李子富：基于源分離的廁所污水安全處理
全康環(huán)保:報(bào)告從四個(gè)方面對(duì)廁所污水安全處理處置進(jìn)行了講解，首先是前言部分，對(duì)我國(guó)農(nóng)村戶(hù)用廁所以及農(nóng)村公共廁所的現(xiàn)狀、國(guó)家針對(duì)廁所改革的指導(dǎo)意見(jiàn)以及我國(guó)的改廁歷程進(jìn)行了介紹，同時(shí)詳細(xì)介紹了我國(guó)農(nóng)村衛(wèi)生廁所類(lèi)型、各類(lèi)型廁所所具有的特征和適用范圍，通過(guò)數(shù)據(jù)分析對(duì)比了1990年和2015年中國(guó)衛(wèi)生廁所狀況。第二部分從農(nóng)村廁所改革存在問(wèn)題進(jìn)行講解。分析了六種廁所種類(lèi)的安裝量，各種類(lèi)型廁所安裝、使用以及運(yùn)維等方面存在的問(wèn)題。第三部分從基于源分離的糞污資源化處理方面進(jìn)行講解，對(duì)生活水質(zhì)源管理、各個(gè)源頭污水特征定量分析、分地區(qū)農(nóng)村生活污水水質(zhì)、農(nóng)村家庭混合污水進(jìn)水水質(zhì)、垂直流人工濕地灰水處理出水水質(zhì)、不同污水水流的處理工藝、源分離資源化處理系統(tǒng)（瑞典模式）進(jìn)行了講解。最后一部分是結(jié)論和建議，源分離污水處理可以有效解決農(nóng)村糞污處理的出路問(wèn)題，可以為節(jié)水或缺水地區(qū)改廁提供了更好的可行方案。其不僅適合于農(nóng)村戶(hù)用系統(tǒng)，也適合于村級(jí)糞污及灰水處理系統(tǒng)，同時(shí)也適合于城鎮(zhèn)污水管理，但是各個(gè)單元技術(shù)還需要不斷發(fā)展和逐步迭代完善，新技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用將會(huì)為源分離理念的踐行提供更好的機(jī)會(huì)。
北京科技大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院環(huán)境工程系主任、教授李子富
源分離的概念我在中國(guó)講了20年了，2001年第一篇文章介紹源分離概念的時(shí)候，是希望整個(gè)水系統(tǒng)發(fā)生變革，把過(guò)去的水處理或者污水處理的理念，變成資源化，當(dāng)時(shí)沒(méi)有多少人響應(yīng)。現(xiàn)在源分離不是主要問(wèn)題，資源化是一個(gè)引起大家越來(lái)越多重視的問(wèn)題。如何資源化？什么可以資源化？從源分離的角度來(lái)看看，污水處理是末端處理，還是收集以后去怎么解決，我們?cè)谇懊嬖趺磥?lái)處理？從綠色能源角度來(lái)講，能不能在源頭、在過(guò)程中就來(lái)實(shí)現(xiàn)資源化，而不是僅僅在末端。
我主要從四個(gè)方面來(lái)講，首先前言部分，農(nóng)村中污染最重的就是廁所問(wèn)題，越來(lái)越引起重視，農(nóng)村的廁所問(wèn)題有很多，包括最近從2018年底開(kāi)始，農(nóng)村農(nóng)業(yè)部負(fù)責(zé)推進(jìn)農(nóng)村廁所改造，非常重視，從2019年1月份的時(shí)候，中央政府八個(gè)部委聯(lián)合發(fā)出了這樣一個(gè)《關(guān)于推進(jìn)農(nóng)村“廁所革命”專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)的指導(dǎo)意見(jiàn)》，包括了農(nóng)辦、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、衛(wèi)健委、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、文旅部、國(guó)家發(fā)改委、財(cái)政和生態(tài)環(huán)境部，按照這樣的意見(jiàn)，提出有序推進(jìn)、整體提升、建管并重、長(zhǎng)效運(yùn)行的思路，宏觀上來(lái)說(shuō)是非常好的指導(dǎo)意見(jiàn)，對(duì)于農(nóng)村廁所的改變能起到非常重要的作用，不僅僅是指導(dǎo)意見(jiàn)，對(duì)應(yīng)的中央政府也有巨大的投資，可能大家知道2019年的時(shí)候，我們國(guó)家是投了70億做農(nóng)村廁所改造的補(bǔ)貼，2020年的時(shí)候，現(xiàn)在初步統(tǒng)計(jì)是100億，這只是中央的。根據(jù)調(diào)研從地方配套，與廁所改造相關(guān)的投入大概有900億，實(shí)際上2020年的時(shí)候大概就是1000億了。
從廁所改造過(guò)去的發(fā)展，可以做一個(gè)時(shí)間軸，最早是20世紀(jì)50年代開(kāi)展愛(ài)國(guó)衛(wèi)生運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，包括廁所的改造，但那時(shí)候還沒(méi)有聚焦到廁所，重點(diǎn)還是控制傳染性疾病。有標(biāo)志性的就是80年代開(kāi)展了改水改廁，包括健康教育的“三位一體”，90年代開(kāi)展了農(nóng)村改廁工作，這里面有一個(gè)標(biāo)志性的，就是現(xiàn)在推薦的六種農(nóng)村衛(wèi)生廁所，是2003年頒布的《農(nóng)村戶(hù)廁衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》頒布推薦六種典型戶(hù)廁，到2015年的時(shí)候，習(xí)總書(shū)記就對(duì)廁所革命做出了重要指示，當(dāng)時(shí)最早是針對(duì)旅游廁所的“廁所革命”，后面對(duì)農(nóng)村的廁所也做出了重要指示，到2017年的時(shí)候有一個(gè)重要的指示，是在吉林視察的時(shí)候提出，后續(xù)也有多次針對(duì)農(nóng)村廁所的指示去改進(jìn)，后面2019年有了進(jìn)一步的具體推進(jìn)，而且落實(shí)到農(nóng)業(yè)農(nóng)村部具體推進(jìn)，2021年又成立了鄉(xiāng)村振興局，專(zhuān)門(mén)來(lái)做，我們鄉(xiāng)村振興里面有一個(gè)核心的，也是把改廁作為一部分工作。
基于衛(wèi)生戶(hù)廁的標(biāo)準(zhǔn)，基于當(dāng)時(shí)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(lián)沼氣式、糞尿分集式、傳統(tǒng)下水道水沖式廁所。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從2005年到2015年衛(wèi)生廁所覆蓋率是從50%多到78.5%，為什么寫(xiě)到2015年，2015年是聯(lián)合國(guó)千年發(fā)展目標(biāo)的統(tǒng)計(jì)年，當(dāng)時(shí)全世界的目標(biāo)是77%，我們剛剛超過(guò)世界的平均水平。但是2015年全世界范圍內(nèi)目標(biāo)并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，最終實(shí)現(xiàn)的只有67%，說(shuō)明當(dāng)時(shí)目標(biāo)定的太大，也說(shuō)明了改廁是非常艱巨的。
由于問(wèn)題沒(méi)有解決，所以聯(lián)合國(guó)又提出了2015年后的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（SDGs），到2030年要實(shí)現(xiàn)全世界范圍內(nèi)人人享有衛(wèi)生安全的廁所，即要求糞污要得到安全處理，這個(gè)目標(biāo)更難更艱巨。
針對(duì)這些問(wèn)題我們?cè)趺慈ソ鉀Q呢？根據(jù)我國(guó)現(xiàn)狀，從推進(jìn)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(zhǎng)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(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)里還有其他類(lèi)型，就是有別于這六種基本廁所以外，已經(jīng)超過(guò)了20%，比例也很高，雖然三聯(lián)沼氣池的比例比較高，但由于農(nóng)業(yè)部不支持戶(hù)用的沼氣廁所，而且家庭養(yǎng)殖有很多的限制條件，導(dǎo)致這種戶(hù)外沼氣池的使用量是在下降的，之所以比例還很高，是因?yàn)楫?dāng)年在農(nóng)業(yè)部的推動(dòng)下比例很高，目前還有一定的使用比例，但總體趨勢(shì)上是在穩(wěn)定下降的。
圖1 2000~2015年中國(guó)農(nóng)村六種無(wú)害化衛(wèi)生廁所年安裝量
圖2 2015年中國(guó)農(nóng)村六種無(wú)害化衛(wèi)生廁所及其他衛(wèi)生廁所安裝量
基于此，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部組織編寫(xiě)了用的最多的兩種農(nóng)村廁所類(lèi)型的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)是《農(nóng)村三格式戶(hù)廁建設(shè)技術(shù)規(guī)范》（GB/T 38836-2020），另一個(gè)是《農(nóng)村集中下水道收集戶(hù)廁建設(shè)技術(shù)規(guī)范》（GB/T 38838-2020），第一個(gè)是經(jīng)過(guò)儲(chǔ)存（原則上60天）以后，然后資源化利用。另一個(gè)村鎮(zhèn)集中下水道收集系統(tǒng)，實(shí)際上采用的是像化糞井的模式，停留時(shí)間很短，把液體部分處理，然后沉淀物會(huì)根據(jù)情況考慮處理、處置，還是回用。
村鎮(zhèn)集中的也建了很多，這個(gè)案例是我和中科院北方農(nóng)村中心去調(diào)研的（見(jiàn)圖3），采用了地埋式的處理系統(tǒng)，普遍存在欠缺長(zhǎng)期穩(wěn)定安全運(yùn)行和后續(xù)維護(hù)的措施和費(fèi)用，單戶(hù)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(jìn)，但我們的農(nóng)村區(qū)別于歐洲的農(nóng)村，管理和建設(shè)怎樣協(xié)調(diào)和平衡，怎么去解決問(wèn)題，集中的從處理角度比較好解決，但也存在著管線(xiàn)、管網(wǎng)收集的問(wèn)題，這也是需要考慮的。
圖3 村鎮(zhèn)集中下水道收集戶(hù)廁示意
綜合起來(lái)，針對(duì)目前現(xiàn)狀，還面臨著很多問(wèn)題，如
三格化糞池廁所配套設(shè)備需要完善；
這些問(wèn)題對(duì)農(nóng)村環(huán)境真正意義上根本性的改善都是挑戰(zhàn)。
我們?cè)趺唇鉀Q這些問(wèn)題呢？污水是可以分成不同的水流，這些水流的水質(zhì)是有區(qū)別的，如水量和里面的污染物濃度，如果采用分質(zhì)的收集方式會(huì)有很好的效果。建設(shè)部《分地區(qū)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)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(xiàng)目或者是政府簽的時(shí)候都是按照最高值的，這也導(dǎo)致很多隱性的浪費(fèi)，因?yàn)樨?fù)荷算的高，實(shí)際水沒(méi)有那么高。如果受困于脫氮除磷，為什么不能從源頭進(jìn)行分流呢？脫氮的問(wèn)題的試驗(yàn)我也做了很多年，在德國(guó)就做了，如果分流的時(shí)候，把灰水單獨(dú)拿出來(lái)，這個(gè)數(shù)據(jù)很簡(jiǎn)單，直接采用垂直流濕地就完全實(shí)現(xiàn)氮非常低的濃度，就可以達(dá)標(biāo)，后面的問(wèn)題就能解決了?；宜鉀Q了，那黑水怎么辦，可以采用組合的方式，通過(guò)同質(zhì)化的去處理，類(lèi)似的污水水流進(jìn)行綜合治理是可以考慮的。
這樣的話(huà)，可以實(shí)現(xiàn)不僅僅是水的回流，現(xiàn)在強(qiáng)調(diào)資源化其實(shí)是講了水的資源化，而沒(méi)有考慮到營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的資源化。通過(guò)定量分析，如果采用分流飲用水可以節(jié)約，資源也可以得到回收。目前聯(lián)合國(guó)也在推進(jìn)城市全域衛(wèi)生廁所設(shè)施這個(gè)概念，希望以城市來(lái)帶動(dòng)周邊農(nóng)村實(shí)現(xiàn)人人享有衛(wèi)生廁所的這樣一個(gè)目標(biāo)，如果把所有的污水都進(jìn)去的話(huà)，就可以實(shí)現(xiàn)水的回用，但是很難實(shí)現(xiàn)其他物質(zhì)的回用，大量的文獻(xiàn)表明回用幾乎是零，這是我們需要考慮的。從全世界范圍內(nèi)針對(duì)這樣的資源化處理設(shè)施都是缺乏的，糞便怎么清掏處理也都沒(méi)有形成產(chǎn)業(yè)化的方式，未來(lái)我們?cè)谫Y源化上怎么樣去做我們新的裝備，在這方面怎么去開(kāi)發(fā)一些具有創(chuàng)新意義，能夠?qū)嵱玫募夹g(shù)，這也許是我們未來(lái)的商機(jī)，未來(lái)希望通過(guò)源頭的控制實(shí)現(xiàn)資源化和環(huán)境保護(hù)的多重效應(yīng)。
沖洗水量和沖洗效果的平衡；
水資源短缺地區(qū)的管理維護(hù)；
村鎮(zhèn)集中下水道收集。
這些問(wèn)題對(duì)農(nóng)村環(huán)境真正意義上根本性的改善都是挑戰(zhàn)。
我們?cè)趺唇鉀Q這些問(wèn)題呢？污水是可以分成不同的水流，這些水流的水質(zhì)是有區(qū)別的，如水量和里面的污染物濃度，如果采用分質(zhì)的收集方式會(huì)有很好的效果。建設(shè)部《分地區(qū)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)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(xiàng)目或者是政府簽的時(shí)候都是按照最高值的，這也導(dǎo)致很多隱性的浪費(fèi)，因?yàn)樨?fù)荷算的高，實(shí)際水沒(méi)有那么高。如果受困于脫氮除磷，為什么不能從源頭進(jìn)行分流呢？脫氮的問(wèn)題的試驗(yàn)我也做了很多年，在德國(guó)就做了，如果分流的時(shí)候，把灰水單獨(dú)拿出來(lái)，這個(gè)數(shù)據(jù)很簡(jiǎn)單，直接采用垂直流濕地就完全實(shí)現(xiàn)氮非常低的濃度，就可以達(dá)標(biāo)，后面的問(wèn)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(guò)同質(zhì)化的去處理，類(lèi)似的污水水流進(jìn)行綜合治理是可以考慮的。
這樣的話(huà)，可以實(shí)現(xiàn)不僅僅是水的回流，現(xiàn)在強(qiáng)調(diào)資源化其實(shí)是講了水的資源化，而沒(méi)有考慮到營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的資源化。通過(guò)定量分析，如果采用分流飲用水可以節(jié)約，資源也可以得到回收。目前聯(lián)合國(guó)也在推進(jìn)城市全域衛(wèi)生廁所設(shè)施這個(gè)概念，希望以城市來(lái)帶動(dòng)周邊農(nóng)村實(shí)現(xiàn)人人享有衛(wèi)生廁所的這樣一個(gè)目標(biāo)，如果把所有的污水都進(jìn)去的話(huà)，就可以實(shí)現(xiàn)水的回用，但是很難實(shí)現(xiàn)其他物質(zhì)的回用，大量的文獻(xiàn)表明回用幾乎是零，這是我們需要考慮的。從全世界范圍內(nèi)針對(duì)這樣的資源化處理設(shè)施都是缺乏的，糞便怎么清掏處理也都沒(méi)有形成產(chǎn)業(yè)化的方式，未來(lái)我們?cè)谫Y源化上怎么樣去做我們新的裝備，在這方面怎么去開(kāi)發(fā)一些具有創(chuàng)新意義，能夠?qū)嵱玫募夹g(shù)，這也許是我們未來(lái)的商機(jī)，未來(lái)希望通過(guò)源頭的控制實(shí)現(xiàn)資源化和環(huán)境保護(hù)的多重效應(yīng)。