好氧池内，废水开始与微生物在较短时间(10-30min)内，由于生物挂钩和生物挂环上的生物填料具有很大的表面积因而具有很强的吸附能力，因此在这很短的时间内，就能够去除废水中大量的呈悬浮和胶体状态的有机污染物，使废水的BOD5值(或COD值)大幅度下降。但这并不是真正的降解，随着时间的推移，混合液的BOD5值会回升，再之后，BOD5值才会逐渐下降。

处理系统中的沼气恒温装置种的热水工作工程可以描述如下；热水器工作有两种情况，一是如厕者打开热水用水，二是系统启动恒温装置给厌氧好氧池供热，当热水龙头46打开时，自来水通过47单向阀A进入45储水罐经过43水增压器进入42燃气热水器产生热水给热水龙头；当微处理器通过温度传感器感知温度低时，自动启动43水增压器，在水增压器、燃气热水器、恒温管道、单向阀B、储水罐之间形成一个闭合的热水回路对厌氧好氧池进行供热处理，同时通过温度检测决定供热的时长。单向阀A可向系统补充水。

处理系统的沼气恒温装置的连接为沼气池的出气管道连接恒温装置的进气管道、通过37气阀A、进入41水气分离器进行沼气的过滤处理，通过40沼气储存器进行沼气储存，在39燃气增压器的作用下提高沼气的内压，通过38气阀B给燃气热水器供沼气；外部自来水通过进水管道连接47单向阀A，通过45储水罐在43水增压器的作用下提高热水器的实用水压，通过42燃气热水器加热后、可提供热水给46热水龙头，也可提供热水给23恒温管道给系统的恒温系统供热。

五、系统的效果

通过厌氧好氧工艺将厕所的排泄物收集统一进行生物处理，可实现环保处理效果，排放水可达排放标准；系统处理工程中产生的沼气自动收集，并通过燃气热水器给系统的恒温装置提供热水，同时可给厕所提供热水；通过太阳能风力发电装置给系统供电，可给系统提供充足能源，扩展了系统的应用范围。通过电气系统自动获取厕所的使用频率，自动调节厕所的曝气装置、恒温装置，使系统工作在稳定状态。本系统在岳阳洞庭湖景区使用一年多，效果好。

[1]梅小乐.缺氧—好氧—膜生物反应器处理人粪尿工艺研究[D].2005.

[2]邓可彪.环保厕所的发展方向[J].中国旅游，2016(04).

[3]李宁波.厌氧环保厕所在华容县城市防洪工程中的应用[J].湖南水利水电，2012.06.

* 湖南省教育厅科研项目“基于厌氧-好氧组合工艺的生态环保厕所研究”(编号：14C1112)。

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