关于生态厕所类型的研究与探讨

1 、生态厕所概念的提出
　　厕所在人们的日常生活中起着重要的作用，它每天接纳、蓄集并排除人类日常生理活动中排泄的绝大部分污染物。这些粪污排入城市下水道后变成了生活污水中污染物的主要来源，也是城市污水污染物的重要组成部分。
　　人体的排泄物通过“厕所→城市下水道”这一途径而输送到污水处理厂或下游水体。这一过程在城市基础设施健全的区域，往往不被人们所重视。但是在下水道不完善或根本无法完成厕所收集的粪污的二次输送的区域，人类自身的粪污所带来的污染，往往是惊人的。像北京这样现代化的大都市也同样面临着粪污所带来的污染问题。例如在城市的城乡接合部、新建的房地产社区、郊区县的乡村、郊区旅游景点、临时会馆等场所，粪污污染较为严重。这些地区粪污的运输和消纳令环卫部门十分头痛。粪污所造成的环境污染问题越来越受到当地群众和管理部门的重视。寻找这些粪污的出路成为了问题的关键。在当今提倡“环保”、 “绿色”和“可持续发展”的社会，生态厕所或环保厕所就应运而生了。生态厕所（或环保厕所）是指具有不对环境造成污染，并且能充分利用各种资源，强调污染物自净和资源循环利用概念和功能的一类厕所。从不同的着眼点出发，目前社会上已经出现了生物自净、物理净化、水循环利用、粪污打包等不同的类型的生态厕所。


2 、生态厕所的重要性
　　生态厕所的重要性主要体现在以下三个方面
（1）减少或根除人类粪污带来的环境污染问题
　　通过各种技术手段或社会分工协作，对厕所所收集的粪污进行就地处理或异地处理，使粪污无害化后再回归于环境。在进行粪污处理时，往往会带来一些附加的好处，例如回收了粪污中的有用成份用于制药、制肥或回收水资源。
（2）减少了厕所对外界资源的依赖性，并节省资源
　　一般生态厕所具备粪便处理回收水的功能，也有一些厕所不使用水冲方式而达到洁净目的。还有一些厕所利用太阳能作为取暖能源。这些厕所在使用上更具有独立性，特别是对水资源的需求减少，从而具备了节水特点。
（3）扩大了厕所的应用范围，提高生活水平
　　由于生态厕所具有无污染并且节水等特点。使生态厕所可以广泛地应用于环境和条件受限制的地域。如大型的会议场地、广场、旅游景点等。随着这类厕所应用范围的扩大，极大地方便人民群众的生活，提高了生活水平。
　　从上面三点可以看出，生态厕所在特定的环境下，有其极重要的作用，不仅保护环境、节约资源并且同时能提高生活水平。因此研究和推广生态厕所有着极其重要的现实意义。


3 、生态厕所的功能
　　生态厕所的功能归纳起来有以下几点
（1）粪污无害化
　　粪尿中含有大量的有机物、恶臭及致病微生物，通过环境工程等手段，使这些污染物得到妥善处理，最终将粪污无害化，在达到环境许可的条件后，排入周围环境，不对环境造成破坏。
（2）粪污资源化
　　粪污中含有大量的有机物和丰富的N、P、K等肥效成份。通过特殊的处理回收手段，在粪尿无害化的同时，回收其中有效成份。是目前制肥是主要利用手段之一。另一个重要方面是回收粪尿中的水份。粪尿中70％以上是水份，通过处理，可以使这些污水达到很高的水质标准，甚至可以供人饮用。
（3）厕所的移动性和普遍适用性
　　生态厕所不仅可以建成固定式的结构。另外由于其配套处理设施小巧，对外界的依赖除电力外，几乎没有，因此具有可移动的特点，是移动型和临时性厕所的首选。生态厕所在使用功能上与传统厕所相同，增加的净化单元不仅可以与新型厕所组成一个有机整体，而且可以用在现有厕所的改造和更新上，净化处理单元与现有厕所可以很方便地结合起来，实现现有厕所的升级换代。


4、 生态厕所的类型、工作原理
4.1 太阳能公厕
　　太阳能公厕的原理是对建筑外墙进行保温，并把向阳面做成集热墙。集热墙上下部分别设可调式通风口，利用物理原理使吸热体内热空气与室内的冷空气之间形成自动循环，达到冬季提高公厕内室温，防止厕内水管并冻裂的目的。普通公厕无采暖设备，冬季室温降到零度以下，不仅给上厕的人带来困难，也使厕内管道设备经常冻坏，维修量增大。在北京展览路口使用的太阳能公厕，经历了零下15℃的考验，室内温度达到10℃以上。与有供暖的公厕相比，太阳能厕所节约能源，节省了运行费。


4.2 免水冲洗厕所
　　免水冲洗厕所有粪便打包型和生物处理制肥型两种。清华泰和通环保技术有限公司和北京隆润新技术发展有限公司分别从事两类厕所的开发和推广应用。
（1）无水打包型：该厕所的核心由可生物降解膜制成的包装袋、机械装置和储便桶三部分组成。用厕者便后离开，牵引装置自动启动将排泄物打包、密封，防止臭味外泄。包装后的粪便由环卫部门收集送往粪便集中处理场处理，无害化。在厕所使用地不污染环境，不留下残留物，且无需水源。
（2）免水生物处理制肥型：该厕所的核心是安装了一个生化反应器，反应器中有可定期补充的生物填料，滑入反应器的粪便通过微生物的作用而得到降解，反应过程产生的高温可以消灭各种病原菌。粪便发酵完成后变成主要成份是腐殖质的有机肥。这种肥料可以直装出售，也可以用于就地的绿化工程。


4.3 循环水冲洗厕所
　　循环水冲洗厕所的水源取自于粪尿经过处理后获得的洁净水。有单独处理尿液和处理粪尿混合液两种方式。
（1）尿液单独处理
　　这种类型的生态厕所单独收集尿液，加入一种药剂去除异味后，回用于冲洗厕所。粪便被搅碎后变成纸浆状的东西，干燥后制成肥料还田，也可以作为普通垃圾进行填埋处理。国内蓝洁士生态厕所就是这种类型。日本也有类似的处理装置，它是通过特殊设计的粪尿分离装置完成粪尿的分离，尿液通过微生物作用，脱除氨氮和其它异味气体，回用于冲厕，粪便采用生物处理后外运。
（2）粪尿混合处理
　　这种类型是目前国内生态厕所的主流主品。通过环境工程的手段，利用微生物的新陈代谢作用和物理化学作用，完成对粪尿污染物的降解，最终转化为CO2和水，排入环境，同时再生出清洁的水供冲洗厕所使用或直接排放进入环境。目前使用的处理方式有以下四种方法。
　　①好氧生物处理法
　　将收集的尿粪首先经过沉淀，在沉淀贮存过程中，粪便溶解并水解，然后进入曝气阶段，好氧微生物在曝气池中将粪尿中的绝大部分的有机物转化为CO2和水，然后通过沉淀过滤等补充处理，获得悬浮物含量极少的出水，再采用膜过滤、吸附剂，氧化剂等手段，对处理出水进行脱色灭菌处理，最终获得清洁水，回用于冲洗厕所或绿化。
　　上海明真环保公司、中国新兴供销公司、东城环卫局等单位生产或应用的生态厕所均属上述类型。
　　②膜分离法
　　厕所粪尿的收集仍采用传统的化粪池，化粪池的上清液被抽送到膜分离组件，通过膜选择性分离，生产出清洁的水，回用于冲洗厕所。
　　天津清华德人环境工程有限公司提供上述类型的生态厕所。
　　③高效优势菌种处理法

　　通过特殊筛选培养，获得专门针对人类粪尿处理的高效优势菌种，依托该菌群实现粪尿的高效快速净化。其本质与好氧生物处理相同，只不过需要定期投加菌种。
　　美国派特森公司VTBR-SB生物自净厕所属于上述类型。
　　④厌氧生物处理法
　　美国的乡村及散居的住户，一般都安有带自净功能的冲水厕所粪尿先通过化粪池化粪处理，在启用初期要补充一定量的微生物菌剂，化粪池出水再接一级土地处理系统，经过土地处理后的出水直接渗入地下或排入水体。
　　各类厕所特点汇总见表1。
　　表1 各类厕所特点比较

厕所类型	新鲜水资源	臭味	下水道	对周围环境污染	清掏运输	粪尿异地处理
旱厕	×	√	×	√	√	√
传统水冲厕	√	√	√	√	√	√
×	×
免水型生态厕所	打包型	×	轻	×	×	√	√
生物处理型	×	轻	×	×	√	×
循环水冲洗型	好氧生物处理	×	轻	×	×	×	×
膜分离型	×	轻	√	×	√	√
菌剂处理型	×	轻	×	×	×	×
水冲型	厌氧处理型	√	轻	×	×	×	×

5 、生态厕所处理设施投资
　　生态厕所由于其增加了净化设施和能源利用设备，因此其建造费用较传统的厕所要高一些，但是采用新技术后带来明显的节水、省维修，甚至有附产品产生的好处。对生态厕所的价值更应放在大环境中去考虑，对于那些就地实现废物的无害化的生态厕所，它们节省了粪污处费用和对下水道的依赖，其价值和重要性更为可观。
　　从2000年北京市生态的处理设施实际投资上看，建造费用一般在1.5~2.0万元/吨水范围内。（粪污水日处理量为统计单位，每人次用水量10L左右，粪污水COD一般为8000~10000mg/L）。对于纯生物菌种生态厕所费用较高，达到2.2~2.3万元/吨水。一般而言日处理量越大，单位投资和运行费越低。例如5吨/日以下派特森型生态厕所，投资基本上一样，为10~12万元左右，吨水运行费为1.4元/吨。


6 、适合城市使用的生态厕所
　　在城市地区使用的生态厕所，除专为短期、临时性使用开发的移动型生态厕所外，其余均为临建性质的半永久性固定式厕所。从厕所使用习惯上看，水冲式厕所较易为人们接受。因此循环水型生态厕所是较适合于城市地区使用的生态厕所类型。循环水型生态厕所必须具备以下几个特点，才会有较强的生命力：
　　① 处理设施占地小，对地下空间占用少，占地面积不超过厕所总面积的1/3。这就要求粪污处理设施必须高效、紧凑。从目前的技术状况看，采用优势生物菌代替自然培养的活性污泥和生物膜是必然的选择。
　　② 日常运行和维护费用低。处理装置的耗电、药剂和菌种投加量少，机电设施寿命长，基本上达到免维护状态。
　　③ 二次污染少。要求粪尿处理装置污泥产量少，甚至基本上不产生剩余污泥，这样生态厕所不对外排放污染物，不造成二次污染。通过筛选得到的特殊生物菌种具有产泥量低的特点，可以应用于生态厕所处理装置中。
　　④ 处理设施出水要达到北京市中水回用标准，既方便循环使用冲洗厕位，又可就地回用绿化或排放。
　　⑤ 处理设施的峰值供水能力强，适应高峰期需要大量冲洗水的需要。这就要求处理装置耐冲击能力强，缓冲能力大，并且有一定的清洁水贮量。
　　⑥ 处理装置能长期稳定运行。要求处理系统能很好地解决盐份积累、腐蚀等问题。
　　从上述几点要求上看，生态厕所粪污处理设施的开发与研究，应着重于以下几个方面：
　　① 筛选高效廉价的生物菌种及配套的生物载体材料。
　　② 研究适合优势菌的简易高效的短流程生物处理工艺。
　　③ 稳定可靠的电气系统及控制系统。


7 、结论
　　生态厕所在城市生态化进程中的特殊阶段有重要作用。它可以解决在城市大型管网覆盖欠缺地区粪污的收集、处理问题。对于临时人员集中地和城近郊区独立住宅粪污的集纳与处理有较好适用性，符合可持续发展的政策。就北京市目前的状况而言，针对不同使用环境和条件，研究和推扩不同类型的生态厕所极其重要。
作者通讯处：100037 北京市阜外北二巷
北京市环境保护科学研究院
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