李子富：基于源分离的厕所污水安全处理

报告从四个方面对厕所污水安全处理处置进行了讲解，首先是前言部分，对我国农村户用厕所以及农村公共厕所的现状、国家针对厕所改革的指导意见以及我国的改厕历程进行了介绍，同时详细介绍了我国农村卫生厕所类型、各类型厕所所具有的特征和适用范围，通过数据分析对比了1990年和2015年中国卫生厕所状况。第二部分从农村厕所改革存在问题进行讲解。分析了六种厕所种类的安装量，各种类型厕所安装、使用以及运维等方面存在的问题。第三部分从基于源分离的粪污资源化处理方面进行讲解，对生活水质源管理、各个源头污水特征定量分析、分地区农村生活污水水质、农村家庭混合污水进水水质、垂直流人工湿地灰水处理出水水质、不同污水水流的处理工艺、源分离资源化处理系统（瑞典模式）进行了讲解。最后一部分是结论和建议，源分离污水处理可以有效解决农村粪污处理的出路问题，可以为节水或缺水地区改厕提供了更好的可行方案。其不仅适合于农村户用系统，也适合于村级粪污及灰水处理系统，同时也适合于城镇污水管理，但是各个单元技术还需要不断发展和逐步迭代完善，新技术的开发应用将会为源分离理念的践行提供更好的机会。

北京科技大学能源与环境工程学院环境工程系主任、教授李子富

源分离的概念我在中国讲了20年了，2001年第一篇文章介绍源分离概念的时候，是希望整个水系统发生变革，把过去的水处理或者污水处理的理念，变成资源化，当时没有多少人响应。现在源分离不是主要问题，资源化是一个引起大家越来越多重视的问题。如何资源化？什么可以资源化？从源分离的角度来看看，污水处理是末端处理，还是收集以后去怎么解决，我们在前面怎么来处理？从绿色能源角度来讲，能不能在源头、在过程中就来实现资源化，而不是仅仅在末端。

我主要从四个方面来讲，首先前言部分，农村中污染最重的就是厕所问题，越来越引起重视，农村的厕所问题有很多，包括最近从2018年底开始，农村农业部负责推进农村厕所改造，非常重视，从2019年1月份的时候，中央政府八个部委联合发出了这样一个《关于推进农村“厕所革命”专项行动的指导意见》，包括了农办、农业农村部、卫健委、住房和城乡建设部、文旅部、国家发改委、财政和生态环境部，按照这样的意见，提出有序推进、整体提升、建管并重、长效运行的思路，宏观上来说是非常好的指导意见，对于农村厕所的改变能起到非常重要的作用，不仅仅是指导意见，对应的中央政府也有巨大的投资，可能大家知道2019年的时候，我们国家是投了70亿做农村厕所改造的补贴，2020年的时候，现在初步统计是100亿，这只是中央的。根据调研从地方配套，与厕所改造相关的投入大概有900亿，实际上2020年的时候大概就是1000亿了。

从厕所改造过去的发展，可以做一个时间轴，最早是20世纪50年代开展爱国卫生运动的时候，包括厕所的改造，但那时候还没有聚焦到厕所，重点还是控制传染性疾病。有标志性的就是80年代开展了改水改厕，包括健康教育的“三位一体”，90年代开展了农村改厕工作，这里面有一个标志性的，就是现在推荐的六种农村卫生厕所，是2003年颁布的《农村户厕卫生标准》颁布推荐六种典型户厕，到2015年的时候，习总书记就对厕所革命做出了重要指示，当时最早是针对旅游厕所的“厕所革命”，后面对农村的厕所也做出了重要指示，到2017年的时候有一个重要的指示，是在吉林视察的时候提出，后续也有多次针对农村厕所的指示去改进，后面2019年有了进一步的具体推进，而且落实到农业农村部具体推进，2021年又成立了乡村振兴局，专门来做，我们乡村振兴里面有一个核心的，也是把改厕作为一部分工作。

基于卫生户厕的标准，基于当时的情况推荐的是六种：三格化粪池式、双瓮漏斗式、双坑交替式、三联沼气式、粪尿分集式、传统下水道水冲式厕所。据统计，从2005年到2015年卫生厕所覆盖率是从50%多到78.5%，为什么写到2015年，2015年是联合国千年发展目标的统计年，当时全世界的目标是77%，我们刚刚超过世界的平均水平。但是2015年全世界范围内目标并没有实现，最终实现的只有67%，说明当时目标定的太大，也说明了改厕是非常艰巨的。

由于问题没有解决，所以联合国又提出了2015年后的可持续发展目标（SDGs），到2030年要实现全世界范围内人人享有卫生安全的厕所，即要求粪污要得到安全处理，这个目标更难更艰巨。

针对这些问题我们怎么去解决呢？根据我国现状，从推进的六种厕所情况看到，大家的喜好度差距还是很大的，由图1可以看出，这六种增长最快的是最下面三格化粪池和最上面完整下水道水冲式，由图2可以看出，2015年拥有三格化粪池和完整下水道的比较多，统计数据里还有其他类型，就是有别于这六种基本厕所以外，已经超过了20%，比例也很高，虽然三联沼气池的比例比较高，但由于农业部不支持户用的沼气厕所，而且家庭养殖有很多的限制条件，导致这种户外沼气池的使用量是在下降的，之所以比例还很高，是因为当年在农业部的推动下比例很高，目前还有一定的使用比例，但总体趋势上是在稳定下降的。

图1 2000~2015年中国农村六种无害化卫生厕所年安装量

图2 2015年中国农村六种无害化卫生厕所及其他卫生厕所安装量

基于此，农业农村部组织编写了用的最多的两种农村厕所类型的国家标准，一个是《农村三格式户厕建设技术规范》（GB/T 38836-2020），另一个是《农村集中下水道收集户厕建设技术规范》（GB/T 38838-2020），第一个是经过储存（原则上60天）以后，然后资源化利用。另一个村镇集中下水道收集系统，实际上采用的是像化粪井的模式，停留时间很短，把液体部分处理，然后沉淀物会根据情况考虑处理、处置，还是回用。

村镇集中的也建了很多，这个案例是我和中科院北方农村中心去调研的（见图3），采用了地埋式的处理系统，普遍存在欠缺长期稳定安全运行和后续维护的措施和费用，单户的情况可以采用化粪池加上污水处理单元，完全可以采用自然的方法，这也是全世界都在推进，但我们的农村区别于欧洲的农村，管理和建设怎样协调和平衡，怎么去解决问题，集中的从处理角度比较好解决，但也存在着管线、管网收集的问题，这也是需要考虑的。

图3 村镇集中下水道收集户厕示意

综合起来，针对目前现状，还面临着很多问题，如

三格化粪池厕所配套设备需要完善；

这些问题对农村环境真正意义上根本性的改善都是挑战。

我们怎么解决这些问题呢？污水是可以分成不同的水流，这些水流的水质是有区别的，如水量和里面的污染物浓度，如果采用分质的收集方式会有很好的效果。建设部《分地区农村生活污水处理技术指南》上面要求的COD是高的是450，至少是300，但是如果是做PPP项目或者是政府签的时候都是按照最高值的，这也导致很多隐性的浪费，因为负荷算的高，实际水没有那么高。如果受困于脱氮除磷，为什么不能从源头进行分流呢？脱氮的问题的试验我也做了很多年，在德国就做了，如果分流的时候，把灰水单独拿出来，这个数据很简单，直接采用垂直流湿地就完全实现氮非常低的浓度，就可以达标，后面的问题就能解决了。灰水解决了，那黑水怎么办，可以采用组合的方式，通过同质化的去处理，类似的污水水流进行综合治理是可以考虑的。

这样的话，可以实现不仅仅是水的回流，现在强调资源化其实是讲了水的资源化，而没有考虑到营养物质的资源化。通过定量分析，如果采用分流饮用水可以节约，资源也可以得到回收。目前联合国也在推进城市全域卫生厕所设施这个概念，希望以城市来带动周边农村实现人人享有卫生厕所的这样一个目标，如果把所有的污水都进去的话，就可以实现水的回用，但是很难实现其他物质的回用，大量的文献表明回用几乎是零，这是我们需要考虑的。从全世界范围内针对这样的资源化处理设施都是缺乏的，粪便怎么清掏处理也都没有形成产业化的方式，未来我们在资源化上怎么样去做我们新的装备，在这方面怎么去开发一些具有创新意义，能够实用的技术，这也许是我们未来的商机，未来希望通过源头的控制实现资源化和环境保护的多重效应。

• 冲洗水量和冲洗效果的平衡；

• 水资源短缺地区的管理维护；

• 村镇集中下水道收集。

这些问题对农村环境真正意义上根本性的改善都是挑战。

我们怎么解决这些问题呢？污水是可以分成不同的水流，这些水流的水质是有区别的，如水量和里面的污染物浓度，如果采用分质的收集方式会有很好的效果。建设部《分地区农村生活污水处理技术指南》上面要求的COD是高的是450，至少是300，但是如果是做PPP项目或者是政府签的时候都是按照最高值的，这也导致很多隐性的浪费，因为负荷算的高，实际水没有那么高。如果受困于脱氮除磷，为什么不能从源头进行分流呢？脱氮的问题的试验我也做了很多年，在德国就做了，如果分流的时候，把灰水单独拿出来，这个数据很简单，直接采用垂直流湿地就完全实现氮非常低的浓度，就可以达标，后面的问题就能解决了。灰水解决了，那黑水怎么办，可以采用组合的方式，通过同质化的去处理，类似的污水水流进行综合治理是可以考虑的。

这样的话，可以实现不仅仅是水的回流，现在强调资源化其实是讲了水的资源化，而没有考虑到营养物质的资源化。通过定量分析，如果采用分流饮用水可以节约，资源也可以得到回收。目前联合国也在推进城市全域卫生厕所设施这个概念，希望以城市来带动周边农村实现人人享有卫生厕所的这样一个目标，如果把所有的污水都进去的话，就可以实现水的回用，但是很难实现其他物质的回用，大量的文献表明回用几乎是零，这是我们需要考虑的。从全世界范围内针对这样的资源化处理设施都是缺乏的，粪便怎么清掏处理也都没有形成产业化的方式，未来我们在资源化上怎么样去做我们新的装备，在这方面怎么去开发一些具有创新意义，能够实用的技术，这也许是我们未来的商机，未来希望通过源头的控制实现资源化和环境保护的多重效应。