鄉村廁所關鍵技術研發提升人居環境水平

文/張亞雷 同濟大學

小康不小康，廁所算一樁。習近平總書記在不同場合多次強調要堅持不懈推進“廁所革命”，努力補齊影響人民群眾生活品質短板。為改善農村人居環境，國家陸續出臺了一些政策和措施，《鄉村振興戰略規劃（2018—2022年）》和《農村人居環境整治三年行動方案》均明確提出到2020年全國農村改廁衛生廁所普及率達到85%。

近年來我國農村改廁工作取得了顯著成效，但仍存在廁所建改模式單一且偏離生態鏈過程、廁所排泄物處理資源化程度低、核心設備成套化水平低、標準與質量控制體系不完善、長效管理體系不健全等問題，亟需構建以排泄物全過程生態鏈為導向的鄉村廁所系統建設、改造理論方法與技術體系。進一步解決當前鄉村廁所技術革新與產業升級所面臨的關鍵科學與技術問題，特別是應對諸如新冠肺炎疫情等突發公共衛生事件的能力。

研發應急移動廁所產品 服務戰疫一線

面對突如其來的新型冠狀病毒感染的肺炎疫情，項目組積極響應科技部 1月29日通知精神，系統梳理已有技術成果，在堅持做好疫情防控的同時，迅速開發適合此次疫情防控的應急產品和裝備，組織編寫發布清潔消毒技術規范，助力一線疫情防控。

2月4日，項目組接到了武漢建設方艙醫院亟需移動廁所的信息，迅速協調項目參與單位上海華杰生態環境工程有限公司，15天內為武漢、仙桃等地的方艙醫院提供應急移動廁所300余臺，后續又為武漢、隨州廣水、潛江、北京、上海、昆山、江陰、蘇州、常熟等地的高鐵站臺、高速道口等疫情防控一線提供應急移動廁所300余臺，使用效果優良。

此次提供的裝配式應急移動廁所，集成了造型構建技術、節水節能技術、清潔消毒技術、通風除臭技術等創新成果，由模具一次性注塑成型，堅固耐用重量輕，可視需求移動設置；墻板光滑易保潔，符合衛生要求；內部設施簡潔實用，在便器底部接有排污管的同時配有儲糞槽，滿足應急情況下將排泄物集中消毒處理的要求，能有效防止病毒通過糞便傳播。

鑒于新冠肺炎疫情爆發凸顯的公共廁所建設改造與清潔消毒的短板，同時為了實現廁所設施和廁所安全運維同步到位，做好應急移動廁所的清潔消毒，保障使用者的安全，項目組根據疫情防控一線的實際，結合標準化工作的需要，迅速成立了標準編寫組，在文獻調研、專家咨詢、實地調研基礎上，起草編寫相應的清潔消毒技術規范。

經過三天兩夜的奮戰，2月7日，項目組緊急起草的《新型冠狀病毒感染的肺炎疫情隔離救治區水沖式移動廁所清潔消毒技術規范》（Q31/0114000176F003-2020）通過上海市市場監督管理局備案正式發布執行。該技術規范針對新冠病毒感染的肺炎疫情隔離救治區應急移動廁所的使用運行管理過程，提出了使用者防護、清潔人員清潔消毒、糞污收集轉運過程防控等三方面的操作指南，充分保障如廁人員、清潔人員及糞污轉移過程中工作人員的安全，滿足新型冠狀病毒感染的肺炎疫情隔離救治區安全防疫的需要。

在此次抗疫阻擊戰中，該技術規范隨著應急移動廁所共同在方艙醫院中發揮了重要作用，填補了突發公共衛生事件公共廁所領域的空白，對武漢市十余家“方艙醫院”救治區火速拼裝的大量移動式廁所以及全國的移動式廁所防止病毒傳播均發揮了重要的作用。

項目組在云南省云龍縣開展廁所科技扶貧示范建設（左：周雪飛教授帶隊云南云龍縣調研；中：云南云龍縣永安村委授予項目組“助力脫貧 攜手小康”感謝牌； 右：建成后的示范戶廁）

項目組研發的應急移動廁所及標準（左：應急移動廁所；右：上海市企業標準《新型冠狀病毒感染的肺炎疫情隔離救治區水沖式移動廁所清潔消毒技術規范》）

示范戶廁效果圖

“鄉村廁所關鍵技術研發與應用”項目通過應急廁所產品研發及標準編制，對新型冠狀病毒肺炎及全球其他重大傳染疾病疫情防控提供支撐，有效帶動了相關領域技術進步和科技創新整體水平提升，促進了產學研協同創新。

全產業鏈布局 為廁所革命提供科技支撐

科技部按照“全產業鏈布局，一體化組織實施”的思路，以村鎮綠色發展為主線，針對不同規模不同特點的村鎮，以建設綠色宜居村鎮為導向，設置了“十三五”國家重點研發計劃“綠色宜居村鎮技術創新”專項，其中由同濟大學牽頭承擔的“鄉村廁所關鍵技術研發與應用”項目，因地制宜，系統開發廁所建設實用性技術。該技術重點解決廁所黑水、黃水、褐水處理和污水回用、節水和節能技術，集成具有衛生、節水或污水再生利用功能的廁所系統建設及改造提升技術。

目前，“鄉村廁所關鍵技術研發與應用”項目已形成具有自主知識產權的核心技術設備與成套化裝備。據項目負責人周雪飛教授介紹，廁所污染物的收集、貯存、運輸、處理、處置、利用等過程的生態鏈工程，集成環保、節水、節能型戶用與公共廁所，實現廁所革命的關鍵技術集成與應用，經濟、社會、環境效益顯著，可為國家鄉村振興戰略與農村人居環境改善提供強有力的科技支撐。

以問題為導向 開展改廁推進技術攻關

“鄉村廁所關鍵技術研發與應用”項目于2018年12月啟動實施。一年多來，項目負責人周雪飛教授帶領研發團隊，深入典型農村地區開展系統的調研，對各地農村廁所改革的技術需求、工藝類型以及改廁模式進行了梳理，進一步明確了改廁推進過程中存在的問題。在此基礎上，項目組以問題導向，全力開展廁所技術攻關。目前已在鄉村廁所黑水處理技術、糞尿資源化技術、尿便分離式生態旱廁、裝配式生態廁所、可資源化衛生廁所等方面取得重要進展。

典型案例1：廁所技術示范助力云南省云龍縣脫貧過程人居環境提升。在國家級貧困縣云南省云龍縣，為當地廁所革命提供了改廁技術規程，并捐建了永安村公廁和戶廁示范項目，保障當地脫貧過程人居環境有效提升。

FB-FAST 固定床生物濾罐

示范公廁效果圖

永安村是云龍縣深度貧困村，全村總面積35.74平方公里，850戶共2291人；下轄12個自然村，均在山地上。為了解當地廁改情況、幫助完成廁所革命目標，項目組分別于2019年1月和3月先后兩次深入村組實地考察，并組織當地農戶、村干部等召開了多場座談會。調研發現，當地原有廁所稀少，廁改主要存在建設資金困難、糞污資源化程度低、缺乏科學設計指導等問題。針對這些問題，項目組在周雪飛教授的帶領下，緊鑼密鼓地開展研究，研發了可資源化衛生廁所系列技術產品，在永安村開展公廁和戶廁示范點建設。

項目組根據云南高原氣候條件、當地民風民俗、農戶用肥習慣等情況，制定了詳細的公廁和戶廁建設技術方案及施工圖紙，為當地廁所建設提供技術指導，并捐贈資金20萬元，幫助解決廁所建設資金困難問題。

戶廁建設地址為永安村云安、舊宅、羅壩山、麥子登、上村、下村等各自然村，每座戶廁約占地2平方米。根據當地情況，項目組提出兩種戶廁方案即雙坑交替生態旱廁和資源化衛生水廁。雙坑交替生態旱廁為貯糞單元交替使用，密閉封存實現糞污無害化與資源化；資源化衛生水廁，通過三格化糞池設計與改良，實現糞便的無害化及衛生要求，達到資源化利用目的。已建設完成的戶廁居民使用方便，受到高度好評。

公廁選址為永安村云安自然村，占公共土地面積約50平方米。示范公廁服務人口為52戶198人。示范公廁將永安村的地形、地貌、建筑、人文等與廁所功能相結合，實現廁所設計建造的生態化和人性化。設計秉承節能環保理念，采用節水便器及先進的糞污處理技術，將糞肥還田利用，實現無害化和資源化。目前公廁已完成基礎施工，預計下半年投入使用。

“鄉村廁所關鍵技術研發與應用”項目通過實施示范公廁和戶廁建設，推動了廁所技術成果的轉化應用，實現了廁所系統生態增值，提高了群眾生活環境質量，有效促進了社會、生態、文化的發展。可喜的是，在多方努力下，云龍縣于今年5月提出了貧困縣退出申請，即將脫貧摘帽。項目組研發的廁所技術產品為云龍縣脫貧過程中人居環境的提升做出了一份貢獻。

典型案例2： 研發廁所污水高效處理工藝助推美麗鄉村建設。我國農村生活污水年排放量超過290億立方米，近70%的村莊沒有排水管渠和污水處理系統，污水一般都是未經處理直接排放。

這種狀況不僅造成農村生活環境臟亂差，而且極易對農村水源造成污染，嚴重影響農村居民的身體健康和生活質量。因此亟需開展相關研究，因地制宜做好農村廁所黑水、污水處理，提高農村居民生活質量。

多年來，周雪飛教授團隊致力于農村分散污水處理及膜法處理回用、廁所排泄物資源化及設備開發，在污水處理技術研發基礎上，針對國內農村污水分布散、污染物濃度相對較高、水量差異大等特點，研發了一系列適用于廁所污水及農村分散式污水的高效處理工藝。

BIO-FAST?多相循環污水處理工藝流程圖

研發產品之一的FB-FAST 固定床生物濾罐，采用集成一體化的固定床高效復合生物膜技術，運行管理成本低，可遠程智能監控，尤其適合于小規模農村廁所污水和分散式污水的處理。

在處理工藝方面，BIO-FAST?多相循環污水處理可將生物膜法和活性污泥法相結合加以優化，形成模塊化高效組合，更適合于處理廁所污水及分散式污水，如農村、旅游風景區、高速公路服務站等無城市市政管網覆蓋的區域。這種工藝運行穩定，無需定期更換，可通過云平臺與手機、PAD等移動終端結合，實現遠程監控、統一管理，實現無人值守。

多相循環污水處理工藝還可根據需求因地制宜，構建滿足不同排放標準的廁所污水處理工藝。目前已形成系列產品，并順利進入市場應用，為上海、江蘇、浙江、安徽等多個地方村鎮分散生活污水處理提供高性價比的服務，并獲得用戶好評。上海市金山區待涇村是典型的農村地區，沒有鋪設下水管網，項目組根據其地理位置、人口數以及污水特征等條件設計了以多相循環污水處理設備為主體的處理工藝及運行模式，設計污水量3立方米/天，24小時連續運行，整套系統各項功能符合預期目標，出水水質達到GB一級A標準，回用于沖廁、洗車、農田綠化灌溉、道路澆灑等，解決了待涇村美麗鄉村建設過程中的分散型污水治理難題。

接下來，項目組將繼續優化組件，形成更易組裝的模塊化產品，同時結合“云計算”“物聯網”“大數據”等先進理念，從裝置運營維護等角度進行完善。

項目組不僅強調處理理念和處理技術領先，還重視技術創新機制及研發組織方式，“產、學、研、用”結合，利用多方資源實現共贏。近年來，項目組加快與國內大型知名企業交流合作，利用多方優勢，研發適用于當前農村廁所污水處理工藝。項目組與中車集團江蘇中車環保設備有限公司立項合作，針對常熟、崇明等地農村污水處理裝置運行過程中存在的技術問題，集中力量科技攻關，因地制宜制定處理方案，出水水質分別達到上海、江蘇兩地的地方排放標準 要求。