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      1. 李子富:基于源分離的廁所污水安全處理

        慧聰水工業網 2021-08-20 09:32 來源:給水排水

        報告從四個方面對廁所污水安全處理處置進行了講解,首先是前言部分,對我國農村戶用廁所以及農村公共廁所的現狀、國家針對廁所改革的指導意見以及我國的改廁歷程進行了介紹,同時詳細介紹了我國農村衛生廁所類型、各類型廁所所具有的特征和適用范圍,通過數據分析對比了1990年和2015年中國衛生廁所狀況。第二部分從農村廁所改革存在問題進行講解。分析了六種廁所種類的安裝量,各種類型廁所安裝、使用以及運維等方面存在的問題。第三部分從基于源分離的糞污資源化處理方面進行講解,對生活水質源管理、各個源頭污水特征定量分析、分地區農村生活污水水質、農村家庭混合污水進水水質、垂直流人工濕地灰水處理出水水質、不同污水水流的處理工藝、源分離資源化處理系統(瑞典模式)進行了講解。最后一部分是結論和建議,源分離污水處理可以有效解決農村糞污處理的出路問題,可以為節水或缺水地區改廁提供了更好的可行方案。其不僅適合于農村戶用系統,也適合于村級糞污及灰水處理系統,同時也適合于城鎮污水管理,但是各個單元技術還需要不斷發展和逐步迭代完善,新技術的開發應用將會為源分離理念的踐行提供更好的機會。

        李子富:基于源分離的廁所污水安全處理

        北京科技大學能源與環境工程學院環境工程系主任、教授李子富

        源分離的概念我在中國講了20年了,2001年第一篇文章介紹源分離概念的時候,是希望整個水系統發生變革,把過去的水處理或者污水處理的理念,變成資源化,當時沒有多少人響應?,F在源分離不是主要問題,資源化是一個引起大家越來越多重視的問題。如何資源化?什么可以資源化?從源分離的角度來看看,污水處理是末端處理,還是收集以后去怎么解決,我們在前面怎么來處理?從綠色能源角度來講,能不能在源頭、在過程中就來實現資源化,而不是僅僅在末端。

        我主要從四個方面來講,首先前言部分,農村中污染最重的就是廁所問題,越來越引起重視,農村的廁所問題有很多,包括最近從2018年底開始,農村農業部負責推進農村廁所改造,非常重視,從2019年1月份的時候,中央政府八個部委聯合發出了這樣一個《關于推進農村“廁所革命”專項行動的指導意見》,包括了農辦、農業農村部、衛健委、住房和城鄉建設部、文旅部、國家發改委、財政和生態環境部,按照這樣的意見,提出有序推進、整體提升、建管并重、長效運行的思路,宏觀上來說是非常好的指導意見,對于農村廁所的改變能起到非常重要的作用,不僅僅是指導意見,對應的中央政府也有巨大的投資,可能大家知道2019年的時候,我們國家是投了70億做農村廁所改造的補貼,2020年的時候,現在初步統計是100億,這只是中央的。根據調研從地方配套,與廁所改造相關的投入大概有900億,實際上2020年的時候大概就是1000億了。

        從廁所改造過去的發展,可以做一個時間軸,最早是20世紀50年代開展愛國衛生運動的時候,包括廁所的改造,但那時候還沒有聚焦到廁所,重點還是控制傳染性疾病。有標志性的就是80年代開展了改水改廁,包括健康教育的“三位一體”,90年代開展了農村改廁工作,這里面有一個標志性的,就是現在推薦的六種農村衛生廁所,是2003年頒布的《農村戶廁衛生標準》頒布推薦六種典型戶廁,到2015年的時候,習總書記就對廁所革命做出了重要指示,當時最早是針對旅游廁所的“廁所革命”,后面對農村的廁所也做出了重要指示,到2017年的時候有一個重要的指示,是在吉林視察的時候提出,后續也有多次針對農村廁所的指示去改進,后面2019年有了進一步的具體推進,而且落實到農業農村部具體推進,2021年又成立了鄉村振興局,專門來做,我們鄉村振興里面有一個核心的,也是把改廁作為一部分工作。

        基于衛生戶廁的標準,基于當時的情況推薦的是六種:三格化糞池式、雙甕漏斗式、雙坑交替式、三聯沼氣式、糞尿分集式、傳統下水道水沖式廁所。據統計,從2005年到2015年衛生廁所覆蓋率是從50%多到78.5%,為什么寫到2015年,2015年是聯合國千年發展目標的統計年,當時全世界的目標是77%,我們剛剛超過世界的平均水平。但是2015年全世界范圍內目標并沒有實現,最終實現的只有67%,說明當時目標定的太大,也說明了改廁是非常艱巨的。

        由于問題沒有解決,所以聯合國又提出了2015年后的可持續發展目標(SDGs),到2030年要實現全世界范圍內人人享有衛生安全的廁所,即要求糞污要得到安全處理,這個目標更難更艱巨。

        針對這些問題我們怎么去解決呢?根據我國現狀,從推進的六種廁所情況看到,大家的喜好度差距還是很大的,由圖1可以看出,這六種增長最快的是最下面三格化糞池和最上面完整下水道水沖式,由圖2可以看出,2015年擁有三格化糞池和完整下水道的比較多,統計數據里還有其他類型,就是有別于這六種基本廁所以外,已經超過了20%,比例也很高,雖然三聯沼氣池的比例比較高,但由于農業部不支持戶用的沼氣廁所,而且家庭養殖有很多的限制條件,導致這種戶外沼氣池的使用量是在下降的,之所以比例還很高,是因為當年在農業部的推動下比例很高,目前還有一定的使用比例,但總體趨勢上是在穩定下降的。

        李子富:基于源分離的廁所污水安全處理

        圖1 2000~2015年中國農村六種無害化衛生廁所年安裝量

        李子富:基于源分離的廁所污水安全處理

        圖2 2015年中國農村六種無害化衛生廁所及其他衛生廁所安裝量

        基于此,農業農村部組織編寫了用的最多的兩種農村廁所類型的國家標準,一個是《農村三格式戶廁建設技術規范》(GB/T 38836-2020),另一個是《農村集中下水道收集戶廁建設技術規范》(GB/T 38838-2020),第一個是經過儲存(原則上60天)以后,然后資源化利用。另一個村鎮集中下水道收集系統,實際上采用的是像化糞井的模式,停留時間很短,把液體部分處理,然后沉淀物會根據情況考慮處理、處置,還是回用。

        村鎮集中的也建了很多,這個案例是我和中科院北方農村中心去調研的(見圖3),采用了地埋式的處理系統,普遍存在欠缺長期穩定安全運行和后續維護的措施和費用,單戶的情況可以采用化糞池加上污水處理單元,完全可以采用自然的方法,這也是全世界都在推進,但我們的農村區別于歐洲的農村,管理和建設怎樣協調和平衡,怎么去解決問題,集中的從處理角度比較好解決,但也存在著管線、管網收集的問題,這也是需要考慮的。

        李子富:基于源分離的廁所污水安全處理

        李子富:基于源分離的廁所污水安全處理

        圖3 村鎮集中下水道收集戶廁示意

        綜合起來,針對目前現狀,還面臨著很多問題,如

        三格化糞池廁所配套設備需要完善;

        這些問題對農村環境真正意義上根本性的改善都是挑戰。

        我們怎么解決這些問題呢?污水是可以分成不同的水流,這些水流的水質是有區別的,如水量和里面的污染物濃度,如果采用分質的收集方式會有很好的效果。建設部《分地區農村生活污水處理技術指南》上面要求的COD是高的是450,至少是300,但是如果是做PPP項目或者是政府簽的時候都是按照最高值的,這也導致很多隱性的浪費,因為負荷算的高,實際水沒有那么高。如果受困于脫氮除磷,為什么不能從源頭進行分流呢?脫氮的問題的試驗我也做了很多年,在德國就做了,如果分流的時候,把灰水單獨拿出來,這個數據很簡單,直接采用垂直流濕地就完全實現氮非常低的濃度,就可以達標,后面的問題就能解決了?;宜鉀Q了,那黑水怎么辦,可以采用組合的方式,通過同質化的去處理,類似的污水水流進行綜合治理是可以考慮的。

        這樣的話,可以實現不僅僅是水的回流,現在強調資源化其實是講了水的資源化,而沒有考慮到營養物質的資源化。通過定量分析,如果采用分流飲用水可以節約,資源也可以得到回收。目前聯合國也在推進城市全域衛生廁所設施這個概念,希望以城市來帶動周邊農村實現人人享有衛生廁所的這樣一個目標,如果把所有的污水都進去的話,就可以實現水的回用,但是很難實現其他物質的回用,大量的文獻表明回用幾乎是零,這是我們需要考慮的。從全世界范圍內針對這樣的資源化處理設施都是缺乏的,糞便怎么清掏處理也都沒有形成產業化的方式,未來我們在資源化上怎么樣去做我們新的裝備,在這方面怎么去開發一些具有創新意義,能夠實用的技術,這也許是我們未來的商機,未來希望通過源頭的控制實現資源化和環境保護的多重效應。

        沖洗水量和沖洗效果的平衡;

        水資源短缺地區的管理維護;

        村鎮集中下水道收集。

        這些問題對農村環境真正意義上根本性的改善都是挑戰。

        我們怎么解決這些問題呢?污水是可以分成不同的水流,這些水流的水質是有區別的,如水量和里面的污染物濃度,如果采用分質的收集方式會有很好的效果。建設部《分地區農村生活污水處理技術指南》上面要求的COD是高的是450,至少是300,但是如果是做PPP項目或者是政府簽的時候都是按照最高值的,這也導致很多隱性的浪費,因為負荷算的高,實際水沒有那么高。如果受困于脫氮除磷,為什么不能從源頭進行分流呢?脫氮的問題的試驗我也做了很多年,在德國就做了,如果分流的時候,把灰水單獨拿出來,這個數據很簡單,直接采用垂直流濕地就完全實現氮非常低的濃度,就可以達標,后面的問題就能解決了?;宜鉀Q了,那黑水怎么辦,可以采用組合的方式,通過同質化的去處理,類似的污水水流進行綜合治理是可以考慮的。

        這樣的話,可以實現不僅僅是水的回流,現在強調資源化其實是講了水的資源化,而沒有考慮到營養物質的資源化。通過定量分析,如果采用分流飲用水可以節約,資源也可以得到回收。目前聯合國也在推進城市全域衛生廁所設施這個概念,希望以城市來帶動周邊農村實現人人享有衛生廁所的這樣一個目標,如果把所有的污水都進去的話,就可以實現水的回用,但是很難實現其他物質的回用,大量的文獻表明回用幾乎是零,這是我們需要考慮的。從全世界范圍內針對這樣的資源化處理設施都是缺乏的,糞便怎么清掏處理也都沒有形成產業化的方式,未來我們在資源化上怎么樣去做我們新的裝備,在這方面怎么去開發一些具有創新意義,能夠實用的技術,這也許是我們未來的商機,未來希望通過源頭的控制實現資源化和環境保護的多重效應。


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