生態(tài)衛(wèi)生——一種可持續(xù)排水方式

編者按：黨的20大報告中有關(guān)生態(tài)文明建設(shè)表述：“尊重自然、順應(yīng)自然、保護自然，是全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的內(nèi)在要求。必須牢固樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，站在人與自然和諧共生的高度謀劃發(fā)展”。這一高屋建瓴的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實則是對“天人合一”之祖先睿智的繼承和發(fā)揚?；谶@一理念，糞尿返田之傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)習(xí)慣顯然是應(yīng)該持續(xù)維系而不是因噎廢食，它是我們祖先幾千年來形成的原生態(tài)文明而不是所謂的陋習(xí)。確實，糞尿返田是生態(tài)文明中最基本的要素！如果這個習(xí)慣被廢棄，生態(tài)文明建設(shè)恐怕將成為一句空話，因為生態(tài)的本意就是循環(huán)。以現(xiàn)代文明審視糞尿返田，其中確實含有一些不衛(wèi)生的因素（表現(xiàn)在病原菌傳播疾?。?。然而，并不能因為這一“瑕疵”而完全否定其在生態(tài)循環(huán)方面的主流作用。實際上，這一“瑕疵”完全可以借助簡單技術(shù)手段加以解決。20年前歐洲提出的“生態(tài)衛(wèi)生”概念其實就是一種有效解決方式，盡管它的應(yīng)用范圍較適合新農(nóng)村建設(shè)。在20大報告有關(guān)生態(tài)文明建設(shè)新的表述情況下，有必要將生態(tài)衛(wèi)生概念予以回顧，以期引起國人對農(nóng)村污水資源化利用的重新思考。

前言

我國現(xiàn)如今經(jīng)濟高速發(fā)展、城市化進程不斷加快。作為一個發(fā)展中國家，我們不斷向西方發(fā)達國家學(xué)習(xí)借鑒。但是在學(xué)習(xí)和借鑒的過程中也存在一些問題，例如，全盤否定我國現(xiàn)存?zhèn)鹘y(tǒng)生活習(xí)慣，即便其中存在很多符合可持續(xù)發(fā)展的成分。所以，我們應(yīng)該做到認真總結(jié)我國傳統(tǒng)生活習(xí)慣中精華部分，使廣大農(nóng)村地區(qū)在結(jié)合自己傳統(tǒng)習(xí)慣中也符合生態(tài)衛(wèi)生的要求。

“生態(tài)衛(wèi)生”（Ecosan-ecological sanitation）是一種在生態(tài)和經(jīng)濟上均體現(xiàn)出可持續(xù)性特點的污水管理與衛(wèi)生系統(tǒng)，旨在促進現(xiàn)有污水/廢物的收集、處理系統(tǒng)向著可持續(xù)“循環(huán)經(jīng)濟”方向發(fā)展的全新生態(tài)經(jīng)濟理念，與可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟戰(zhàn)略模式息息相關(guān)。其前提是將污水和所含廢物當作資源與能源載體，進而將所有生命物質(zhì)產(chǎn)物作為原材料加工再利用，并成為生態(tài)圈中物質(zhì)流和能量流閉合循環(huán)中的一部分。

生態(tài)衛(wèi)生概念產(chǎn)生的背景

目前全球存在著可用水資源缺乏、環(huán)境污染等問題，這使得水危機和生態(tài)危機有嚴重惡化的趨勢。現(xiàn)在在全球范圍內(nèi)存在著污水未經(jīng)處理或稍加處理就直接排放的問題，水污染問題對人的生命安全存在極大的威脅。因此，急需“生態(tài)衛(wèi)生”這一概念來維護城鎮(zhèn)衛(wèi)生系統(tǒng)。

在歐洲，許多國家響應(yīng)歐洲提出的生態(tài)衛(wèi)生這一概念。生態(tài)衛(wèi)生不同于傳統(tǒng)衛(wèi)生工程系統(tǒng)收集、輸送、處理、排放等一系列過程，其從源頭將各種污水/廢物按成分與去向分門別類地收集處理、循環(huán)利用。以我國為例的發(fā)展中國家城鎮(zhèn)、小城市及廣大鄉(xiāng)村地區(qū)的傳統(tǒng)衛(wèi)生習(xí)慣中還帶有原始生態(tài)的特點，這一方案的提出肯定了我國現(xiàn)存?zhèn)鹘y(tǒng)習(xí)慣中符合生態(tài)要素的事實，也為今后分散式處理污水、廢物提出新的解決思路。早前，國際水協(xié)（IWA）已成立專業(yè)組對其進行研究。

傳統(tǒng)污水管理系統(tǒng)的缺陷

傳統(tǒng)衛(wèi)生、污水處理系統(tǒng)可用圖1來描述。無論是發(fā)達國家還是發(fā)展中國家，大多數(shù)都采用集中式污水處理系統(tǒng)，即，通過污水管道收集污水，然后經(jīng)市政污水處理設(shè)施集中處理后排放。但這種處理方式并不滿足生態(tài)和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展需要。據(jù)估算，每人每年沖洗35 kg/a糞便和500 L/a尿液就要消耗掉15 000 L/a自來水，巨大的建設(shè)投資、運行管理、維修費用以及以自來水作為載體輸送廢物造成的極高的水耗，使得集中式污水處理系統(tǒng)對于發(fā)展中國家來說，并非良策。況且，由于人口密度不斷增加以及地下水污染等問題存在，使得傳統(tǒng)意義上的衛(wèi)生設(shè)施，如，廁所和化糞池的效果不盡如人意。且由于傳統(tǒng)集中式污水處理系統(tǒng)處理方式，導(dǎo)致糞便中有用營養(yǎng)物和微量元素僅有一小部分回流到農(nóng)田中，絕大部分都會流失或進入到水循環(huán)中，這種情況會直接破壞土壤肥力。為了食物供應(yīng)對土壤所需的要求，不可避免地需要耗費大量能源和不可更新礦物資源（磷礦）來生產(chǎn)化肥。這也導(dǎo)致了大量資源不必要的浪費。在發(fā)達國家中，經(jīng)處理后的污水中含有的20%的氮，5%的磷和90%的鉀；此外，荷爾蒙、藥劑殘渣（如抗生素）排放都會造成水體污染。由于經(jīng)處理后的污泥中重金屬（如，鎘）和其它有毒物質(zhì)（如，多氯聯(lián)苯，PCB）濃度較高，歐洲地區(qū)已開始限制剩余污泥返回農(nóng)田。

實際上，集中式污水收集、處理系統(tǒng)不過是末端治理，不能從根本上改變其靠自來水稀釋和運輸廢物的情況。這會使得處理過的污水依然存在污染受納水體之可能，使生活廢料轉(zhuǎn)移至水循環(huán)中。這便是引起環(huán)境破壞和衛(wèi)生危害的根源。

生態(tài)衛(wèi)生系統(tǒng)

1 概念

生態(tài)衛(wèi)生是基于對物質(zhì)與能量流的考慮，適應(yīng)于當?shù)貤l件的生態(tài)經(jīng)濟上可持續(xù)的污水管理系統(tǒng)。這是一種新的物質(zhì)處理/循環(huán)理念，即，不把污水和污水中廢物當作污染物看待，而是將其“回收”并加以利用。從污染物產(chǎn)生源頭以物質(zhì)循環(huán)方式處理廢物，實現(xiàn)污物“零排放”。

生態(tài)衛(wèi)生系統(tǒng)可以恢復(fù)從人體排出的營養(yǎng)物當量與生產(chǎn)農(nóng)業(yè)作物所需營養(yǎng)物當量量之間的平衡，即，生態(tài)衛(wèi)生是系統(tǒng)內(nèi)部物質(zhì)流（水、營養(yǎng)元素）等的閉合循環(huán)，如圖2所示。通過這一方式可以在保持土壤肥力并保證食品安全的同時最大限度降低水污染程度。保證水經(jīng)濟利用和最大限度重復(fù)利用，達到地下水回灌等目的。

2 生態(tài)衛(wèi)生系統(tǒng)——分散式污水/廢物管理系統(tǒng)

可從病原菌滅活和人糞尿養(yǎng)分再利用中獲取最大的生態(tài)衛(wèi)生效益，這都需要從源頭控制并切斷其傳播途徑而分散處理，建立一種分散式污水/廢物管理系統(tǒng)。

生活污水可細分為“灰水（Grey water）”，“黃水（Yellow water）”，“棕水（Brown water）”和“黑水（Black water）”，典型特征見表1。灰水主要指廚房用水，沐浴用水和清洗水等；黃水指尿液活含少量沖洗水的尿液；棕水主要指含糞便、手紙的沖廁水；黑水指尿、糞未經(jīng)分離的沖廁水?；宜嘉鬯w積很大但養(yǎng)分含量低，黃水和棕水中含有大量的養(yǎng)分。這是由于正常成年人每年每人排泄尿液400~500 L/a，排便約50 L/a；排泄物中所含養(yǎng)分以氮、磷、鉀為主，其中80%以上的養(yǎng)分均存在于尿液中。

因此可以根據(jù)污水組分的不同對其分別進行分散處理。

2.1 黃水處理

尿液分離便器（瑞典NoMix型）（見圖3）可分離收集正常人（不含致病微生物）尿液，稍加稀釋或不經(jīng)稀釋直接應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。傳統(tǒng)便器將糞、尿混合收集后再處理，會造成尿液被糞便污染，導(dǎo)致尿液中含有病原菌。這樣的尿液需要在玻璃鋼儲尿罐中至少儲存半年后才能用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，這會導(dǎo)致不必要的資源、能源以及時間浪費。另外，為減少黃水處理體積來減少尿液運輸費用，可采取蒸發(fā)脫水方式對其加以處理。

2.2 灰水處理

灰水中氮含量較低，因此，不需要進行硝化和反硝化過程。但由于含磷洗滌劑使用，灰水中含磷量較多，因此，可以通過鼓勵使用無磷洗滌劑來降低灰水中的磷含量。經(jīng)過SBR工藝后添加三級處理，使得灰水可作為中水進行二次使用?；宜l(fā)展前景非常廣闊，可利用膜技術(shù)對其進行處理后再加以利用，也可經(jīng)慢濾池處理后用于地下水回灌。但灰水使用也存在局限，灰水分散處理工藝通常采用內(nèi)進水垂直流動式人工濕地，而不適用于人口密集的地區(qū)。

2.3 棕水處理

由上文可知，棕水主要指含糞便、手紙的沖廁水。糞便中含有很多植物養(yǎng)分，因此，可以將其循環(huán)利用，施于農(nóng)田。但由于糞便中也含有很多致病微生物，如，腸道寄生蟲，所以，需要經(jīng)過脫水與穩(wěn)定停留（預(yù)堆肥階段）（8~12個月）→二次脫水→高溫堆肥階段（1年）→三級處理等一系列操作后才能回用于農(nóng)田。

具體棕水處理設(shè)施可采用“Roltebehaelter”地下堆漚罐（見圖4），它主要起堆肥作用。

2.4 黑水處理

黑水指尿、糞未經(jīng)分離的沖廁水。是目前集中式污水收集、處理系統(tǒng)的主要處理對象?？刹捎谜婵铡託獍l(fā)生系統(tǒng)對其進行處理，回收其中能源與養(yǎng)分。黑水經(jīng)過真空廁所等裝置進行收集后，在沼氣發(fā)生罐中進行高溫厭氧發(fā)酵。產(chǎn)生的沼氣可用于發(fā)電，殘留物再加處理后可用做農(nóng)肥。

2.5 黑水/棕水—灰水循環(huán)再利用工藝

該工藝將黑水/棕水、灰水分別處理以達到減少淡水使用量的目的?；宜捎蒙锱c膜技術(shù)處理，黑水/棕水經(jīng)回收、固液分離和膜處理，處理后的水可以再次利用，可以滿足工藝經(jīng)濟技術(shù)上的可行性，適用于水資源缺乏地區(qū)。工藝流程見圖5。

分散式污水管理系統(tǒng)可大大改善現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)實現(xiàn)水和養(yǎng)分回收利用，達到污水/廢物零排放，最終得到良好的社會經(jīng)濟生態(tài)效益。

生態(tài)衛(wèi)生應(yīng)用前景分析

生態(tài)衛(wèi)生是改變現(xiàn)有生活與環(huán)境污染狀況的一種新的可持續(xù)發(fā)展理念。雖然在歐洲和非洲一些國家已經(jīng)取得了一些成功，但是要達到全社會對生態(tài)衛(wèi)生的重視，理解公共衛(wèi)生與農(nóng)業(yè)收成和經(jīng)濟效益之間的關(guān)系還需要很長的路要走。

中國有超過1 000年使用農(nóng)家肥的習(xí)慣。歐洲一些國家看到我國發(fā)展和完善生態(tài)系統(tǒng)的可行性，征集世界各地經(jīng)驗在我國的一些中小城市尋求和實施生態(tài)衛(wèi)生系統(tǒng)或分散污水處理系統(tǒng)的合作。

生態(tài)衛(wèi)生應(yīng)納入我國社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的主要課題，并應(yīng)作為“小康”建設(shè)工作的一項內(nèi)容來加以推廣。結(jié)合我國的衛(wèi)生、環(huán)境、能源、區(qū)劃、農(nóng)業(yè)及經(jīng)濟開發(fā)的需要，可建立起一個強大的中國生態(tài)衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)。