李子富：基于源分離的廁所污水安全處理
報告從四個方面對廁所污水安全處理處置進行了講解，首先是前言部分，對我國農村戶用廁所以及農村公共廁所的現狀、國家針對廁所改革的指導意見以及我國的改廁歷程進行了介紹，同時詳細介紹了我國農村衛生廁所類型、各類型廁所所具有的特征和適用范圍，通過數據分析對比了1990年和2015年中國衛生廁所狀況。第二部分從農村廁所改革存在問題進行講解。分析了六種廁所種類的安裝量，各種類型廁所安裝、使用以及運維等方面存在的問題。第三部分從基于源分離的糞污資源化處理方面進行講解，對生活水質源管理、各個源頭污水特征定量分析、分地區農村生活污水水質、農村家庭混合污水進水水質、垂直流人工濕地灰水處理出水水質、不同污水水流的處理工藝、源分離資源化處理系統（瑞典模式）進行了講解。最后一部分是結論和建議，源分離污水處理可以有效解決農村糞污處理的出路問題，可以為節水或缺水地區改廁提供了更好的可行方案。其不僅適合于農村戶用系統，也適合于村級糞污及灰水處理系統，同時也適合于城鎮污水管理，但是各個單元技術還需要不斷發展和逐步迭代完善，新技術的開發應用將會為源分離理念的踐行提供更好的機會。
北京科技大學能源與環境工程學院環境工程系主任、教授李子富
源分離的概念我在中國講了20年了，2001年第一篇文章介紹源分離概念的時候，是希望整個水系統發生變革，把過去的水處理或者污水處理的理念，變成資源化，當時沒有多少人響應。現在源分離不是主要問題，資源化是一個引起大家越來越多重視的問題。如何資源化？什么可以資源化？從源分離的角度來看看，污水處理是末端處理，還是收集以后去怎么解決，我們在前面怎么來處理？從綠色能源角度來講，能不能在源頭、在過程中就來實現資源化，而不是僅僅在末端。
我主要從四個方面來講，首先前言部分，農村中污染最重的就是廁所問題，越來越引起重視，農村的廁所問題有很多，包括最近從2018年底開始，農村農業部負責推進農村廁所改造，非常重視，從2019年1月份的時候，中央政府八個部委聯合發出了這樣一個《關于推進農村“廁所革命”專項行動的指導意見》，包括了農辦、農業農村部、衛健委、住房和城鄉建設部、文旅部、國家發改委、財政和生態環境部，按照這樣的意見，提出有序推進、整體提升、建管并重、長效運行的思路，宏觀上來說是非常好的指導意見，對于農村廁所的改變能起到非常重要的作用，不僅僅是指導意見，對應的中央政府也有巨大的投資，可能大家知道2019年的時候，我們國家是投了70億做農村廁所改造的補貼，2020年的時候，現在初步統計是100億，這只是中央的。根據調研從地方配套，與廁所改造相關的投入大概有900億，實際上2020年的時候大概就是1000億了。
從廁所改造過去的發展，可以做一個時間軸，最早是20世紀50年代開展愛國衛生運動的時候，包括廁所的改造，但那時候還沒有聚焦到廁所，重點還是控制傳染性疾病。有標志性的就是80年代開展了改水改廁，包括健康教育的“三位一體”，90年代開展了農村改廁工作，這里面有一個標志性的，就是現在推薦的六種農村衛生廁所，是2003年頒布的《農村戶廁衛生標準》頒布推薦六種典型戶廁，到2015年的時候，習總書記就對廁所革命做出了重要指示，當時最早是針對旅游廁所的“廁所革命”，后面對農村的廁所也做出了重要指示，到2017年的時候有一個重要的指示，是在吉林視察的時候提出，后續也有多次針對農村廁所的指示去改進，后面2019年有了進一步的具體推進，而且落實到農業農村部具體推進，2021年又成立了鄉村振興局，專門來做，我們鄉村振興里面有一個核心的，也是把改廁作為一部分工作。
基于衛生戶廁的標準，基于當時的情況推薦的是六種：三格化糞池式、雙甕漏斗式、雙坑交替式、三聯沼氣式、糞尿分集式、傳統下水道水沖式廁所。據統計，從2005年到2015年衛生廁所覆蓋率是從50%多到78.5%，為什么寫到2015年，2015年是聯合國千年發展目標的統計年，當時全世界的目標是77%，我們剛剛超過世界的平均水平。但是2015年全世界范圍內目標并沒有實現，最終實現的只有67%，說明當時目標定的太大，也說明了改廁是非常艱巨的。
由于問題沒有解決，所以聯合國又提出了2015年后的可持續發展目標（SDGs），到2030年要實現全世界范圍內人人享有衛生安全的廁所，即要求糞污要得到安全處理，這個目標更難更艱巨。
針對這些問題我們怎么去解決呢？根據我國現狀，從推進的六種廁所情況看到，大家的喜好度差距還是很大的，由圖1可以看出，這六種增長最快的是最下面三格化糞池和最上面完整下水道水沖式，由圖2可以看出，2015年擁有三格化糞池和完整下水道的比較多，統計數據里還有其他類型，就是有別于這六種基本廁所以外，已經超過了20%，比例也很高，雖然三聯沼氣池的比例比較高，但由于農業部不支持戶用的沼氣廁所，而且家庭養殖有很多的限制條件，導致這種戶外沼氣池的使用量是在下降的，之所以比例還很高，是因為當年在農業部的推動下比例很高，目前還有一定的使用比例，但總體趨勢上是在穩定下降的。
圖1 2000~2015年中國農村六種無害化衛生廁所年安裝量
圖2 2015年中國農村六種無害化衛生廁所及其他衛生廁所安裝量
基于此，農業農村部組織編寫了用的最多的兩種農村廁所類型的國家標準，一個是《農村三格式戶廁建設技術規范》（GB/T 38836-2020），另一個是《農村集中下水道收集戶廁建設技術規范》（GB/T 38838-2020），第一個是經過儲存（原則上60天）以后，然后資源化利用。另一個村鎮集中下水道收集系統，實際上采用的是像化糞井的模式，停留時間很短，把液體部分處理，然后沉淀物會根據情況考慮處理、處置，還是回用。
村鎮集中的也建了很多，這個案例是我和中科院北方農村中心去調研的（見圖3），采用了地埋式的處理系統，普遍存在欠缺長期穩定安全運行和后續維護的措施和費用，單戶的情況可以采用化糞池加上污水處理單元，完全可以采用自然的方法，這也是全世界都在推進，但我們的農村區別于歐洲的農村，管理和建設怎樣協調和平衡，怎么去解決問題，集中的從處理角度比較好解決，但也存在著管線、管網收集的問題，這也是需要考慮的。
圖3 村鎮集中下水道收集戶廁示意
綜合起來，針對目前現狀，還面臨著很多問題，如
三格化糞池廁所配套設備需要完善；
這些問題對農村環境真正意義上根本性的改善都是挑戰。
我們怎么解決這些問題呢？污水是可以分成不同的水流，這些水流的水質是有區別的，如水量和里面的污染物濃度，如果采用分質的收集方式會有很好的效果。建設部《分地區農村生活污水處理技術指南》上面要求的COD是高的是450，至少是300，但是如果是做PPP項目或者是政府簽的時候都是按照最高值的，這也導致很多隱性的浪費，因為負荷算的高，實際水沒有那么高。如果受困于脫氮除磷，為什么不能從源頭進行分流呢？脫氮的問題的試驗我也做了很多年，在德國就做了，如果分流的時候，把灰水單獨拿出來，這個數據很簡單，直接采用垂直流濕地就完全實現氮非常低的濃度，就可以達標，后面的問題就能解決了。灰水解決了，那黑水怎么辦，可以采用組合的方式，通過同質化的去處理，類似的污水水流進行綜合治理是可以考慮的。
這樣的話，可以實現不僅僅是水的回流，現在強調資源化其實是講了水的資源化，而沒有考慮到營養物質的資源化。通過定量分析，如果采用分流飲用水可以節約，資源也可以得到回收。目前聯合國也在推進城市全域衛生廁所設施這個概念，希望以城市來帶動周邊農村實現人人享有衛生廁所的這樣一個目標，如果把所有的污水都進去的話，就可以實現水的回用，但是很難實現其他物質的回用，大量的文獻表明回用幾乎是零，這是我們需要考慮的。從全世界范圍內針對這樣的資源化處理設施都是缺乏的，糞便怎么清掏處理也都沒有形成產業化的方式，未來我們在資源化上怎么樣去做我們新的裝備，在這方面怎么去開發一些具有創新意義，能夠實用的技術，這也許是我們未來的商機，未來希望通過源頭的控制實現資源化和環境保護的多重效應。
沖洗水量和沖洗效果的平衡；
水資源短缺地區的管理維護；
村鎮集中下水道收集。
這些問題對農村環境真正意義上根本性的改善都是挑戰。
我們怎么解決這些問題呢？污水是可以分成不同的水流，這些水流的水質是有區別的，如水量和里面的污染物濃度，如果采用分質的收集方式會有很好的效果。建設部《分地區農村生活污水處理技術指南》上面要求的COD是高的是450，至少是300，但是如果是做PPP項目或者是政府簽的時候都是按照最高值的，這也導致很多隱性的浪費，因為負荷算的高，實際水沒有那么高。如果受困于脫氮除磷，為什么不能從源頭進行分流呢？脫氮的問題的試驗我也做了很多年，在德國就做了，如果分流的時候，把灰水單獨拿出來，這個數據很簡單，直接采用垂直流濕地就完全實現氮非常低的濃度，就可以達標，后面的問題就能解決了。灰水解決了，那黑水怎么辦，可以采用組合的方式，通過同質化的去處理，類似的污水水流進行綜合治理是可以考慮的。
這樣的話，可以實現不僅僅是水的回流，現在強調資源化其實是講了水的資源化，而沒有考慮到營養物質的資源化。通過定量分析，如果采用分流飲用水可以節約，資源也可以得到回收。目前聯合國也在推進城市全域衛生廁所設施這個概念，希望以城市來帶動周邊農村實現人人享有衛生廁所的這樣一個目標，如果把所有的污水都進去的話，就可以實現水的回用，但是很難實現其他物質的回用，大量的文獻表明回用幾乎是零，這是我們需要考慮的。從全世界范圍內針對這樣的資源化處理設施都是缺乏的，糞便怎么清掏處理也都沒有形成產業化的方式，未來我們在資源化上怎么樣去做我們新的裝備，在這方面怎么去開發一些具有創新意義，能夠實用的技術，這也許是我們未來的商機，未來希望通過源頭的控制實現資源化和環境保護的多重效應。
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