生態衛生——一種可持續排水方式
【谷騰環保網訊】編者按：黨的20大報告中有關生態文明建設表述：“尊重自然、順應自然、保護自然，是全面建設社會主義現代化國家的內在要求。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展”。這一高屋建瓴的可持續發展戰略實則是對“天人合一”之祖先睿智的繼承和發揚。基于這一理念，糞尿返田之傳統農業習慣顯然是應該持續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文明而不是所謂的陋習。確實，糞尿返田是生態文明中最基本的要素！如果這個習慣被廢棄，生態文明建設恐怕將成為一句空話，因為生態的本意就是循環。以現代文明審視糞尿返田，其中確實含有一些不衛生的因素（表現在病原菌傳播疾病）。然而，并不能因為這一“瑕疵”而完全否定其在生態循環方面的主流作用。實際上，這一“瑕疵”完全可以借助簡單技術手段加以解決。20年前歐洲提出的“生態衛生”概念其實就是一種有效解決方式，盡管它的應用范圍較適合新農村建設。在20大報告有關生態文明建設新的表述情況下，有必要將生態衛生概念予以回顧，以期引起國人對農村污水資源化利用的重新思考。
前言
我國現如今經濟高速發展、城市化進程不斷加快。作為一個發展中國家，我們不斷向西方發達國家學習借鑒。但是在學習和借鑒的過程中也存在一些問題，例如，全盤否定我國現存傳統生活習慣，即便其中存在很多符合可持續發展的成分。所以，我們應該做到認真總結我國傳統生活習慣中精華部分，使廣大農村地區在結合自己傳統習慣中也符合生態衛生的要求。
“生態衛生”（Ecosan-ecological sanitation）是一種在生態和經濟上均體現出可持續性特點的污水管理與衛生系統，旨在促進現有污水/廢物的收集、處理系統向著可持續“循環經濟”方向發展的全新生態經濟理念，與可持續發展的經濟戰略模式息息相關。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產物作為原材料加工再利用，并成為生態圈中物質流和能量流閉合循環中的一部分。
生態衛生概念產生的背景
目前全球存在著可用水資源缺乏、環境污染等問題，這使得水危機和生態危機有嚴重惡化的趨勢。現在在全球范圍內存在著污水未經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“生態衛生”這一概念來維護城鎮衛生系統。
在歐洲，許多國家響應歐洲提出的生態衛生這一概念。生態衛生不同于傳統衛生工程系統收集、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、循環利用。以我國為例的發展中國家城鎮、小城市及廣大鄉村地區的傳統衛生習慣中還帶有原始生態的特點，這一方案的提出肯定了我國現存傳統習慣中符合生態要素的事實，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（IWA）已成立專業組對其進行研究。
傳統污水管理系統的缺陷
傳統衛生、污水處理系統可用圖1來描述。無論是發達國家還是發展中國家，大多數都采用集中式污水處理系統，即，通過污水管道收集污水，然后經市政污水處理設施集中處理后排放。但這種處理方式并不滿足生態和經濟的可持續發展需要。據估算，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對于發展中國家來說，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，使得傳統意義上的衛生設施，如，廁所和化糞池的效果不盡如人意。且由于傳統集中式污水處理系統處理方式，導致糞便中有用營養物和微量元素僅有一小部分回流到農田中，絕大部分都會流失或進入到水循環中，這種情況會直接破壞土壤肥力。為了食物供應對土壤所需的要求，不可避免地需要耗費大量能源和不可更新礦物資源（磷礦）來生產化肥。這也導致了大量資源不必要的浪費。在發達國家中，經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。由于經處理后的污泥中重金屬（如，鎘）和其它有毒物質（如，多氯聯苯，PCB）濃度較高，歐洲地區已開始限制剩余污泥返回農田。
實際上，集中式污水收集、處理系統不過是末端治理，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，使生活廢料轉移至水循環中。這便是引起環境破壞和衛生危害的根源。
生態衛生系統
1 概念
生態衛生是基于對物質與能量流的考慮，適應于當地條件的生態經濟上可持續的污水管理系統。這是一種新的物質處理/循環理念，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。從污染物產生源頭以物質循環方式處理廢物，實現污物“零排放”。
生態衛生系統可以恢復從人體排出的營養物當量與生產農業作物所需營養物當量量之間的平衡，即，生態衛生是系統內部物質流（水、營養元素）等的閉合循環，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。保證水經濟利用和最大限度重復利用，達到地下水回灌等目的。
2 生態衛生系統——分散式污水/廢物管理系統
可從病原菌滅活和人糞尿養分再利用中獲取最大的生態衛生效益，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。
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、糞未經分離的沖廁水。灰水所占污水體積很大但養分含量低，黃水和棕水中含有大量的養分。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；排泄物中所含養分以氮、磷、鉀為主，其中80%以上的養分均存在于尿液中。
因此可以根據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，稍加稀釋或不經稀釋直接應用在農業生產中。傳統便器將糞、尿混合收集后再處理，會造成尿液被糞便污染，導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業生產中，這會導致不必要的資源、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。灰水發展前景非常廣闊，可利用膜技術對其進行處理后再加以利用，也可經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進水垂直流動式人工濕地，而不適用于人口密集的地區。
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分，因此，可以將其循環利用，施于農田。但由于糞便中也含有很多致病微生物，如，腸道寄生蟲，所以，需要經過脫水與穩定停留（預堆肥階段）（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田。
具體棕水處理設施可采用“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、糞未經分離的沖廁水。是目前集中式污水收集、處理系統的主要處理對象。可采用真空——沼氣發生系統對其進行處理，回收其中能源與養分。黑水經過真空廁所等裝置進行收集后，在沼氣發生罐中進行高溫厭氧發酵。產生的沼氣可用于發電，殘留物再加處理后可用做農肥。
2.5 黑水/棕水—灰水循環再利用工藝
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。灰水采用生物與膜技術處理，黑水/棕水經回收、固液分離和膜處理，處理后的水可以再次利用，可以滿足工藝經濟技術上的可行性，適用于水資源缺乏地區。工藝流程見圖5。
分散式污水管理系統可大大改善現有污水處理系統實現水和養分回收利用，達到污水/廢物零排放，最終得到良好的社會經濟生態效益。
生態衛生應用前景分析
生態衛生是改變現有生活與環境污染狀況的一種新的可持續發展理念。雖然在歐洲和非洲一些國家已經取得了一些成功，但是要達到全社會對生態衛生的重視，理解公共衛生與農業收成和經濟效益之間的關系還需要很長的路要走。
中國有超過1 000年使用農家肥的習慣。歐洲一些國家看到我國發展和完善生態系統的可行性，征集世界各地經驗在我國的一些中小城市尋求和實施生態衛生系統或分散污水處理系統的合作。
生態衛生應納入我國社會經濟可持續發展的主要課題，并應作為“小康”建設工作的一項內容來加以推廣。結合我國的衛生、環境、能源、區劃、農業及經濟開發的需要，可建立起一個強大的中國生態衛生產業。
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