生态卫生——一种可持续排水方式

编者按：党的20大报告中有关生态文明建设表述：“尊重自然、顺应自然、保护自然，是全面建设社会主义现代化国家的内在要求。必须牢固树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，站在人与自然和谐共生的高度谋划发展”。这一高屋建瓴的可持续发展战略实则是对“天人合一”之祖先睿智的继承和发扬。基于这一理念，粪尿返田之传统农业习惯显然是应该持续维系而不是因噎废食，它是我们祖先几千年来形成的原生态文明而不是所谓的陋习。确实，粪尿返田是生态文明中最基本的要素！如果这个习惯被废弃，生态文明建设恐怕将成为一句空话，因为生态的本意就是循环。以现代文明审视粪尿返田，其中确实含有一些不卫生的因素（表现在病原菌传播疾病）。然而，并不能因为这一“瑕疵”而完全否定其在生态循环方面的主流作用。实际上，这一“瑕疵”完全可以借助简单技术手段加以解决。20年前欧洲提出的“生态卫生”概念其实就是一种有效解决方式，尽管它的应用范围较适合新农村建设。在20大报告有关生态文明建设新的表述情况下，有必要将生态卫生概念予以回顾，以期引起国人对农村污水资源化利用的重新思考。

前言

我国现如今经济高速发展、城市化进程不断加快。作为一个发展中国家，我们不断向西方发达国家学习借鉴。但是在学习和借鉴的过程中也存在一些问题，例如，全盘否定我国现存传统生活习惯，即便其中存在很多符合可持续发展的成分。所以，我们应该做到认真总结我国传统生活习惯中精华部分，使广大农村地区在结合自己传统习惯中也符合生态卫生的要求。

“生态卫生”（Ecosan-ecological sanitation）是一种在生态和经济上均体现出可持续性特点的污水管理与卫生系统，旨在促进现有污水/废物的收集、处理系统向着可持续“循环经济”方向发展的全新生态经济理念，与可持续发展的经济战略模式息息相关。其前提是将污水和所含废物当作资源与能源载体，进而将所有生命物质产物作为原材料加工再利用，并成为生态圈中物质流和能量流闭合循环中的一部分。

生态卫生概念产生的背景

目前全球存在着可用水资源缺乏、环境污染等问题，这使得水危机和生态危机有严重恶化的趋势。现在在全球范围内存在着污水未经处理或稍加处理就直接排放的问题，水污染问题对人的生命安全存在极大的威胁。因此，急需“生态卫生”这一概念来维护城镇卫生系统。

在欧洲，许多国家响应欧洲提出的生态卫生这一概念。生态卫生不同于传统卫生工程系统收集、输送、处理、排放等一系列过程，其从源头将各种污水/废物按成分与去向分门别类地收集处理、循环利用。以我国为例的发展中国家城镇、小城市及广大乡村地区的传统卫生习惯中还带有原始生态的特点，这一方案的提出肯定了我国现存传统习惯中符合生态要素的事实，也为今后分散式处理污水、废物提出新的解决思路。早前，国际水协（IWA）已成立专业组对其进行研究。

传统污水管理系统的缺陷

传统卫生、污水处理系统可用图1来描述。无论是发达国家还是发展中国家，大多数都采用集中式污水处理系统，即，通过污水管道收集污水，然后经市政污水处理设施集中处理后排放。但这种处理方式并不满足生态和经济的可持续发展需要。据估算，每人每年冲洗35 kg/a粪便和500 L/a尿液就要消耗掉15 000 L/a自来水，巨大的建设投资、运行管理、维修费用以及以自来水作为载体输送废物造成的极高的水耗，使得集中式污水处理系统对于发展中国家来说，并非良策。况且，由于人口密度不断增加以及地下水污染等问题存在，使得传统意义上的卫生设施，如，厕所和化粪池的效果不尽如人意。且由于传统集中式污水处理系统处理方式，导致粪便中有用营养物和微量元素仅有一小部分回流到农田中，绝大部分都会流失或进入到水循环中，这种情况会直接破坏土壤肥力。为了食物供应对土壤所需的要求，不可避免地需要耗费大量能源和不可更新矿物资源（磷矿）来生产化肥。这也导致了大量资源不必要的浪费。在发达国家中，经处理后的污水中含有的20%的氮，5%的磷和90%的钾；此外，荷尔蒙、药剂残渣（如抗生素）排放都会造成水体污染。由于经处理后的污泥中重金属（如，镉）和其它有毒物质（如，多氯联苯，PCB）浓度较高，欧洲地区已开始限制剩余污泥返回农田。

实际上，集中式污水收集、处理系统不过是末端治理，不能从根本上改变其靠自来水稀释和运输废物的情况。这会使得处理过的污水依然存在污染受纳水体之可能，使生活废料转移至水循环中。这便是引起环境破坏和卫生危害的根源。

生态卫生系统

1 概念

生态卫生是基于对物质与能量流的考虑，适应于当地条件的生态经济上可持续的污水管理系统。这是一种新的物质处理/循环理念，即，不把污水和污水中废物当作污染物看待，而是将其“回收”并加以利用。从污染物产生源头以物质循环方式处理废物，实现污物“零排放”。

生态卫生系统可以恢复从人体排出的营养物当量与生产农业作物所需营养物当量量之间的平衡，即，生态卫生是系统内部物质流（水、营养元素）等的闭合循环，如图2所示。通过这一方式可以在保持土壤肥力并保证食品安全的同时最大限度降低水污染程度。保证水经济利用和最大限度重复利用，达到地下水回灌等目的。

2 生态卫生系统——分散式污水/废物管理系统

可从病原菌灭活和人粪尿养分再利用中获取最大的生态卫生效益，这都需要从源头控制并切断其传播途径而分散处理，建立一种分散式污水/废物管理系统。

生活污水可细分为“灰水（Grey water）”，“黄水（Yellow water）”，“棕水（Brown water）”和“黑水（Black water）”，典型特征见表1。灰水主要指厨房用水，沐浴用水和清洗水等；黄水指尿液活含少量冲洗水的尿液；棕水主要指含粪便、手纸的冲厕水；黑水指尿、粪未经分离的冲厕水。灰水所占污水体积很大但养分含量低，黄水和棕水中含有大量的养分。这是由于正常成年人每年每人排泄尿液400~500 L/a，排便约50 L/a；排泄物中所含养分以氮、磷、钾为主，其中80%以上的养分均存在于尿液中。

因此可以根据污水组分的不同对其分别进行分散处理。

2.1 黄水处理

尿液分离便器（瑞典NoMix型）（见图3）可分离收集正常人（不含致病微生物）尿液，稍加稀释或不经稀释直接应用在农业生产中。传统便器将粪、尿混合收集后再处理，会造成尿液被粪便污染，导致尿液中含有病原菌。这样的尿液需要在玻璃钢储尿罐中至少储存半年后才能用于农业生产中，这会导致不必要的资源、能源以及时间浪费。另外，为减少黄水处理体积来减少尿液运输费用，可采取蒸发脱水方式对其加以处理。

2.2 灰水处理

灰水中氮含量较低，因此，不需要进行硝化和反硝化过程。但由于含磷洗涤剂使用，灰水中含磷量较多，因此，可以通过鼓励使用无磷洗涤剂来降低灰水中的磷含量。经过SBR工艺后添加三级处理，使得灰水可作为中水进行二次使用。灰水发展前景非常广阔，可利用膜技术对其进行处理后再加以利用，也可经慢滤池处理后用于地下水回灌。但灰水使用也存在局限，灰水分散处理工艺通常采用内进水垂直流动式人工湿地，而不适用于人口密集的地区。

2.3 棕水处理

由上文可知，棕水主要指含粪便、手纸的冲厕水。粪便中含有很多植物养分，因此，可以将其循环利用，施于农田。但由于粪便中也含有很多致病微生物，如，肠道寄生虫，所以，需要经过脱水与稳定停留（预堆肥阶段）（8~12个月）→二次脱水→高温堆肥阶段（1年）→三级处理等一系列操作后才能回用于农田。

具体棕水处理设施可采用“Roltebehaelter”地下堆沤罐（见图4），它主要起堆肥作用。

2.4 黑水处理

黑水指尿、粪未经分离的冲厕水。是目前集中式污水收集、处理系统的主要处理对象。可采用真空——沼气发生系统对其进行处理，回收其中能源与养分。黑水经过真空厕所等装置进行收集后，在沼气发生罐中进行高温厌氧发酵。产生的沼气可用于发电，残留物再加处理后可用做农肥。

2.5 黑水/棕水—灰水循环再利用工艺

该工艺将黑水/棕水、灰水分别处理以达到减少淡水使用量的目的。灰水采用生物与膜技术处理，黑水/棕水经回收、固液分离和膜处理，处理后的水可以再次利用，可以满足工艺经济技术上的可行性，适用于水资源缺乏地区。工艺流程见图5。

分散式污水管理系统可大大改善现有污水处理系统实现水和养分回收利用，达到污水/废物零排放，最终得到良好的社会经济生态效益。

生态卫生应用前景分析

生态卫生是改变现有生活与环境污染状况的一种新的可持续发展理念。虽然在欧洲和非洲一些国家已经取得了一些成功，但是要达到全社会对生态卫生的重视，理解公共卫生与农业收成和经济效益之间的关系还需要很长的路要走。

中国有超过1 000年使用农家肥的习惯。欧洲一些国家看到我国发展和完善生态系统的可行性，征集世界各地经验在我国的一些中小城市寻求和实施生态卫生系统或分散污水处理系统的合作。

生态卫生应纳入我国社会经济可持续发展的主要课题，并应作为“小康”建设工作的一项内容来加以推广。结合我国的卫生、环境、能源、区划、农业及经济开发的需要，可建立起一个强大的中国生态卫生产业。