無下水道廁所安全及性能測試國際標準ISO 30500解讀

李子富，邱婷婷，吳 昊，許雯佳，程世昆，金 璠

（1.北京科技大學，北京 100083；2.上海市環(huán)境工程設計科學研究院有限公司，上海 200232；3.北京藍潔士科技發(fā)展有限公司，北京 100044）

0 引言

根據聯合國機構公布的最新數據，2020 年全球仍有36 億人口缺乏排泄物安全處理處置的衛(wèi)生廁所，其中19 億人口甚至沒有基本的衛(wèi)生廁所，4.94 億人口仍然以露天大小便為主［1］。廁所的“衛(wèi)生”是指廁屋有門、墻、頂，室內清潔并能基本保持無異味，糞便可以在暫存、就地處理或異地處理后，有效降低糞便中致病因子的傳播，達到糞便無害化的要求；衛(wèi)生廁所的“安全”則是衛(wèi)生廁所設施可以防止水污染，切斷水致疾病傳播，改善公眾健康和生活質量。從字面上講，無下水道廁所泛指不連接下水道的所有廁所，早期的無下水道廁所主要是簡易的坑廁和旱廁，無法達到無害化處理的要求。隨著人民生活水平的提高，無下水道廁所也趨于系統化和資源化，例如糞污處理一體化的廁所系統和資源化的堆肥廁所。

安全管理的衛(wèi)生廁所指廁所排泄物能夠進行安全的處理和處置，不合格的衛(wèi)生設施和受到污染的水也與霍亂、痢疾、甲肝、傷寒等疾病的傳播有關。為了給安全管理的廁所提供統一的評價標準，國際標準化組織（ISO）于2016 年批準同意成立了無下水道廁所安全及性能測試國際標準編制技術委員會，標準編制委員會成員國有46個，編制委員會專家分別來自于工業(yè)界、政府部門、研究機構和非政府組織等［2］。中國是該標準編制的參加成員單位，筆者作為中國編委會代表參加了該標準的編制。中國的廁所問題已引起國家領導人和中央政府的高度重視，通過“廁所革命”行動計劃，中國農村衛(wèi)生廁所及無害化衛(wèi)生廁所普及率穩(wěn)步上升［3］。但是，要實現人人享有安全衛(wèi)生廁所的目標還有很長的路要走，尤其是在我國缺水、高寒等極端氣候地區(qū)或基礎設施建設不完善的地區(qū)，傳統水沖式廁所應用受限，而無下水道衛(wèi)生廁所不需要連接下水道或排水管網系統便能使用，滿足衛(wèi)生需求。因此學習和了解該標準并將其應用于無下水道戶用廁所和公共廁所系統安全性能的評估，將會進一步推動廁所技術的進步和安全衛(wèi)生廁所的普及。

1 編制無下水道廁所安全及性能測試國際標準的依據

本標準主要以國際標準化組織的標準、國際電工學會的標準、美國環(huán)保署的測試方法、世界衛(wèi)生組織的水質標準等作為編制依據，主要參考標準如下，凡是標注日期的標準表明所注日期的版本適用于本標準，而凡是沒有標注日期的標準，其最新版本（包括所有修改單）適用于本標準。

1）國際標準化組織，ISO 20816-1 機械振動-機械振動的測量和評估第1 部分：概述；

2）國際標準化組織，ISO/IEC 17065：2012 合格評定-有關機構認證產品、工藝和服務的要求；

3）國際電工委員會，IEC 60942：2017 電聲學-聲音校準器；

4）國際電工委員會，IEC 61260-1：2014 電聲學-分倍頻程和頻程頻帶濾波器第1 部分：規(guī)格；

5）國際電工委員會，IEC 61672-1：2013 電聲學-聲級計第1 部分：規(guī)格；

6）歐洲標準化委員會，EN 997：2012 帶存水彎的座便器和座便器套件；

7）歐洲標準化委員會，EN 13725：2003 空氣質量-通過動態(tài)嗅覺測定法測定氣味濃度；

8）美國環(huán)保署，EPA 方法1A 用于帶有小排氣管和通風管的固定污染源的樣本和速度導線；

9）美國國家衛(wèi)生基金會/美國國家標準協會，NSF/ANSI 41：2011 非液體滲透處理系統；

10）世界衛(wèi)生組織，飲用水水質指南第4 版。

本標準依據上述國際上比較權威的相關標準，制定了設備質量、噪聲、空氣質量、水質等控制指標，有利于標準的實施和推廣應用。

2 編制無下水道廁所安全及性能測試國際標準的目的

全球約有19 億人無法獲得基本衛(wèi)生服務，沒有糞污安全管理的衛(wèi)生廁所，聯合國在新的可持續(xù)發(fā)展目標（Sustainable Development Goals，SDCs）中確定了到2030 年要確保所有人享有衛(wèi)生設施，實現廁所設施的安全管理，保證人類排泄物得到妥善處理和處置。ISO 30500 標準提供了廁所衛(wèi)生系統實現環(huán)境保護目標所需要的技術要求、測試方法和可持續(xù)性注意事項，在其所支持的衛(wèi)生系統中，前端負責收集、輸送特定的輸入物，后端充分處理輸入物，最終保證固體、液體和氣體輸出物可以安全再利用或直接排放。

編制本標準的目的是針對現有無下水道廁所系統和未來研發(fā)的廁所系統從設計和測試方面制定相關的安全和性能指標，以促使廁所系統滿足人類排泄物安全管理的要求，為聯合國的可持續(xù)發(fā)展目標SDGs 提供支持。另外，由于ISO 的公信力，該標準受到國際的公認，應用該標準有助于為生產商和政府節(jié)省時間和資源、提高用戶對產品的信心、提高在需要的地方生產和部署該技術的能力，幫助用戶獲得有尊嚴、可靠、安全、衛(wèi)生、無異味的體驗，幫助在地下管道和電力設施不完備的地區(qū)開發(fā)更好的廁所。因此，本標準的主要目的包括：

1）保護公共健康、環(huán)境；

2）確保政府、公司、用戶得到安全、有效和可靠的廁所系統；

3）促進滿足本標準要求的廁所裝備的推廣應用；

4）激勵技術創(chuàng)新，以滿足未來發(fā)展的需求；

5）避免重復研發(fā)工作。

3 無下水道廁所系統定義

本標準范圍內的無下水道廁所系統是基于預制集成的處理裝置，包括前端單元（廁所或便器）和后端單元（處理設施），如圖1 所示。無下水道廁所是指在沒有城市下水道可以排水、沒有城市供水管網供水、也沒有城市供電電網供電的條件下能夠正常使用的廁所。

圖1 無下水道排放廁所系統示意Figure 1 Schematic diagram of the non-sewered sanitation system

前端單元是指小便器、蹲便器、坐便器，沖廁方式包括傳統水沖洗、舀水沖洗、無水沖洗或者利用機械作用的微水沖洗和無水沖便器，沖廁方式也可能包括尿液分集單元如尿液分集水沖廁所、尿液分集無水沖廁所等。后端單元主要是指處理部分，包括物理、化學和生物處理單元工藝（如厭氧發(fā)酵反應器、燃燒反應器、電化學處理反應器、膜處理反應器等），后端處理單元可以采用1 種工藝，也可以采用多種工藝組合方式。圖1 中的輸入物料主要是指人類糞尿排泄物，也可包括其他物料，而輸出物料包括固體產物、液態(tài)產物、氣體產物以及附帶的異味和噪聲。

在合理設計和使用無下水道衛(wèi)生廁所的情況下，一般前端單元能夠完成對糞污的收集和輸送，廁所能否實現無害化和資源化，關鍵是后端的處理單元能否將前端輸送來的污物處理達標。傳統下水道衛(wèi)生系統由于排水管網的高昂投資使很多經濟落后地區(qū)望而卻步，尤其是廣大農村地區(qū)，其運行消耗的費用主要來自于處理單元的定期維護、輸出物料轉移和污垢清洗。

4 ISO 標準的指標體系

本標準詳細規(guī)定了無下水道廁所系統設計和測試的安全及性能要求，污物經符合本標準要求的衛(wèi)生系統處理后將不含細菌、病毒和其他有害病原體，從而保護人類和飲用水等寶貴資源，消除致病疾病暴發(fā)的可能，促進經濟、社會和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

廁所系統設計應確保用戶按照生產廠家要求的方式安全使用，系統設計和產品應確保不識字或識字不多的使用者能夠安全地使用系統前端廁所部分，同時沒有專業(yè)技術知識的用戶能根據生產廠家要求進行日常維護。

廁所系統應能夠至少處理人類的糞便、尿液、經血、嘔吐物、沖廁水、肛門清潔液、廁紙及其他人體排出的液體/固體物質，生產廠家也可能會列出其他類型的可聯合處理的物料。

系統在確保按照生產商的說明書進行使用和維修條件下，可在生產商規(guī)定的系統負荷或使用頻率下至少運行10 a。

4.1 廁所產品安全性能設計要求

在進行廁所系統性能認證時，首先對提供的文件進行審核，主要包括廁所產品的一般技術信息、一般安全資料、過程設計安全資料、材料安全資料、機電設備安全資料、用戶界面體驗安全性資料、維護設計資料、產品使用壽命資料等方面的審核。

4.2 廁所產品安全性能測試要求

安全性能測試要求包括實驗室測試和現場測試兩部分。

實驗室測試包括泄漏測試如水封性和氣密性測試、加載測試、機械性能測試、環(huán)境參數測試如低溫和高溫條件下產品運行性能測試、影響人的健康參數測試、氣體產物排放濃度和成分測試、噪聲強度測試、異味成分和濃度測試、電氣安全性能測試等。

現場測試主要包括廁所系統運行可靠性測試、排放產物的環(huán)境指標測試、影響人的健康參數測試如致病微生物（細菌、腸道原生動物、寄生蟲、病毒等）指標測試等。

針對不同的廁所系統可以分為3 種類型：①第一類廁所，前端單元為1 個便器，后端單元的處理部分沒有生物處理；②第二類廁所，前端單元為1個便器，后端單元的處理部分包括1 個或多個生物處理工藝；③第三類廁所，前端單元包括多個便器。

不同類型廁所系統的實驗測試要求也不相同，主要要求如下：①第一類廁所，須進行實驗室試驗，且進行不少于30 d 的現場測試試驗；②第二類廁所，須進行實驗室試驗，且進行不少于5 個月的現場測試試驗；③第三類廁所，須進行實驗室試驗，且進行不少于5 個月的現場測試試驗，根據便器數量確定相應的測試試驗（前端便器數量為2～5 時，需要進行不少于2 個便器的測試試驗；前端便器數量大于5 時，需要進行不少于3個便器的測試試驗）。

4.3 產品性能認證程序

無下水道廁所系統產品認證程序包括文件審核、實驗室測試試驗、現場測試試驗、產品認證過程，如圖2 所示。

圖2 無下水道廁所系統產品認證程序和測試要求［2］Figure 2 Product certification procedures and testing requirements for a non-sewered sanitation system［2］

4.3.1 文件審核

文件審核部分主要包括以下幾方面：總的技術資料審核、系統總的安全審核、過程設計安全審核、材料安全審核、機電部件安全審核、用戶界面體驗審核、系統維護設計審核、可持續(xù)性審核。

通過產品生產企業(yè)提供的文件，主要審核廁所系統可以處理的物料、處理能力、設計年限、火災與防爆保護、結構完整性、部件性能、密封部件安全性、方便表面清潔、材料阻燃性、化學或生物制劑添加的安全性、連接部件可靠性、電氣電子部件可靠性、高低溫表面的極端溫度、標識清晰度、使用舒適度、易操作性、易清潔性等。其中系統維護設計審核，需要審核系統維護工作的頻度及復雜度、維護工作是否方便開展、是否需要特殊的工具和設備、是否提供使用手冊以及使用手冊是否清楚完整、系統安裝和運輸是否方便等。系統的可持續(xù)審核主要包括系統是否需要補充營養(yǎng)物質（如氮、磷、鉀）、是否需要補水、是否有能耗、是否生產能源以及全生命周期評估分析等。

4.3.2 實驗室測試

實驗室測試涉及加載形式、機械要求、環(huán)境技術參數、健康參數、室內外空氣質量參數、聲學參數、氣味參數、電器參數等內容。

實驗室測試審核部分包括測試試驗方案設計、正常情況投加物料測試試驗、特殊情況物料投加測試試驗、人糞隔離效果、清空組件性能、防滑絆跌部件、運動部件的密封性、處理物料的控制參數測試（包括有機物、總固體、氮磷含量、pH 等）、健康參數測試（包括致病菌、寄生蟲、原生動物、病毒）、空氣質量參數測試（包括室內及室外周邊）、噪聲參數測試、氣味參數測試、控制系統測試以及系統中斷后電器系統釋放的剩余能量等。

針對實驗室系統安全和性能測試，無下水道廁所安全及性能測試國際標準給出了測試程序。如表1 所示，不考慮測試準備時間，完成實驗室完整的測試至少需要32 d。

表1 實驗室測試程序［2］Table 1 Laboratory test procedures［2］

4.3.3 現場測試

現場性能測試包括環(huán)境性能參數和衛(wèi)生學參數兩部分。現場測試采用定型生產的產品，通過實際使用測試正常使用過程中的環(huán)境技術參數和健康參數，并通過測試參數分析確認系統是否滿足要求。目前，環(huán)境性能參數規(guī)定較為寬泛，與我國的污水排放標準、大氣污染物排放標準等還未銜接。衛(wèi)生學參數主要依據國際上采用的噬菌體等指標，我國還沒有相關的測試標準。在轉為國家標準時需要與我國國情相符。

5 ISO 標準與我國農村戶廁標準對比分析及面臨的挑戰(zhàn)

無下水道廁所主要在一些遠離城市排水系統的地區(qū)使用，如農村、城市遠郊區(qū)、旅游景點等。針對農村廁所管理，2012 年我國頒布了GB 19379—2012 農村戶廁衛(wèi)生規(guī)范，其中的衛(wèi)生標準值包括9 項［4］；2021 年頒布的GB/T 17217—2021公共廁所衛(wèi)生規(guī)范中的衛(wèi)生標準值包括8 項［5］；ISO 30500 提出了氣、液、固、噪聲、異味5 類衛(wèi)生標準值共計45 項。3 個標準的具體標準指標值見表2～表4。該國際標準在無下水道廁所性能評價方面的衛(wèi)生指標設計更加精細和具體，而我國的農村戶廁和城市公廁的標準規(guī)范只是較為籠統地對視覺、衛(wèi)生、嗅覺、氣味和微生物做了限制。相比之下，ISO 30500 對無下水道衛(wèi)生廁所的衛(wèi)生指標設計更加系統、全面。總體來說，按照該國際標準要求的衛(wèi)生學指標控制能夠為如廁者提供一個舒適、衛(wèi)生、安全的如廁環(huán)境，同時能夠控制廁所產生的污染，更好地保護環(huán)境。

表2 GB 19379—2012 的廁所衛(wèi)生指標Table 2 Toilet sanitation related indexes of GB 19379—2012

表3 GB/T 17217—2021 的廁所衛(wèi)生指標Table 3 Toilet sanitation related indexes of GB/T 17217—2021

表4 ISO 30500 的廁所衛(wèi)生指標Table 4 Toilet sanitation related indexes of ISO 30500

ISO 30500 是國際標準化組織頒布的第1 個無下水道廁所性能認證標準，測試分析參數多，有些參數的分析我國還沒有測試標準，如病毒相關指標測試等。該標準包含無下水道衛(wèi)生廁所系統的安全性、功能性、可用性、可靠性和可維護性的標準，可為開發(fā)技術成熟和安全的衛(wèi)生設施提供全面的要求和建議，為開發(fā)者設計未來的衛(wèi)生設施提供指導，并最終能幫助他們作為認證產品上市［6］。該標準自2018 年起在國際專家范圍內展開了討論，自2020 年起已被印度、南非等地正式啟用為國家標準，由政府全面推廣和實施，也已被我國納入了國家標準計劃，并完成征求意見稿，正在審查中。

目前，我國農村中適合戶廁和無害化衛(wèi)生廁所的GB 19379—2012 和適合公共廁所的GB/T 17217—2021 在衛(wèi)生指標方面尚有待提高，而GB/T 18092—2008 免水沖衛(wèi)生廁所并未從環(huán)保指標上提出要求，還尚未出臺關于無下水道衛(wèi)生廁所的國家標準。此外，文化和旅游部曾發(fā)布旅游行業(yè)標準LB/T 071—2019 可持續(xù)無下水道旅游廁所基本要求［7］、生態(tài)環(huán)境部曾發(fā)布生態(tài)環(huán)境標準HJ 1160—2021 環(huán)境標志產品技術要求無下水道衛(wèi)生系統［8］，都是依據ISO 30500 進行編制。因此，我國需逐步完善標準體系，以便該標準能夠用于我國無下水道廁所的認證，提高無下水道廁所技術的水平和標準要求。

6 結論和展望

無下水道廁所安全及性能測試國際標準ISO 30500 是一個指導性標準，不是針對具體的特定廁所產品。因此本標準的制定，鼓勵現有廁所產品生產廠家對照該標準不斷進行已有廁所系統的改善和提高，同時也鼓勵具有研發(fā)能力的機構和企業(yè)進行技術創(chuàng)新，開發(fā)出新的廁所產品，滿足本標準的要求，為全球沒有享有衛(wèi)生安全廁所設施的人們提供解決方案，為實現聯合國提出的可持續(xù)發(fā)展目標中關于衛(wèi)生廁所的目標作出貢獻。為滿足聯合國提出的糞污安全管理的廁所系統要求，我國農村廁所必須從現有的衛(wèi)生廁所及衛(wèi)生無害化廁所改造轉化為滿足糞污安全管理的衛(wèi)生廁所。同時該標準的宣貫和國家標準的采標工作將是該標準在我國實施的重要舉措，需要積極推進。這對于我國廁所升級改造和農村廁所革命將起到積極的促進作用。

致謝：感謝國家重點研發(fā)計劃項目（2019YFC 0408700 和2018YFC1903206）、全國城鎮(zhèn)環(huán)境衛(wèi)生標準化技術委員會、國家標準化管理委員會等對于參與該標準編寫的大力支持，同時對比爾及梅琳達?蓋茨基金會對于該標準的立項和積極推進表示感謝。