生態(tài)廁所類型

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1、生態(tài)廁所概念的提出

　　廁所在人們的日常生活中起著重要的作用，它每天接納、蓄集并排除人類日常生理活動中排泄的絕大部分污染物。這些糞污排入城市下水道后變成了生活污水中污染物的主要來源，也是城市污水污染物的重要組成部分。

　　人體的排泄物通過“廁所→城市下水道”這一途徑而輸送到污水處理廠或下游水體。這一過程在城市基礎(chǔ)設(shè)施健全的區(qū)域，往往不被人們所重視。但是在下水道不完善或根本無法完成廁所收集的糞污的二次輸送的區(qū)域，人類自身的糞污所帶來的污染，往往是驚人的。像北京這樣現(xiàn)代化的大都市也同樣面臨著糞污所帶來的污染問題。例如在城市的城鄉(xiāng)接合部、新建的房地產(chǎn)社區(qū)、郊區(qū)縣的鄉(xiāng)村、郊區(qū)旅游景點、臨時會館等場所，糞污污染較為嚴(yán)重。這些地區(qū)糞污的運輸和消納令環(huán)衛(wèi)部門十分頭痛。糞污所造成的環(huán)境污染問題越來越受到當(dāng)?shù)厝罕姾凸芾聿块T的重視。尋找這些糞污的出路成為了問題的關(guān)鍵。在當(dāng)今提倡“環(huán)?！薄?“綠色”和“可持續(xù)發(fā)展”的社會，生態(tài)廁所或環(huán)保廁所就應(yīng)運而生了。生態(tài)廁所（或環(huán)保廁所）是指具有不對環(huán)境造成污染，并且能充分利用各種資源，強調(diào)污染物自凈和資源循環(huán)利用概念和功能的一類廁所。從不同的著眼點出發(fā)，目前社會上已經(jīng)出現(xiàn)了生物自凈、物理凈化、水循環(huán)利用、糞污打包等不同的類型的生態(tài)廁所。

2、生態(tài)廁所的重要性

　　生態(tài)廁所的重要性主要體現(xiàn)在以下三個方面

（1）減少或根除人類糞污帶來的環(huán)境污染問題

　　通過各種技術(shù)手段或社會分工協(xié)作，對廁所所收集的糞污進行就地處理或異地處理，使糞污無害化后再回歸于環(huán)境。在進行糞污處理時，往往會帶來一些附加的好處，例如回收了糞污中的有用成份用于制藥、制肥或回收水資源。

（2）減少了廁所對外界資源的依賴性，并節(jié)省資源

　　一般生態(tài)廁所具備糞便處理回收水的功能，也有一些廁所不使用水沖方式而達(dá)到潔凈目的。還有一些廁所利用太陽能作為取暖能源。這些廁所在使用上更具有獨立性，特別是對水資源的需求減少，從而具備了節(jié)水特點。

（3）擴大了廁所的應(yīng)用范圍，提高生活水平

　　由于生態(tài)廁所具有無污染并且節(jié)水等特點。使生態(tài)廁所可以廣泛地應(yīng)用于環(huán)境和條件受限制的地域。如大型的會議場地、廣場、旅游景點等。隨著這類廁所應(yīng)用范圍的擴大，極大地方便人民群眾的生活，提高了生活水平。

　　從上面三點可以看出，生態(tài)廁所在特定的環(huán)境下，有其極重要的作用，不僅保護環(huán)境、節(jié)約資源并且同時能提高生活水平。因此研究和推廣生態(tài)廁所有著極其重要的現(xiàn)實意義。

3、生態(tài)廁所的功能

　　生態(tài)廁所的功能歸納起來有以下幾點

（1）糞污無害化

　　糞尿中含有大量的有機物、惡臭及致病微生物，通過環(huán)境工程等手段，使這些污染物得到妥善處理，最終將糞污無害化，在達(dá)到環(huán)境許可的條件后，排入周圍環(huán)境，不對環(huán)境造成破壞。

（2）糞污資源化

　　糞污中含有大量的有機物和豐富的N、P、K等肥效成份。通過特殊的處理回收手段，在糞尿無害化的同時，回收其中有效成份。是目前制肥是主要利用手段之一。另一個重要方面是回收糞尿中的水份。糞尿中70％以上是水份，通過處理，可以使這些污水達(dá)到很高的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，甚至可以供人飲用。

（3）廁所的移動性和普遍適用性

　　生態(tài)廁所不僅可以建成固定式的結(jié)構(gòu)。另外由于其配套處理設(shè)施小巧，對外界的依賴除電力外，幾乎沒有，因此具有可移動的特點，是移動型和臨時性廁所的首選。生態(tài)廁所在使用功能上與傳統(tǒng)廁所相同，增加的凈化單元不僅可以與新型廁所組成一個有機整體，而且可以用在現(xiàn)有廁所的改造和更新上，凈化處理單元與現(xiàn)有廁所可以很方便地結(jié)合起來，實現(xiàn)現(xiàn)有廁所的升級換代。

4、生態(tài)廁所的類型、工作原理

4.1 太陽能公廁

　　太陽能公廁的原理是對建筑外墻進行保溫，并把向陽面做成集熱墻。集熱墻上下部分別設(shè)可調(diào)式通風(fēng)口，利用物理原理使吸熱體內(nèi)熱空氣與室內(nèi)的冷空氣之間形成自動循環(huán)，達(dá)到冬季提高公廁內(nèi)室溫，防止廁內(nèi)水管并凍裂的目的。普通公廁無采暖設(shè)備，冬季室溫降到零度以下，不僅給上廁的人帶來困難，也使廁內(nèi)管道設(shè)備經(jīng)常凍壞，維修量增大。在北京展覽路口使用的太陽能公廁，經(jīng)歷了零下15℃的考驗，室內(nèi)溫度達(dá)到10℃以上。與有供暖的公廁相比，太陽能廁所節(jié)約能源，節(jié)省了運行費。

4.2 免水沖洗廁所

　　免水沖洗廁所有糞便打包型和生物處理制肥型兩種。清華泰和通環(huán)保技術(shù)有限公司和北京隆潤新技術(shù)發(fā)展有限公司分別從事兩類廁所的開發(fā)和推廣應(yīng)用。

（1）無水打包型：該廁所的核心由可生物降解膜制成的包裝袋、機械裝置和儲便桶三部分組成。用廁者便后離開，牽引裝置自動啟動將排泄物打包、密封，防止臭味外泄。包裝后的糞便由環(huán)衛(wèi)部門收集送往糞便集中處理場處理，無害化。在廁所使用地不污染環(huán)境，不留下殘留物，且無需水源。

（2）免水生物處理制肥型：該廁所的核心是安裝了一個生化反應(yīng)器，反應(yīng)器中有可定期補充的生物填料，滑入反應(yīng)器的糞便通過微生物的作用而得到降解，反應(yīng)過程產(chǎn)生的高溫可以消滅各種病原菌。糞便發(fā)酵完成后變成主要成份是腐殖質(zhì)的有機肥。這種肥料可以直裝出售，也可以用于就地的綠化工程。

4.3 循環(huán)水沖洗廁所

　　循環(huán)水沖洗廁所的水源取自于糞尿經(jīng)過處理后獲得的潔凈水。有單獨處理尿液和處理糞尿混合液兩種方式。

（1）尿液單獨處理

　　這種類型的生態(tài)廁所單獨收集尿液，加入一種藥劑去除異味后，回用于沖洗廁所。糞便被攪碎后變成紙漿狀的東西，干燥后制成肥料還田，也可以作為普通垃圾進行填埋處理。國內(nèi)藍(lán)潔士生態(tài)廁所就是這種類型。日本也有類似的處理裝置，它是通過特殊設(shè)計的糞尿分離裝置完成糞尿的分離，尿液通過微生物作用，脫除氨氮和其它異味氣體，回用于沖廁，糞便采用生物處理后外運。

（2）糞尿混合處理

　　這種類型是目前國內(nèi)生態(tài)廁所的主流主品。通過環(huán)境工程的手段，利用微生物的新陳代謝作用和物理化學(xué)作用，完成對糞尿污染物的降解，最終轉(zhuǎn)化為CO2和水，排入環(huán)境，同時再生出清潔的水供沖洗廁所使用或直接排放進入環(huán)境。目前使用的處理方式有以下四種方法。

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　　將收集的尿糞首先經(jīng)過沉淀，在沉淀貯存過程中，糞便溶解并水解，然后進入曝氣階段，好氧微生物在曝氣池中將糞尿中的絕大部分的有機物轉(zhuǎn)化為CO2和水，然后通過沉淀過濾等補充處理，獲得懸浮物含量極少的出水，再采用膜過濾、吸附劑，氧化劑等手段，對處理出水進行脫色滅菌處理，最終獲得清潔水，回用于沖洗廁所或綠化。流程見圖1。

　　上海明真環(huán)保公司、中國新興供銷公司、東城環(huán)衛(wèi)局等單位生產(chǎn)或應(yīng)用的生態(tài)廁所均屬上述類型。

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　　廁所糞尿的收集仍采用傳統(tǒng)的化糞池，化糞池的上清液被抽送到膜分離組件，通過膜選擇性分離，生產(chǎn)出清潔的水，回用于沖洗廁所。工藝流程見圖2。

　　天津清華德人環(huán)境工程有限公司提供上述類型的生態(tài)廁所。

　?、鄹咝?yōu)勢菌種處理法

　　通過特殊篩選培養(yǎng)，獲得專門針對人類糞尿處理的高效優(yōu)勢菌種，依托該菌群實現(xiàn)糞尿的高效快速凈化。其本質(zhì)與好氧生物處理相同，只不過需要定期投加菌種。工藝流程見圖3。

　　
　　　　　　　　　　　　　　　 圖3 投菌處理法工藝流程

　　美國派特森公司VTBR-SB生物自凈廁所屬于上述類型。

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　　美國的鄉(xiāng)村及散居的住戶，一般都安有帶自凈功能的沖水廁所糞尿先通過化糞池化糞處理，在啟用初期要補充一定量的微生物菌劑，化糞池出水再接一級土地處理系統(tǒng)，經(jīng)過土地處理后的出水直接滲入地下或排入水體。工藝流程見圖4。

　　各類廁所特點匯總見表1。

　　表1各類廁所特點比較

廁所類型

新鮮水資源

臭味

下水道

對周圍環(huán)境污染

清掏運輸

糞尿異地處理

旱廁

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×

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傳統(tǒng)水沖廁

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免水型生態(tài)廁所

打包型

×

輕

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×

√

√

生物處理型

×

輕

×

×

√

×

循環(huán)水沖洗型

好氧生物處理

×

輕

×

×

×

×

膜分離型

×

輕

√

×

√

√

菌劑處理型

×

輕

×

×

×

×

水沖型

厭氧處理型

√

輕

×

×

×

×

5、生態(tài)廁所處理設(shè)施投資

　　生態(tài)廁所由于其增加了凈化設(shè)施和能源利用設(shè)備，因此其建造費用較傳統(tǒng)的廁所要高一些，但是采用新技術(shù)后帶來明顯的節(jié)水、省維修，甚至有附產(chǎn)品產(chǎn)生的好處。對生態(tài)廁所的價值更應(yīng)放在大環(huán)境中去考慮，對于那些就地實現(xiàn)廢物的無害化的生態(tài)廁所，它們節(jié)省了糞污處費用和對下水道的依賴，其價值和重要性更為可觀。

　　從2000年北京市生態(tài)的處理設(shè)施實際投資上看，建造費用一般在1.5~2.0萬元/噸水范圍內(nèi)。（糞污水日處理量為統(tǒng)計單位，每人次用水量10L左右，糞污水COD一般為8000~10000mg/L）。對于純生物菌種生態(tài)廁所費用較高，達(dá)到2.2~2.3萬元/噸水。一般而言日處理量越大，單位投資和運行費越低。例如5噸/日以下派特森型生態(tài)廁所，投資基本上一樣，為10~12萬元左右，噸水運行費為1.4元/噸。

6、適合城市使用的生態(tài)廁所

　　在城市地區(qū)使用的生態(tài)廁所，除專為短期、臨時性使用開發(fā)的移動型生態(tài)廁所外，其余均為臨建性質(zhì)的半永久性固定式廁所。從廁所使用習(xí)慣上看，水沖式廁所較易為人們接受。因此循環(huán)水型生態(tài)廁所是較適合于城市地區(qū)使用的生態(tài)廁所類型。循環(huán)水型生態(tài)廁所必須具備以下幾個特點，才會有較強的生命力：

　?、?處理設(shè)施占地小，對地下空間占用少，占地面積不超過廁所總面積的1/3。這就要求糞污處理設(shè)施必須高效、緊湊。從目前的技術(shù)狀況看，采用優(yōu)勢生物菌代替自然培養(yǎng)的活性污泥和生物膜是必然的選擇。

　?、?日常運行和維護費用低。處理裝置的耗電、藥劑和菌種投加量少，機電設(shè)施壽命長，基本上達(dá)到免維護狀態(tài)。

　?、?二次污染少。要求糞尿處理裝置污泥產(chǎn)量少，甚至基本上不產(chǎn)生剩余污泥，這樣生態(tài)廁所不對外排放污染物，不造成二次污染。通過篩選得到的特殊生物菌種具有產(chǎn)泥量低的特點，可以應(yīng)用于生態(tài)廁所處理裝置中。

　?、?處理設(shè)施出水要達(dá)到北京市中水回用標(biāo)準(zhǔn)，既方便循環(huán)使用沖洗廁位，又可就地回用綠化或排放。

　　⑤ 處理設(shè)施的峰值供水能力強，適應(yīng)高峰期需要大量沖洗水的需要。這就要求處理裝置耐沖擊能力強，緩沖能力大，并且有一定的清潔水貯量。

　　⑥ 處理裝置能長期穩(wěn)定運行。要求處理系統(tǒng)能很好地解決鹽份積累、腐蝕等問題。

　　從上述幾點要求上看，生態(tài)廁所糞污處理設(shè)施的開發(fā)與研究，應(yīng)著重于以下幾個方面：

　?、?篩選高效廉價的生物菌種及配套的生物載體材料。

　　② 研究適合優(yōu)勢菌的簡易高效的短流程生物處理工藝。

　?、?穩(wěn)定可靠的電氣系統(tǒng)及控制系統(tǒng)。

7、結(jié)論

　　生態(tài)廁所在城市生態(tài)化進程中的特殊階段有重要作用。它可以解決在城市大型管網(wǎng)覆蓋欠缺地區(qū)糞污的收集、處理問題。對于臨時人員集中地和城近郊區(qū)獨立住宅糞污的集納與處理有較好適用性，符合可持續(xù)發(fā)展的政策。就北京市目前的狀況而言，針對不同使用環(huán)境和條件，研究和推擴不同類型的生態(tài)廁所極其重要。

作者通訊處：100037 北京市阜外北二巷

北京市環(huán)境保護科學(xué)研究院