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湖南省农业厅厕所革命入围企业

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高耗能模式 “水冲厕所+污水处理” 将面临环境严峻考验,该如何解决?

高耗能模式 “水冲厕所+污水处理” 将面临环境严峻考验,该如何解决?

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    水冲厕所给人类的城市化和文明生活带来了巨大的便利,提升了生活质量,但也面临水污染、物质能量不循环、高耗水、高高能等问题、如果在我国广大的农村建立污水管网更是面临沉重的财务负担。


    厕所问题绝不仅仅是生活便利性的问题,更是人类生存环境的问题,我国目前农村污染中,35%~40%来源于畜禽粪便,10%~15%来源于化肥,而50%来源于村镇的生活垃圾与生活污水。


    目前我国只有50%~60%的污水能够处理,即使发达国也只能达到70%~80%。处理不了的部分直接排放,污水处理是世界性难题。我国仅50%~60%污水能够处理,处理不了的部分直接排放,人的疾病80%与饮用水有关。


    这些问题如何解决呢?

 

 


四百万个解决方案

 

 

有一次我看纪录片的时候,一个主持人面对亚马逊热带雨林,正常的表达是:

 

在这片雨林中,有四百万个物种。

 

但他不是这么说的,他说:

 

在这片雨林里,有四百万个解决方案。

 

我当时听了以后,觉得深刻到让我震颤。在残酷的自然演化当中,每一个物种其实都是一种有效的解决方案,不是有效的解决方案,他们就都不存在了。

 

中国地域广大,南北差异,气候差异、贫富差距等原因,如果只有水冲厕所这一个解决方案,那是不符合生物演化多样性的。

 

那水冲厕所有哪些问题,无下水道厕所又具有哪些优势,让无下水道厕所可以适应特殊的环境呢?

 

 

现状

 

 

    目前世界城市化都是沿用欧洲早期城市化的排污模式,较完善的污水管网和现代污水处理厂,这种模式给生活带来了巨大的方便,但是也面临很多的问题,如高耗水、高耗能、物质不能良性循环等等,问题主要三个:

 

(1)污泥问题:即使在污水处理率非常高的一些发达国家,仍然有一半或更多的污泥被填埋。耗资很高焚烧后,很大部分残余物属于特殊固体废弃物,因为混合污水成分复杂,只有很小一部分污泥得到肥料利用。

 

(2)污水管网及处理费用高:欧洲很多早期修建的污水管网进入翻修和高维护期,导致费用不断增加,如德国管网费用已经占到污水总费用的70%。发达国家的小型污水处理厂,污水中的营养盐去除率仍然很低,如果要普及现有最好水平污水处理厂,仍然需要支出巨大费用。

 

(3)处理后污水浓度仍然过高:即便污水处理厂达到目前最严格的排放标准,居民区地表水的污染问题也难以真正解决。

 

(4)物质不能良性循环水冲厕所还会产生水体污染问题。过去在污水处理率不断提高的情况下,我们的水质,特别是城市水体的水质却在不断的恶化。

 

    从个人到环境到社会,实现一个总体的协调,我想这是我们需要思考的一个问题,这儿有一个19年刚刚发表在Nature杂志上的,咱们中国学者发表的一篇文章。

 

    他分析了中国从1955年到2014年氮循环的变化,我们可以看到,是考虑到了化肥,人的粪便,农村和城市的畜禽粪便,包括农业废弃物等等,氮的循环利用。

 

    我们看到从粪便的角度,使用量基本上没有变化,就是说量变化很少。化肥的使用量实际上是在逐年增加的。从营养物质的循环利用的循环率的角度,在60年代,70年代的时候,循环率是在百分之九十以上,这是氮的情况,当然磷也是。随着化肥的量的增加,它有一个对应关系,就是这个循环率,是在越来越下降的。

 

    就是说我们没有把氮还田,实际上氮进到了水体里面,所以有富营养化的问题,这是最新的一个数据。从这可以看出,我们在解决厕所问题的时候,是不是还要考虑更远一点,更长一点的系统和范围。

 

    全国禽畜粪便年排放量已达18.84亿吨,相当于工业废弃物年排放量的3.4倍,养殖场大量的禽畜粪便污水,已与工业废水、生活污水并列,成为水环境污染的三大源头之一。并成为阻碍禽畜养殖业可持续发展的重要因素。

 

    禽畜粪便含有大量的病原体及其他污染物,影响土壤水体、饮用水源危及人民健康,我国目前畜禽粪尿的利用率不高,大中型养殖场,一般不到20%。

 

    我国目前农村的面源污染中,35%~40%来源于畜禽粪便,10%~15%来源于化肥,而50%来源于村镇的生活垃圾与生活污水,中国是使用化肥强度最高的国家,多种复合污染,导致我国水污染恶化、土地贫瘠的状况会越来越严重,最直接最根本的途径是多使用有机肥和农家肥,少用化肥。

 

    人的疾病80%与饮用水有关,央视新闻调查栏目曾经推出的《河流与村庄》节目所揭密的河南省沈丘县黄孟营的癌症死亡之谜,是水污染与癌症关联的最佳佐证之一。

 

    中国疾控中心对淮河流域水环境的研究,2013年6月,首次证实了癌症高发与水污染有直接关系。

 

    中国住建部副部长仇保兴说,“我国城镇化率已经超过50%,国际经验表明,城镇化率达到50%之后,是水污染危机的高发期,也是修复水生态的关键期,一旦错过这个机会,将会付出极为高昂的治理代价。”

 

    目前我国只有50%~60%的污水能够处理,即使发达国也只能达到70%~80%。处理不了的部分直接排放,污水处理是世界性难题。

 

 

现有的办法

 

 

    根据2018年世界卫生组织(WHO)的数据,全世界约有60%的人口(45亿)家中没有卫生厕所或者粪便没有无害化处理,其中,仍有8.62亿人露天排便,未经无害化处理的粪便污染物导致疾病传播、环境污染,造成灾难性后果。

 

    通常厕所污水是利用污水管网系统送至处理中心集中处理,一是占用大量土地、耗费巨大的能量和资源,另外投资大,尤其是对于没有污水排放与收集系统的欠发达地区,短时间很难完成,成本较低的现有替代办法有些不能实用,有些是无法排除臭味且会滋生病菌,用户不用。

 

    2018年11月6日,比尔及梅琳达·盖茨基金会在北京举办“新世代厕所博览会”,比尔盖茨表示,新一代厕所即将问世,将创造数十亿美元的新商机。比尔盖茨自己对21世纪经济报道记者说,2012年对新世代厕所作概念验证,在过去的七年中,盖茨基金会投入了两亿多美元,与合作伙伴共同开发新一代无下水道连接的厕所技术。

 

    比尔及梅琳达·盖茨基金会(Bill & Melinda Gates Foundation,简称“盖茨基金会”)于2011年启动了“全球厕所创新大赛”(reinvent the toilet challenge,RTTC)。

 

    这项由盖茨基金会计划在5年内(2011-2015)投资3亿8000万美元(近30亿人民币)用于该领域的技术研发。

 

    2013年8月,厕所创新大赛-中国区(Reinvent the Toilet Challenge,RTTC-China )在北京正式启动,此次大赛是由北京科技大学负责执行,历时2年,盖茨基金会捐赠500万美元用于新一代卫生设施在中国研发。

 

    2014年“厕所创新大赛-中国区”第一轮方案征集启动,资助总额高达约1300万人民币,“厕所创新大赛-中国区”(Reinvent the Toilet Challenge, RTTC-China)第二轮于2015年1月26日在北京科技大学正式开始启动。

 

    比尔及梅琳达·盖茨基金会组织的中国赛区厕所创新大赛,符合报名参赛条件的厕所技术方案仅几十项,而且很多属于厕所创意,厕所系统复杂,没有进入实用;厕所排放污水中64.9% 渗入地下,35.1%直接排入河、湖等水体,村镇污水排放在主要流域污染物负荷中贡献率超过一半,第三次农业普查结果显示,在全国2.3亿农户中,36.2%的农户使用卫生厕所,39.5%的农户未使用卫生厕所,还在使用路边厕、旱厕等,现有技术储备明显不适于厕所革命的需要。

 

    据《2015年环境统计年报》统计,2015年全国废水排放量735.3亿吨,工业废水排放量199.5亿吨,占废水排放总量的27.1%,城镇生活污水排放量535.2亿吨,占废水排放总量的72.8%。

 

    根据国外经验和我国财力状况,排水管网污水处理系统,要达到欧美城市较高普及率与配套的水平,至少还需几十年时间,既使在下水道普及地区,化粪池粪渣仍有类似旱厕粪便的无害处理问题。

    玻璃钢四池净化系统是利用玻璃钢专用模具,通过人工涂抹增强不饱和聚酯树脂和高强度无碱纤维布成形的玻璃钢三格池及模块化人工湿地组成。具有耐酸碱,无渗漏,强度高,使用寿命长等特点。代替钢筋混凝土现浇、砖混结构的化粪池,施工简便,经济。

 

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工厂生产四格净化系统设备现场

工艺原理:

  四池净化系统是生物生态组合技术,相当于在三格池厌氧生物处理系统的基础上增加人工湿地处理单元,从而进一步提高出水水质,整个系统由四个处理单元构成:前三格池原理与化粪池原理相同;第四格为植物土壤渗滤系统,为一个小型人工湿地,利用填料层的过滤、生物膜的降解、植物吸收、根系微生物的降解作用实现污染物的去除。

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四格净化系统设备图

 

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四格净化系统平面结构图

适用范围:农村单户、联户、景区、村庄、别墅等生活污水治理。

 

安装:四格净化系统的安装三格池安装及人工湿地安装两部分:四格池及玻璃钢人工湿地模块由工厂生产,整体运输至安装现场进行吊装;人工湿地卵石、细砂填料、种植土等现场填装并按要求种植植物。

 

产品优势

①费用低:玻璃钢化设备是采用工厂化、批量化、整体成形生产、体积小,有效容积大,比传统钢砼、砖混结构施工快捷、方便,费用可节省1/3以上。

②省地:玻璃钢设备节约土地开挖面积。

③可靠性高:玻璃钢设备密封性能好,不易因土地沉降变形、开裂。不渗漏,不污染地表水,不腐蚀周边的花草树木,电线电缆。

④耐用:玻璃钢设备采用新型材料玻璃钢制造,耐老化、耐酸碱,使用寿命长达50年以上。

⑤处理效果好:由于在三格池后增加了人工湿地模块,通过过滤、微生物及植物的吸收、降解,更有效地净化水质,一般系统出水可达《农田灌溉水质标准》。

⑥耐压、抗压强度高:玻璃钢设备采用国际50钢材树脂密封、圆柱体形,比多边形,方形抗压强度增加数倍。

⑦无运行管理费用:四格池系统采用埋地安装、无动力、后期无需维护、无需管理。

 

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