化粪池发展简史

         化粪池是最简单的废水处理装置。其基本原理是在重力和浮力的共同作用下，静置的粪尿废水发生分层和沉淀分离，这是物理的作用。一般而言，厕所废水静置后会逐渐分离为3层，如图1所示，即漂浮在液体上面的浮渣层、中间的液体层和底部的沉渣层。比重小于水的物质(如油类)，或者夹带气泡的絮团，会在浮力作用下上浮形成浮渣层；比重比水大的固体沉淀在底层，形成沉渣。中间层是相对澄清的液体，其中可能会含有比重跟水差不多的固体颗粒，或者粒度很细小的还来不及上浮或下沉的颗粒。
         化粪池的另一个重要原理是厌氧的生化作用。人们对厌氧的生化作用的利用历史很悠久，比如发酵做馒头或者酿酒，但是认识到这是由于特定的细菌发生作用，则是近代的事情。地球上有一类细菌，可以在没有氧气等电子受体物质的参与下，将复杂的且能态更高的物质（通常是大分子，如淀粉），分解为能态更低的物质，从中获取自身生命活动所需要的能量。通过厌氧生化作用可以对广泛的生物性废物进行分解，如纤维素、淀粉、蛋白质、油脂、尿素等，主要的产物包括各种有机酸、甲烷、腐殖质、铵、溶解性的磷等。总体而言，经过化粪池内的厌氧生化作用，废水所含的能量变少，性质变得稳定。同时经过化粪池内长时间的高氨氮、高pH值等的作用，肠道寄生虫的卵等致病因子也会被杀灭，使出水和出渣的生物安全性都得到显著改善。这就是化粪池“无害化”的基本原理。
         如今我们已经完全掌握了化粪池的工作机制，但化粪池从来自经验和灵感的设计到理性的认识，所花费的时间超过了100年。作为一种对水冲厕所的废水进行初级处理的设施，最早的化粪池设计可以追溯到19世纪[4]。1860年，法国人Mouras设计了一种进水管和出水管均深入液面下以形成水封的新型粪池，于1881年被Moigno在书中称为“Mouras 池”，这便是现代化粪池的先驱。1895年，英国市政建筑师Cameron和Cummins对“Mouras池”进行了改进，首次以“化粪池(septic tank)”命名并申请了专利，要点是通过厌氧生化作用强化固体物质分解。1905年，德国人Imhoff对化粪池的结构进行改进，将池子分为两格，强化了固体物质与出水的分离，让还没有充分分解的固体物质沉淀在化粪池的第一个格内，便于长期停留在化粪池内进行分解（不至于被出水带出化粪池），同时也改善了出水的水质。这种结构类型被称为Imhoff槽(Imhoff tank)，被广泛应用于对城市排水进行初级处理，如小区或大楼设置的化粪池，以及污水处理厂的初沉池。
        由两格化粪池演变为三格化粪池是中国人的智慧。由于早前水冲厕所和下水道在我国还不普及，厕所用水量不多，粪尿普遍用于施肥。为了便于农民取粪、施肥，同时又不影响化粪池内必要的水力停留时间，人们在两格化粪池的后部又增加了一格，用于储存熟化的粪液。

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