源分離農(nóng)村衛(wèi)生廁所沖水灌溉利用技術(shù)研究.pdf

1、目前我國(guó)面臨著巨大的環(huán)境污染及能源資源危機(jī)，在農(nóng)村更是如此，大量的生活污水被直接排放在水體中?，F(xiàn)在的污水排放方式是將人體糞便及尿液混合后排放到污水管道中，由于人體糞便中含有很多的有機(jī)氮磷鉀資源，這不僅造成了污水處理難度的增加，還造成了糞便及尿液中大量的氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的浪費(fèi)。而通過(guò)源分離生態(tài)衛(wèi)生廁所的作用，將廁所污水從源頭上進(jìn)行分離，分別收集尿液跟糞便，這樣不僅能降低污水中的污染負(fù)荷，還能充分利用其內(nèi)所含的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，最終能形成氮磷鉀

2、等有機(jī)資源在作物-食物-人體-排泄物-農(nóng)田-作物的物質(zhì)循環(huán)。為了能更好的利用糞便及尿液中的有機(jī)資源，本文提出了將源分離農(nóng)村衛(wèi)生廁所與農(nóng)田滴灌利用技術(shù)結(jié)合的解決方案，通過(guò)源分離的農(nóng)村衛(wèi)生廁所將人類排泄物分離成大便沖水及小便沖水，小便沖水通過(guò)管道分流到儲(chǔ)存池中，待尿液中的尿素轉(zhuǎn)變成可利用的氨氮后通過(guò)滴灌系統(tǒng)對(duì)農(nóng)田進(jìn)行滴灌。集中式水處理系統(tǒng)能在一定程度上解決了由于城市的快速發(fā)展而引發(fā)的各種環(huán)境污染問(wèn)題，對(duì)保護(hù)環(huán)境跟優(yōu)化生活起到了重要的作用，但

3、由于其高昂的費(fèi)用并能耗較大，所以集中式水處理模式不會(huì)是一種可持續(xù)的處理系統(tǒng)。分散式污水處理能在一定程度上解決集中式系統(tǒng)的不足，有較好的處理效果，投資較低，靈活多變，但其還是不能實(shí)現(xiàn)資源及能源的回收利用，分散式處理技術(shù)并未得到有效的利用，更沒(méi)有達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的要求。為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展要求，源分離技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它從源頭上進(jìn)行糞便與尿液的分離收集利用，衛(wèi)生安全又能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的再利用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每人每年能產(chǎn)生糞便排泄物約25-50kg，以底線計(jì)算

4、，25kg的糞便中就含有約0.55kg的氮肥、0.18kg的磷肥跟0.37kg的鉀肥，而這些肥料都是很好的農(nóng)田基肥。糞便在干熱的條件下與其他生活有機(jī)垃圾進(jìn)行混合發(fā)酵一段時(shí)間，一般為3到9個(gè)月，其發(fā)酵產(chǎn)物就能直接施于農(nóng)田，還可以與其他堆肥產(chǎn)物混合使用。在人體排泄物中，尿液中所含的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較多，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在人體沒(méi)人每年的排泄物中所含的氮磷鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)中，尿液約能占其含量的4/5，糞便則能占約1/5。而尿液中的營(yíng)養(yǎng)成分能被農(nóng)作物直接吸收利用，雖

5、然尿液中會(huì)含有微量的重金屬物質(zhì)，但這些重金屬物質(zhì)含量有限，基本可以忽略不計(jì)。用于灌溉的尿液溶液不能有過(guò)高的PH值，同時(shí)PH值過(guò)高也會(huì)抑制尿素的水解跟分解，因此需要控制尿液溶液的PH，可投加醋酸來(lái)調(diào)節(jié)溶液的PH值。尿素分解產(chǎn)生的氨具有揮發(fā)性，為了減少氨的揮發(fā)造成N資源的流失，本研究采用了滴灌的方式來(lái)降低氨揮發(fā)的影響。
　　我國(guó)農(nóng)村大都是小家庭式農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，目前還難以形成大型農(nóng)場(chǎng)式的勞作模式，因此鑒于我國(guó)農(nóng)村的現(xiàn)狀，目前很難將尿液滴灌用

6、于大面積的利用，因此，該系統(tǒng)主要用于灌溉村莊附近小面積的田地，亦可以應(yīng)用于農(nóng)戶自家田園土地。尿液的收集主要依靠糞便分離式便器與小便沖水相接的管道，尿液分離到管道中，通過(guò)管道分流到尿液收集井中，而收集管道則是結(jié)合農(nóng)戶住房結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)安裝。農(nóng)村住房結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，且大多為單戶結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)中，既可以設(shè)計(jì)為單戶管道系統(tǒng)，單獨(dú)鋪設(shè)管道，滴灌用于自家小院灌溉。亦可以設(shè)計(jì)為多戶聯(lián)合的管道系統(tǒng)，將鄰近的幾戶農(nóng)戶通過(guò)管道連接起來(lái)，使小便沖水能集中起來(lái)聯(lián)合灌溉

7、，用于村莊空余閑置地的滴灌利用，這樣可大大提高農(nóng)村有機(jī)肥源的綜合利用效果，同時(shí)能減少了每戶的分?jǐn)偝杀?。收集的尿液將被?chǔ)存在較大的儲(chǔ)存容器中，在尿液中，溶質(zhì)主要為小便中的尿素、氯化鈉跟各類酸，其中最主要的也是最有利用價(jià)值的就是尿素，尿素可作為作物的氮肥。但是尿素不能被作物直接吸收利用，同時(shí)高濃度的尿液也會(huì)對(duì)作物造成損傷，因此為了利用尿液中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，首先要對(duì)尿液進(jìn)行稀釋，降低其尿素的濃度，避免因濃度過(guò)高對(duì)農(nóng)作物造成損傷。尿素只有被降解成氨

8、才能被作物吸收利用，同時(shí)，降解的小便沖水會(huì)呈現(xiàn)弱堿性，而部分的病原微生物在堿性環(huán)境下不宜生存，因此需要對(duì)小便沖水進(jìn)行一定時(shí)間的儲(chǔ)存以便使尿液滿足生物性無(wú)害化的要求。滴灌動(dòng)力首先考慮使用太陽(yáng)能，農(nóng)村的太陽(yáng)能源相對(duì)于城市比較豐富且清潔無(wú)污染。當(dāng)遇到陰天下雨等天氣導(dǎo)致太陽(yáng)能不足以保證系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)變頻控制切換到沼氣能源，利用糞便產(chǎn)生的沼氣能源可為滴灌提供充足的動(dòng)力，因此在此系統(tǒng)中，能源利用基本能保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，不需要外加能源提供動(dòng)力。在進(jìn)

9、行農(nóng)田滴灌中，可采用尿液灌溉與清水灌溉的交替式滴灌，來(lái)保證作物不會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的尿液滴灌造成損傷。在本研究中，還在山東沂水的馬家方莊建立的工程實(shí)例，建造的糞尿分離式廁所，該廁所位于該村集市南頭，用以分別收集糞便跟尿液，糞便用于堆肥處理，有村內(nèi)專門人員來(lái)進(jìn)行管理;尿液則通過(guò)管道引入到村外大棚，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的儲(chǔ)存跟處理，用于大棚內(nèi)的低壓滴灌。工程現(xiàn)已投入使用，使用效果較為理想。通過(guò)這種利用模式，不僅能解決了馬家方莊集市人們排泄物造成的環(huán)境污染，同