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谨防“二次厕所革命”:城市污水处理系统不适用农村,源头资源化模式可大规模复制!

谨防“二次厕所革命”:城市污水处理系统不适用农村,源头资源化模式可大规模复制!

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据统计,厕所污水中总氮总磷贡献率占农村生活污水污染物总负荷的84%以上,即使经三格式等技术整治后的农村厕所,也仅仅是负荷削减效率低。加上厕所排放废水中64.9%渗入地下,35.1%直排入河,早已成为水环境污染的主要来源之一。
早在2008年,中国科学院生态环境研究中心研究员范彬就曾受住建部委托,编制全国村镇污水治理规划,这是他第一次摸清全国农村污水和垃圾情况。
次年,范彬推动成立了全国第一个县域农村污水治理综合示范区域,也就是被人称道的“常熟模式”。该模式实现了全县统一规划、建设、运行和管理,最终达到厕所整治、管理维护、达标排放的效果,后被住建部在全国100多个县推广应用。
继“常熟模式”之后,范彬和他的科研团队继续攻坚克难,试图从源头解决问题——资源化的区域污染综合治理模式。
那么,这种模式是否具有复制性,是否能够普遍解决我国广大农村的生活卫生及污染问题?其成本和管理问题如何解决?未来我国农村厕所革命的方向是什么?农村改厕如何统筹发展,从而避免“运动式”治理成为亟待解决的难题?带着诸多问题,记者日前专访了范彬教授。

 

 

缺乏系统的顶层设计

 

 

记者:在您看来,当前乡村改厕后续管理中普遍存在哪些问题?应该如何改进?

 

范彬:目前党中央国务院都很重视乡村厕所革命或人居环境整治,变化可喜、进步巨大。当前最突出的问题是缺乏系统的顶层设计。

 

一是在技术上要有系统思维,不能就厕所而论厕所,要综合考虑从家庭到社区到环境的系统问题,要综合考虑农村生活和生产中的所有污染问题,这些污染问题空间交错、主体一致、性质相似或相容,还要综合考虑基础设施建设和建设后的运行维护问题。

 

二是要在空间尺度上有系统性思维,最适宜的系统是在县域的尺度上进行规划,这样才能既因地制宜、满足多种需求,又能通过社会化的、批量性的、标准化的实施降低建设与运行成本。

 

三是要在时间尺度上有系统性思维,我国各地发展参差不齐,并且多多少少都与现代化有差距,厕所革命的最终目标是现代化。各地迫切需要从现在开始就规划好通往现代化的厕所革命之路,这样才能不浪费非常宝贵的投资。打造百年工程可以分几步走,但不能每隔几年都重来一次。

 

 

城市污水处理系统不适用农村

 

 

记者:农村改厕以来,很多专家都建议完善农村下水道管网来作为解决改厕后续清掏污染等问题的根本措施,但您提到乡村厕所革命和污水处理三原则:管道能不建就不建,能少建就少建,建不好还不如不建。应该如何理解?

 

范彬:目前城市里所使用的常规生活卫生和污水垃圾处理的系统,是普通人能感知的唯一现代化的系统,也是绝大多数专业人士在学校所学的唯一技术模式。如果都用这样的技术去实现我国乡村环境基础设施与服务的现代化,总投资要8万亿元,每年的运行成本要4000亿元。

 

 

 

水冲+下水道的排放模式用在城市已经是一条积重难返的不归路,用在乡村还有更致命的缺点。乡村居住分散,因此铺设管网的户均成本要比城市高得多,所以常规的排水管道在农村要尽可能少建。我国的现实状况有个怪圈,因为太贵就追求低成本,因为低成本就演变成粗制滥造。排水管道属于寿命期很长(约70年)的基础设施,又是地下工程,一旦使用中出了大毛病,返修的成本比新建还贵,因此质量必须放在第一位。

 

农村非要搞污水处理,最佳的方式是分散污水处理。作为一个专门从事分散污水处理研究的人,我通过这么多年的调查和实践,深刻地认识到,分散污水处理是个很困难的事情。目前我国农村人口都是潮汐式的,平时在外面打工,节假日又都一涌而回,这种水质水量的波动是当前的生物处理方法根本不能适应。

 

 

还有,我国有广大的北方及高山寒冷地区,分散污水处理在10℃以下完全不可行。希望在农村厕所革命中要解放思想、实事求是,同时要大胆创新,走出一条我们中国人自己的道路,也为世界厕所革命提供一套中国方案。

 

 

源头资源化模式可大规模复制

 

 

记者:源头资源化的区域污染综合治理模式您是如何构想出来的?

 

范彬:源头资源化的区域环境卫生与污染综合治理模式是借用了当今负压排水的先进技术,更多的是受我们老祖先几千年的农耕实践所启发。在水冲厕所和化肥没有普及之前,我们中国人秉承道法自然的理念,发展出一套田园循环的文化——人畜排出的粪尿用作肥料,打出的粮食滋养人类。粪尿、餐厨垃圾、秸秆等都得到充分的资源化利用,农村根本不存在污水和垃圾的问题。

 

这本是最聪明、最生态的做法,比西方哲学高明了许多。今天我们有条件把厕所革命这件事用中国老祖宗的思维重新设计一下,用很成熟的科技手段打造一个现代化的米田共系统而已。

 

记者:源头资源化的区域污染综合治理模式与常规的卫生系统有何具体区别及优势?是否有大规模复制的可能性?

 

范彬:水冲厕所+管道排放的常规卫生系统的最大贡献,是它使用的便利性符合现代人的要求。它的缺点是牺牲了环境性,技术上有3个漏洞:

 

一是需要用大量的水冲刷管道;

 

二是混入大量水后,粪尿便失去了作为肥料的利用价值,浪费了肥料资源;

 

三是混入粪尿的生活废水排入环境,带来污染问题。

 

人类所发明的污水处理系统,只给第3个漏洞打上一个表面上的补丁,并不能从根本上解决问题,同时这个补丁的经济成本还很高。

 

我们所提倡的源头资源化实际上是一个组合的方案,针对不同发展阶段、不同地理气候的乡村设计了不同的技术包,其中替代水冲厕所的可持续发展方案是负压水洗厕所,它也是一种管道化排放的厕所,卫生性、舒适性和便利性完全符合现代人的标准,区别在于负压水洗厕所每次清洁用水量只有水冲厕所的十分之一,因此有着巨大的优势:

 

一是如果把混入很少水的厕所废物单独收集(在我们的设计中,把厨余垃圾粉碎后也收入这个系统),就可以用作肥料,变废为宝,并且因此省却了昂贵的污水处理需求;

 

二是节约了宝贵的清洁用水;

 

三是投资成本可以降低40%,运行成本降低60%,总体上用一半的钱就可以实现我国乡村环境基础设施和服务的现代化。目前在技术上已经相当成熟,完全可以大规模复制,让干旱和寒冷地区的乡村居民看到现代化生活卫生的曙光。

 

 

记者:尚在脱贫攻坚的贫困地区、经济欠发达地区农村户厕改造如何推进?

 

范彬:我们倡导在贫困地区通过“两步走”实现厕所革命。

 

第一步是投入3000~5000元/户,打造准现代化的环境卫生系统,主要采用无管道的厕所等户内设施,结合有组织的清扫维护与资源化处理利用的公共服务,使发展中的村庄也建成现代人能够接受的生活卫生系统。虽然排放和清扫还需要用到较多的人工,但卫生性、舒适性、环境性都有保障。

 

第二步是在经济条件具备后,采用负压源分离的技术对室内和室外的收集系统进行改造,大约增加1万元/户的投入,而原有的资源化处理利用的系统则不需要重复投资。

 

 

谨防“二次厕所革命”

 

 

记者:农村厕所革命实施至今,有哪些值得一提的经验教训?

 

范彬:我们本可以也发明一套机械化的系统来实现环境卫生与粪肥利用的现代化,但是从西方拿来的水冲厕所和化肥工业打断了这一道法自然的闭合链条。现在有些地方,比如青海西宁某地因为上级要求,没有污水也要建污水处理厂。

 

我做了多年的污水处理,到头来发现这是一条死胡同。我们今天所做的,只不过是在前人工作的基础上亡羊补牢,希望不要太晚。在这方面,西方人的教训很深刻。一旦用上城市下水道式水冲厕所,就只能一条路走到黑。所以我们到处呼吁,希望我国的厕所革命不能演变成水冲厕所的运动。

 

记者:据我所知,目前很多地方已经出现了“二次厕所革命”,鼓励农户“旱改水”,农户认同度普遍很高,甚至是迫不及待。为了避免资源浪费,出现“二次厕所革命”的现象,还需在哪些方面努力?

 

范彬:这种“二次厕所革命”是个令人心痛的事情。我能够理解农村人对于现代化生活有多么渴望。如果乡村改厕还是遵循以前的改厕模式,那么未来几年内势必会引发“二次厕所革命”,进而造成人力、物力和财力的极大浪费,也会引起农民对反复改厕的反感。

 

我不知道你说的这个地方有没有把“旱改水”做成功,但改水后的排水和污水处理问题绝对不是他们可以完成的任务,除非他们那里可以不要考虑排水和污水处理问题。建议类似的地方认真考虑两步走的现代化方案,或者加大投入和让村民分担责任,一步建成负压水洗的资源化厕所系统。

 

 

精细化管理是关键

 

 

记者:“常熟模式”一定程度上借鉴了日本经验,日本的污水处理有哪些方面值得借鉴?

 

范彬:我国应尽量避免走末端处理的乡村污水治理道路,但对于已经走上这条路又难以回头的地方,仍然需要给它一个出路。

 

在末端的分散污水处理方面,日本通过国家支持,创立了一种户用型一体化污水处理器的模式,这种模式最大的优势就是无须铺设公共下水道。结合高质量的制造、建设与运行技术,日本使农村污水处理基本上达到城市的水平,代表了当前分散污水处理的世界水准。但这套系统很贵,并且在寒冷地区还不适用,因此日本农村污水处理的普及率也就是60%左右。

 

数年前,我苦于国内装备制造技术的落后,推动相关方面引进生产线并协助在江苏常熟市建立了一套技术与管理的体系。日本分散污水处理的成功经验不仅是有合格的装备制造技术,最关键的是贯穿各个环节的是精细化管理,这在我国却是任重道远。虽然可以引进生产线,但政策体系、规划设计、施工安装、运行维护的系统只能依靠我们自己来建立。

 

我国乡村环境卫生的文明发展程度还很低。目前,我国尚有约1/4的农村家庭没有起码的厕所,有约2/3的农村家庭在室内卫生环境方面没有达到现代化水准(需要到室外如厕),安装了水冲厕所并且污水排放又能满足环境标准要求的估计不到5%。如果按现代化+可持续发展的标准,目前还是空白。

 

 

农村改厕的“如皋实践”

 

 

中国科学院生态环境研究中心——乡村环境卫生研究团队自主研发,在江苏省如皋市东陈镇杭桥村建立起第一个面向资源化的乡村环境污染综合治理示范工程,其中的改厕工程试点完成后,该村的环境卫生得到了大大提升。

 

今年52岁的刘国兰当上了环保志愿者,这源于村里来了一个博士团。他们一行12人,深入乡村腹地,开展田野调查,将农村改厕、垃圾、污水统统纳入乡村治理方案。

 

仅仅一年多的时间,距离刘国兰家门口咫尺之遥的荒地如今绿意盎然,成为资源化中心的试验田,负压泵房、资源化处理槽以及管道滴灌施肥的3亩农田。

 

这是由中国科学院生态环境研究中心——乡村环境卫生研究团队自主研发,在江苏省如皋市东陈镇杭桥村建立的第一个面向资源化的乡村环境污染综合治理示范工程。

 

 

负压马桶用水量仅0.5升

 

 

首批科研试点是杭桥村14组的20户人家,刘国兰家也是其中之一。

 

2017年3月,中国科学院生态环境研究中心研究员范彬带领科研团队来到杭桥村,此时,该村已于2008年全部完成三格式化粪池改造。

 

杭桥村党支部书记薛建告诉记者,从2006年开始,在政府的推动下,村里陆续开始改厕,2010年时,在三格式化粪池基础上进行四格式化粪池改造,多了一格黄沙和石子过滤,但因成本过高,效果不明显,最终只改了20多户。

 

刘国兰家的旱厕跟随村里改厕运动被“搞掉”之后,厕所搬进了三层洋楼内,装上了抽水马桶,只是粪污积满后溢出,她必须自己进行清掏。

 

令人忧心的是,改厕完成后个人环境卫生提升了,但村容村貌仍未得到明显改善。村中仍有65%的厕所污水直排入河,整村的厨房污水、洗涤污水和小规模家庭养殖污水全部就近排入周边明渠或田地,生活垃圾和秸秆则随意丢在路边,“风一吹垃圾飞满天”。

 

2017年10月,刘国兰家厕所开始二次改造,她将负压马桶装在她所居住的二楼,将二楼原来的三格式化粪池的抽水马桶放在了一楼。外观看起来,两个马桶并无差别,冲水时,负压马桶声音略大。

 

不过,负压马桶仅仅需要一纸杯水(0.5升)就能冲洗干净,用水量仅是普通抽水马桶的十分之一,并且因负压管道压力作用,没有马桶反味的困扰。

 

 

后期维护精准简单

 

 

另外,刘国兰不用再清掏化粪池,粪污被负压管道收集至负压泵房,经过滤后流入资源化处理槽,经处理的粪污变为氮磷达标的有机肥由滴灌管道还田施肥。“整个过程形成闭合链条,没有污染,没有浪费,资源得到高效利用。”中科院生态环境研究中心助理研究员钱婷婷表示。

 

“由于三格式化粪池混入了大量水,粪便被稀释,经发酵后的粪渣氮磷浓度达不到肥料标准,肥效不稳定,往往被农户舍弃,甚至不如旱厕的粪便还田率高。”科研团队中负责设备研发的博士生施云鹏解释称。

 

除此之外,后期维护则基本不需要专人看护,每户马桶中安装的负压排污阀和GPRS在线式负压控制器,使得技术人员通过手机App即可监控设备运行情况。“如有用户保修,能立刻找出问题,及时维修。”他介绍说。

 

相比粪污之类的黑水,日常生活中70%的废水属于灰水或清灰水,比如洗澡洗菜洗衣等生活用水,值得注意的是,灰水和黑水的处理是截然不同的,分开处理成本会低很多。


 

“由于灰水本身氮磷含量很低,完全可以利用大自然本身的消纳能力,我们设计将灰水管道延伸至每户自家后院,经过去渣隔油池的过滤,可自然沉降或灌溉植物。”钱婷婷介绍,在城市则是黑灰水集中至污水管网,最终污水处理厂处理废水量巨大。

 

并且,负压管道直径仅50毫米,无需深埋,遇到乡村复杂地形可壁挂,其建设成本仅是城市地下管道的三分之一。

 

 

村民支付意愿有待提高

 

 

然而,设备再先进,方案多周详,如果村民不认可,则难以成行。

 

施云鹏曾在试验期为一位独居老汉将旱厕改为三格式化粪池,没多久就被老汉砸了,“还是习惯旱厕,施肥更方便。”

 

为了更新村民观念,争取认同,范彬的研究团队挨家挨户做工作。老家就是如皋本地的杨丽君深有体会,“老年人会觉得改厕和自己没什么关系,年轻人支持率更高一些。”

 

在杨丽君家里,有政府改造的三格式化粪池也保留了原来的旱厕,父母用旱厕,她回家用马桶,清掏化粪池的次数则取决于她回家的频率。

 

比习惯现代化如厕方式更难改变的是,村民愿意为此支付费用。

 

范彬介绍,科研试点的资金全部来自科研经费,厕所、污水和垃圾都包含在内,投资成本约为15000元/户,运行成本只需大约200元/户/年。

 

科研团队也对村民进行了支付意愿的调查,后期是否愿意为此支付费用,结果是“一个看一个”。

 

即将在杭桥村开展的二期项目将覆盖全村500户村民,从科研试点到系统工程并不容易,第一关就要解决资金问题。

 

范彬认为,改厕应从立法上予以厘清各方责任,明确中央政府、地方政府、社会、个人应该承担哪些责任,现在政府都是无限责任,事实上,政府只能承担有限责任。政府一方面要加大在农村的投入,落实以城带乡、以工补农的政策,另一方面还应通过立法和宣传教育,让得到优质服务的村民尽自己的义务。

 

“改厕最终改善的是老百姓的生活质量,但问题是老百姓没有把它当成自己的事,这无形中几乎增加了百分之二三十的成本。”范彬表示,富裕后的村民迫切需要提升生活水平,因此他们有支付能力,也应该主动积极地支持、配合这项工作。