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我国城市化粪池建设与管理现状及特征研究*

2018-01-10蒋松竹刘秀红汪俊妍王洪臣

环境卫生工程 2017年6期
关键词:化粪池产权粪便

黄 冬,蒋松竹,刘秀红,汪俊妍,王洪臣

(中国人民大学环境学院,北京 100872)

近年来我国城市污水处理设施不断完善,城市污水处理率不断提高,截至2015年,已经超过90%[1]。然而,化粪池作为原始的污水处理设施仍然大量存在于排水系统上游,且不少地方规定新建小区需同步设置化粪池。由于化粪池后期的管理不到位、清掏不及时等问题,引发诸多安全事故,化粪池变为城市中的“定时炸弹”。早在20世纪80年代,郭广庆、靳文东等[2-3]就已经认识到我国对化粪池的建设和管理重视不够,致使已建化粪池不但没有起到应有的作用,反而变成城市水污染的潜在威胁。我国排水系统中设置化粪池是历史原因造成的。在没有污水处理厂或局部排水系统没有接入市政污水管网至污水处理厂时,城市化粪池对保护城市水体起了一定的作用。然而,在城市污水处理设施日益完善的今天,城市化粪池是否还有必要设置,各城市具体是如何管理化粪池,化粪池清掏后粪便又是如何处理处置,笔者通过对全国城市化粪池的规划建设、管理体制与化粪池的处理和处置等方面进行全面的分析,希望为后续全国化粪池的有效管理提供依据。

1 城市化粪池的规划与建设

1.1 不同地区对城市化粪池的建设条件

《给水排水设计手册》[4]里规定在以下2种情况宜设置化粪池:①没有城市污水处理厂时,生活粪便污水应设化粪池,经化粪池处理合格后的水方可排入城镇下水道或水体;②城镇虽有生活污水处理厂的规划,但其建设滞后于建成生活小区,应在生活小区内设置化粪池。GB 50337—2003城市环境卫生设施规划规范中第3.5.1条规定:城市污水管网和污水处理设施尚不完善的区域,可采用粪便污水前端处理设施;城市污水管网和污水处理设施较为完善的区域,可不设置粪便污水前端处理设施,应将粪便污水纳入城市污水处理厂统一处理。以上条文表明,对于城市排水管网和污水处理设施不完善的地区才需要建设化粪池。化粪池建设是有条件的而非强制建设。部分地区化粪池设置相关政策见表1。

表1 部分地区化粪池设置相关政策

根据福建省建筑设计研究院[12]及本课题的调研结果显示,北京、天津、湖北、河北、辽宁、陕西、云南地区目前仍需要在建筑室外排水系统接入市政污水管网前设置化粪池,且陕西和天津已编制针对化粪池设置的地方标准图集或管理办法。四川、重庆、福建、河南、广州、杭州地区是否设置化粪池需要根据具体工程情况确定,普遍要求是新建城区、雨污分流地区或污水管网及处理设施较完善城区尽可能不设化粪池。而上海、青岛、常州的城区则已基本取消化粪池。

综上所述,我国不同省市对化粪池的设置要求有差异,即使是同一省份中不同城市对化粪池的设置要求也不尽相同,但总体思路是在完善排水系统的基础上逐步取消化粪池。然而各城市在取消化粪池的过程中也是困难重重。

1.2 部分取消城市化粪池的实践

蔡光辉、陆少鸣、程宏伟、郝晓地等[13-16]从多种角度论证了城市中取消化粪池的必要性与可行性。杭州是我国最早提出取消化粪池的几个城市之一。杭州市城乡建设设计院从1985年开始设计无化粪池的居民区[17],重点从设计和施工2个方面以确保管道水流畅通,并给出实际工程案例表明取消污水处理厂纳污范围内的化粪池是可行的。2006年杭州市颁布《杭州市无化粪池污水管道设计与养护技术规程》[7],率先针对化粪池的设置必要性作出明确的规定,同时对无化粪池污水管道设计从源头到市政污水管网多方面作出了较具体的规定。然而,在近期访谈杭州市市政设施管理委员会的工作人员表示,在新区试点取消化粪池后给市政管理带来很多问题,包括管道堵塞、对泵站格栅损坏严重等,因此未能继续推行。

2010年福建省出台《福建省化粪池设置技术管理暂行规定》[6]明确了室外排水系统中可以取消化粪池的情况,并规定取消化粪池区域的污水管道的设置要求。但是在采访相关负责人过程中了解到,由于市政管理相关单位反映取消化粪池后管道维护负担加重,该政策最终也无法落地。

然而仍有地区,如上海、四川、青岛、常州成功将取消化粪池进行到底。2003年,上海开始取消化粪池,新建小区设计时一律不允许设计化粪池,且同步取消现有化粪池,从2003年全市共有48 831座化粪池减少到2014年的43 629座[18]。2009年四川省也逐步开展新建区取消化粪池的工作,但在实际工作中取消化粪池后管道堵塞问题严重。因此,四川排水部门要求即使在城镇污水处理厂的服务范围内,生活污水不能直接进入排水系统,而是需用格栅沉砂池代替化粪池[19]。

总之,我国目前总体思路是有条件的逐步取消化粪池,虽然在各城市取消过程中存在多方面的困难与阻力,但仍有城市成功地取消化粪池,为其他地区和城市提供了宝贵的经验。

2 城市化粪池管理与维护

2.1 城市化粪池产权类型及管理单位

我国绝大部分城市化粪池没有统一的管理机构。一般地,化粪池为排水管道连接点以上的设施,产权归建设者所有,化粪池由产权单位负责进行及时清掏和维护,因管理不善造成事故的,由产权单位承担责任。因此,化粪池可根据其产权对象的不同分为3类:第1类为住宅楼化粪池,产权归全体业主所有;第2类为公建楼化粪池,产权归单位所有;第3类为公共厕所化粪池,产权归政府所有。

第1、2类化粪池由其产权责任人负责管理维护,在实际管理中产权责任人可自行管理也可委托物业公司管理。以中国人民大学为例,中国人民大学属公建区,实际管理中由人民大学下属后勤集团对校园内化粪池进行定期维护。但住宅楼的产权人为所有业主,大多委托物业公司对其进行代管。第3类化粪池一般由城市管理部门对其进行管理,如北京公厕化粪池的主管单位为北京市市政市容管理委员会,杭州市的为杭州城市管理委员会,烟台市的为烟台市城市管理局。

2.2 城市化粪池管理实地调研情况及问题

化粪池实地调研情况如表2所示。

表2 城市典型居民小区内化粪池建设、维护基本情况

城市化粪池的实际管理情况比较复杂。首先,部分公建楼无产权人,或产权单位已经倒闭,遗留部分无主楼房无人负责。其次,我国自1998年才实行住房市场化,在此之前建设的部分住宅属国家所有,对该部分住宅楼各城市的管理情况各地不一。例如烟台市公房化粪池由城市管理局排水管理处负责清掏,而在南昌市该类化粪池由城市管理委员会房产管理局负责清掏。最后,老旧小区及部分新建住宅区也无统一物业进行管理,仅在化粪池堵塞或溢流的情况下,才不得不进行清掏和疏通。

我国化粪池清掏分2种:吸粪车与人工清掏。绝大部分清掏是由吸粪车(见图1)完成,人工清掏仅限于部分车辆难以进入的街道。另外,在部分情况下,化粪池浮渣层在长时间内形成又厚又硬的板块,需要使用一定的工具(如铁棍或长杆等)将浮渣层戳破,或用高强度水压将板块冲破后,再利用搅拌器把化粪池内部混匀,之后才能更好地使用吸粪车。图2所示为烟台市化粪池管理处所使用美国进口的搅拌器。

图1 吸粪车

图2 化粪池搅拌器(美国制造)

2.3 城市化粪池新型管理模式的探索

虽然化粪池统一管理难度较大,但近年也有城市通过成立专门机构对其进行统一管理。以烟台市为例[20-21],2011年烟台市排水管理处增设化粪池管理办公室,负责区域内化粪池信息档案、日常养护、粪液无害化处置等工作。市政府承担粪便消纳站的运营费用,各区承担辖区内化粪池清掏和运输费用。2014年至今,化粪池管理办公室按照《烟台市市区化粪池建设和管理办法》继续对芝罘区2 114座化粪池进行养护管理,每年完成1.5×104余t粪液的无害化处理工作。

该示范项目对于未来化粪池的管理方式做出了初步的探索,但是目前仍存在GIS系统更新困难、粪便处理设施运行和维护经费紧张等问题。

3 城市化粪池粪便的处理与处置

城市化粪池设置的必要性、清掏是否及时等问题一直都是关注的焦点问题。但是化粪池清掏市场混乱,缺乏整体的资质认证,同时清掏粪便后续处理问题往往被忽视。图3为城市化粪池粪便从产生、运输到处理处置的全过程。

图3 化粪池粪便从产生到处置全过程

3.1 我国粪便无害化处理整体情况

2006—2014年,我国城市人口呈现递增的趋势,而城市粪便清运量则自2007年开始逐年下降,由2007年的2.5×107t降至2014年的1.5×107t[22],如图4所示。城市人口的增加必导致粪便产生量的增加,但粪便产生量的增加并没有体现到清运量的增加。该现象表明我国化粪池清掏频次减少,推测可能是由于各地城市污水管道的完善,许多化粪池出口接入城市污水系统,粪便清掏压力减小。

图4 2006—2014年城区人口与粪便清运量变化

随着城市粪便清运量的降低,我国城市粪便处理量也呈现下降趋势,由2006年的8.552×106t降至2014年的6.92×106t,其无害化处理率仅为30%~40%[23],如图5所示。由此可见,我国城市粪便无害化处理处置未得到足够的重视。另外,经济发达的地区粪便无害化处理率较经济欠发达的地区更高。以北京市为例,2015年全市粪便清运量 2.046 6×106t,粪便处理量 1.888 4×106t,处理率达92.27%,远高于全国平均水平。

图5 2006—2014年我国城市粪便清运量与处理量

3.2 北京市粪便无害化处理案例分析

2015年北京市城市粪便处理设施共有17座,处理能力为6 300 t/d,如表3所示。其中高碑店粪便消纳站暂时停运,因此其职责移至草桥消纳站处理,致其产生超负荷现象。

表3 2015年北京市粪便处理设施处理量情况

总体来说,北京市17座粪便处理设施可根据其处理工艺分为3类,代表了我国常用的粪便处理工艺。第1类粪便处理站采用固液分离为主的一级处理工艺。此类粪便处理站工艺简单,北京目前仅巴沟和衙门口粪便消纳站采取该种处理路径。第2类是采用固液分离与絮凝相结合的二级处理工艺,一般建在污水处理厂附近,如高碑店粪便消纳站等。第3类是采用固液分离、絮凝与深化处理/堆肥相结合的三级处理工艺,此类工艺所需占地面积较大,运行成本较高。

目前,我国各城市对粪便最终的处置仍然以填埋为主。如北京市草桥粪便消纳站每天产生固体垃圾88 t,脱水污泥792 t,都送至安定垃圾填埋场进行填埋。粪便的最终处置与污水处理厂污泥的最终处置类似,陷于两难的局面:一方面,粪便或污水污泥是资源,本可制作成农家肥,让资源循环起来,但由于其成本高、销路窄,很难真正应用到实际;另一方面,若将粪便或污水污泥填埋,不但占用城市垃圾填埋场有限的容积,而且还会产生渗沥液及废气等二次污染物。

4 结论与建议

1)我国不同省市、不同城市对化粪池的设置要求有差异,但总体思路是逐步取消化粪池。虽然在各城市化粪池取消过程中存在各方面的困难与阻力,但仍有城市成功地取消化粪池,为其他地区和城市提供宝贵的经验。

2)目前我国绝大部分城市化粪池没有统一的管理机构。公厕的化粪池一般由城市管理部门对其进行管理;公建楼与住宅楼的化粪池由产权责任人负责管理或委托物业公司代管。然而实际情况比较复杂,如公建楼无产权人、部分住宅属国家所有及部分老旧小区等处于无人管理的状态。

3) 我国城市化粪池按照标准应0.5~1 a进行清掏,化粪池粪便清运后进入粪便消纳站进行处理,处理工艺包括固液分离、絮凝及深化处理/堆肥,最终处置以填埋为主,粪便资源化利用程度低。

4)未来取消化粪池的地区,应当做好相应的替代措施,如增设格栅、增大管道管径、坡度等,对于保留化粪池的地区,未来应当完善管理体系,加强化粪池粪便的无害化处理处置及粪便的资源化利用。

[1] 住房与城乡建设部.2015年城乡建设统计公报[EB/OL].[2017-02-22].http://www.mohurd.gov.cn/xytj/tjzljsxytjgb/tjxxtjgb/201607/t20160713_228085.html.

[2] 郭广庆,杨继明,王宝泉.对我国化粪池现状的评价及今后发展的建议[J].建筑技术通讯(给水排水),1987(3):39-42.

[3] 靳文东.化粪池的建造、管理现状与发展[J].同煤科技,1997(3):61-22.

[4] 核工业第二研究设计院.给水排水设计手册(二)[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.

[5] 四川省人民代表大会常务委员会.四川省城市排水管理条例[EB/OL].(2012-09-09)[2017-02-22].http://www.sc.gov.cn/10462/11855/11932/11961/2012/9/19/10227597.shtml.

[6] 福建省住房和城乡建设厅.福建省化粪池设置技术管理暂行规定[EB/OL].(2010-10-27)[2017-02-22].http://www.fjjs.gov.cn/xxgk/zfxxgkzl/zfxxgkml/flfg_zfxxgkml/jskj/201010/t20101027_43429.htm.

[7] 杭州市人民政府城市管理办公室.杭州市无化粪池污水管道设计与养护技术规程:HZCG 06-2006[S].

[8] 上海市人民政府.上海市城镇环境卫生设施设置规定[EB/OL].(2010-12-20)[2017-02-22].http://lhsr.sh.gov.cn/sites/wuzhangai_lhsr/zhengcefagui_content.aspx?infoid =abc471a5-f0d2-4cef-89ee-a122cf39422a&ctgid=a27070e6-c432-4d11-98c3-70e6d9b407c7.

[9] 烟台市城管局.烟台市市区化粪池建设和管理办法[EB/OL].(2016-08-11)[2017-02-22].http://cgj.yantai.gov.cn/art/2016/8/11/art_6217_535006.html.

[10] 广州市人民政府.广州市排水管理办法[EB/OL].(2015-09-30)[2017-02-22].http://fgk.chinalaw.gov.cn/article/dfgz/201509/20150990519450.shtml.

[11] 天津市人民代表大会常务委员会.天津市城市排水和再生水利用管理条例[EB/OL].(2015-04-24)[2017-02-22].http://www.tjwq.gov.cn/dzzz1/zcfg/201504/9b455bff6339447697ec646af 7228bf8.shtml.

[12] 程宏伟,刘德明,邱寿华.取消化粪池可行性函调结果与分析[J].福建建筑,2011(3):105-107.

[13] 蔡光辉.取消污水处理厂纳污范围内化粪池的剖析[J].煤炭工程,2002(8):21-22.

[14] 陆少鸣,尹宇鹏,张忠东,等.广州市旧城区取消化粪池的可行性研究[J].环境科学与技术,2007,30(10):53-54,57.

[15] 程宏伟,邱寿华,刘德明.建筑室外排水系统取消化粪池综述[J].福建建筑,2010(12):4-5.

[16] 郝晓地,赵靖,李俊奇.集中式污水处理厂取代化粪池可行性分析[J].水资源保护,2006,22(4):85-87.

[17] 宣张莺,王英达,吴必勤.关于杭州市住宅小区是否取消化粪池的见解与体会[J].水利科技与经济,2007,13(11):869-870.

[18] 上海市统计局.2014上海统计年鉴[EB/OL].[2017-02-22].http://www.stats-sh.gov.cn/data/toTjnj.xhtml?y=2014.

[19] 青志鹏,王靖乔.格栅沉砂池取代化粪池的设计与应用[J].给水排水,2015,41(1):62-64.

[20] 武海霞,孙文全,吴慧芳,等.化粪池新管理模式的探讨[J].中国给水排水,2012,28(22):14-17.

[21] 丛玉琪,吴璇.烟台市化粪池管理政策探讨[J].城市建设与商业网点,2009(30):219-220.

[22] 国家统计局.中国环境统计年鉴2015[EB/OL].(2015-12)[2017-02-22].http://tongji.cnki.net/kns55/navi/YearBook.aspx?id=N2016030121&floor=1.

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