三格化粪池在农村改厕中的应用误区




















作为衡量一个国家或地区文明程度标志之一的厕所是人们生活中不可缺少的基本卫生设施。我国政府一直高度重视农村环境卫生问题,而厕所改造是农村环境卫生的重中之重。在国家相关政策和资金的大力支持下,农村改厕工作在全国快速推进。数据显示,农村卫生厕所普及率从1993年的7.5%增长到2017年的81.8%,2017年底无害化卫生厕所普及率达到62.7%。整体式三格化粪池厕所造价低廉,成为了多个省市主打的改厕模式。

本研究通过溯源化粪池的功能定位,依据厕所革命的需求,针对当前几种常见的“化粪池+”改厕模式,分析其应用误区,提出改进策略与建议。




三格化粪池厕所的功能定位及在农村改厕中的应用误区

张玉,吕明环,徐明杰,李傲,施云鹏,李亚惠,范彬*


单位:中国科学院生态环境研究中心,中国科学院大学

作者简介:张玉,女,博士研究生,主要从事乡村环境卫生治理研究。

范彬,男,博士,研究员,主要从事分散污水治理、地下水污染修复研究。

基金项目:国家重点研发计划课题;国家科技重大专项课题


原文节选

三格化粪池在农村改厕中的应用误区

作为衡量一个国家或地区文明程度标志之一的厕所是人们生活中不可缺少的基本卫生设施。我国政府一直高度重视农村环境卫生问题,而厕所改造是农村环境卫生的重中之重。在国家相关政策和资金的大力支持下,农村改厕工作在全国快速推进。数据显示,农村卫生厕所普及率从1993年的7.5%增长到2017年的81.8%,2017年底无害化卫生厕所普及率达到62.7%。整体式三格化粪池厕所造价低廉,成为了多个省市主打的改厕模式。

本研究通过溯源化粪池的功能定位,依据厕所革命的需求,针对当前几种常见的“化粪池+”改厕模式,分析其应用误区,提出改进策略与建议。


1

化粪池的功能定位


厕所革命实际是一场重点针对人类排便方式的系统性变革,既要提升人的生活卫生文明水平,也要防止因排泄物处置不当而造成对生态环境的破坏。因此,必须重点解决两个环节的排放问题。第一个环节是将排泄物从室内转移到室外的过程,该环节的要求涉及3个逐级提高的台阶:卫生性、舒适性和便利性。第二个环节是将排泄物从人类社会转移至大自然,该环节也有2个逐级提升的台阶:(1)在环境经济条件下达到某个环境排放标准后排放;(2)完全实现资源循环利用达到可持续目标。

化粪池是最简单的污水处理装置,卫生模式的不同,尤其是卫生洁具的选择不同,直接决定了化粪池功能定位的不同:(1)当卫生洁具为水冲厕所(非节水型)时,化粪池的功能定位为建筑物排水的预处理设施,通常采用两格化粪池;(2)当卫生洁具为无水清洁厕所或者微水清洁厕所时,化粪池的功能定位则转变为资源化处理器,要求化粪池具备无害化(杀灭病虫卵)、资源化(腐熟)以及一定的储存能力(第三格)。


2

三格化粪池厕所的历史使命


农村厕所革命的最终目的是要全面地实现农村环境卫生与污染治理的现代化。目前已知现代化路径有两条,一是对污水和垃圾进行常规的末端达标处理,二是现代田园循环模式。当前农村采用三格化粪池厕所方式进行改厕,其出发点是既要大幅度改善农村环境卫生水平,又要规避农村生活污水收集与处理的高昂成本,这是一种在有限的经济条件下,针对农村环境卫生与污染治理的现代化需求所做出的过渡性安排。这种过渡性安排的实质,是对功能性和经济性的矛盾进行妥协。


3

农村化粪池改厕的应用误区


目前相对成熟并已大力推广使用的无害化卫生厕所主要有6种类型,其中三格化粪池厕所占比连年最高,如下图所示。


三格化粪池在农村改厕中的应用误区

1999—2017年中国农村不同类型卫生厕所的累计户数比例


主推的“水冲厕所+三格化粪池”的新型卫生模式按照应用场景可分为3种:(1)“水冲厕所+户用三格化粪池+吸粪车+就近农田利用”模式,常用于居住分散的农村、居民有土地或有粪肥需求的地区;(2)“水冲厕所+户用三格化粪池+吸粪车+集中转运+脱水干燥制肥”模式,目前多只是区域的厕所粪污处理近远期建设规划;(3)“水冲厕所+户用化粪池(两格或一格)+重力管道+村组集中大化粪池+吸粪车+就近农田利用”模式,以新建集中式农村居民小区或原有居住较集中周边无空地的农村地区为主,一般该地区远期规划拟建污水管网和集中处理设施。对3种场景的应用误区具体分析如下。


误区一:水冲厕所+户用三格化粪池

三格化粪池在农村改厕中的应用误区

(1)无害化效果和化粪池体积的矛盾。目前常见水冲厕所以最短60 d的水力停留时间设计,化粪池所需体积至少7.2 m3,远高于常用1~2 m3的整体式三格化粪池。若采用7.2 m3化粪池,造价高昂,用地面积难保障;若仍使用2 m3整体式三格化粪池,无害化效果差,存在健康风险。

(2)稀释后低浓度厕所污水和农民粪肥需求的矛盾。使用水冲厕所后粪尿中养分浓度被稀释,其作为肥料的使用价值降低。因而,对农民而言,最简单的方式就是将化粪池出水排入地下。因此,若选用2 m3三格化粪池,则不宜选择普通水冲厕所,避免后续的厕所污水直排。

(3)化粪池清掏周期的确定及清掏费用支付机制将成为新问题。常见的户用整体式三格化粪池体积较小,经常需要检查和清掏,长期来看,该模式建设成本虽然低,运行成本却高。


误区二:户用三格化粪池+集中转运+脱水干燥制肥

三格化粪池在农村改厕中的应用误区

多地设计了“集中转运+集中处理”的技术路线,其集中处理主要是对清掏的化粪池第一格和第二格的粪渣进行脱水、干燥制肥或堆肥,但是如何处理化粪池第三格的出液通常都不提及。两个问题值得探讨:

(1)化粪池清扫物中的液体去哪里?若将液体直排环境,则违反了环境保护的前提;若将液体送到污水处理厂处理,不仅浪费资源、成本高昂,也违背了“化粪池厕所”作为过渡性设施的初衷。

(2)粪渣脱水干燥制肥的价值如何?脱水干燥等方式主要是提高粪肥再利用时的舒适性和便利性,并不会增加粪渣肥力,但此过程却需要消耗大量的物质与能量,无论从资源、环境或成本的角度都不合理。

如何有效组织农村地区粪渣、粪液的收集与运输也是难题。因此,该模式的经济可行性低,强行执行的后果,只能使化粪池出渣和出液的集中收集处理流于形式。


误区三:户用化粪池+管道+大化粪池

三格化粪池在农村改厕中的应用误区

目前有些地方提出“户用化粪池+管道+大化粪池”的技术设想,试图通过管道收集消除人工清扫、特别是入户清扫化粪池的需求。实际应用中提出该设想的地区多采用了“水冲厕所+”的改厕方式。假设这一技术路线使用“微水清洁厕所”,那么该设想不可行性体现在以下两个方面。

一是因小失大。农村地区合格管道的人均建设成本高,由此造成的高投入实际上有悖于基于过渡期的改厕目的。

二是管道维护的问题。用于收集化粪池第三格出液的管道沉淀现象严重,如果使用微水清洁厕所,化粪池出液量大约只有生活污水量的1/14,势必对管道设计和维护带来难题。


4

建议


(1)进一步明确农村厕所革命的总体目标,坚持系统性思维,各地应因地制宜,科学规划从落后的现状到未来完全现代化的最佳技术路径;尚不能一次实现完全现代化的前提下,可实行诸如“化粪池+”的过渡性改厕策略,但应尽可能让过渡性的设施在未来长期性的系统中也能发挥作用,减少投资浪费。

(2) 充分认识到水冲厕所在面向第二排放环节需求时的局限性,确定资源利用的原则,鼓励微水清洁厕所和无水清洁厕所的研发,跨越末端污水处理陷阱。

(3)深刻把握化粪池的功能定位,避免赋予化粪池“过渡性污水处理设施”的不可承受之重。

(4)加快制定化粪池出料回用于农田施肥的鼓励性政策,消除运营维护权与本地农田使用权相分离的制度性障碍,落实就近就地用肥原则,避免无附加价值增长的深度处理。



引用本文

张玉,吕明环,徐明杰,等.三格化粪池厕所的功能定位及在农村改厕中的应用误区[J/OL].农业资源与环境学报:1-14.(2020-06-29).https://doi.org/10.13254/j.jare.2020.0231.

来源 | 农业资源与环境学报
作者 | 张玉、等
编辑 | 万梓薇
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