赵文斌 郭楠 燕国辉

摘要 随着我国农村污水处理工程的不断推进，“厕所革命”工作取得了巨大成效，农村环境也正在朝着积极蓬勃的方向发展。目前卫生厕所普及程度存在南高北低、东高西低的现象，东部卫生厕所普及率高，中部、西部、东北部仍需加强完善。卫生厕所的普及是改善农村厕所环境的主要途径之一，其种类的选择要做到因地制宜，兼顾当地经济发展、地理气候条件、卫生环境等因素。由于厕所污水具有可生化性强、水质波动不明显、污水总量小、有机负荷量大、基本不含重金属等有毒物质的特点，处理方法主要包括生物处理法、生态处理法和生物-生态处理法联用技术。蔬菜大棚-厕所废水原位净化系统-有机肥三位一体新模式，可在有效保障寒冷地区冬季卫生厕所污水处理效果同时，实现废弃物资源化利用。

关键词 厕所革命;农村厕所废水;卫生厕所;三位一体新模式;现状;展望

Abstract With the continuous promotion of rural sewage treatment projects in China，the “toilet revolution” has made great achievements，and the rural environment is also developing in a positive and vigorous direction.There is a phenomenon of “high in the south and low in the north，high in the east and low in the west” in the popularity of sanitary toilets.The popularity rate of sanitary toilets in the east is high，and it needs to be improved in the middle，west and northeast.The popularization of sanitary toilets is one of the main ways to improve the environment of rural toilets.The selection of their types should be based on local conditions，taking into account local economic development，geographical and climatic conditions，sanitary environment and other factors.Due to toilet sewage has the characteristics of strong biodegradability，water quality fluctuation is not obvious，small total amount of sewage，large organic loading，basically free of toxic substances such as heavy metals，the treatment methods mainly include biological treatment，ecological treatment and bio-ecological treatment.The new model of vegetable greenhouse-toilet wastewater in-situ purification system-organic fertilizer trinity can effectively guarantee the sewage treatment effect of sanitary toilets in cold areas in winter and realize the waste resource utilization.

Key words Toilet revolution;Rural toilet sewage;Sanitary toilet;The new trinity model;Current situation;Prospect

我國长期以来对乡村建设重视程度不及城市，造成农村基础设施、公共服务配套设施等与城市存在巨大差距，生态环境也受到严重污染[1-2]，厕所问题尤为突出。虽然近几年卫生厕所在农村的普及率显著提高，但普通旱厕仍然是农村地区最主要的如厕方式[3]。

厕所污水，即生活污水中的黑水，王文林等[4]研究表明，厕所污水在生活污水污染总负荷的占比率极高，COD占67%以上，TN、NH4+-N、TP占84%以上;王明杰[5]研究也表明，农村生活污水中的污染物绝大部分都来源于厕所污水。厕所废水中的污染物主要由COD、BOD5、氨氮、菌群、悬浮物等构成，具有可生化性强、水质波动不明显、污水总量小、有机负荷量大等特点。

农村厕所污染物主要包括液态污染物、固态污染物、气态污染物和生物污染物4种类型[6]。

在我国农村地区污水收集、排放设施相对落后，对于没有污水收集系统和排放系统的农村地区，大多都是直接且分散地排放到地表，使污水很容易随雨水汇入地表径流或渗透到地下水中，农村地区粪便产生氮的排放量高于城市地区[7]，不仅对水体造成严重的污染，而且对当地村民的饮水健康构成巨大的威胁[8]，不同之处是部分村民将厕所废水视为很好的天然肥料，尿液和粪便中含有营养丰富的养分[9]，但不进行任何处理直接施到农田中，同样会造成农田污染。

生态卫生厕所的核心就是使水资源和营养物质在人类的发展中实现循环，节约水资源的同时，实现资源化利用[10]。农村厕所的改造可以为美丽中国、美丽乡村的建设带来良好的效益[11]。

“厕所革命”在我国农村地区的陆续开展，是顺应时代需求的必然趋势，有利于改善农村生态环境，同时，粪尿治理是农村改厕的重点，从粪尿到有机肥到农田到食物再到人类利用[12-13]，该循环体系可以实现粪尿、秸秆等农村垃圾的资源化利用，提高农村环境质量，是发展现代化生态循环农业的关键环节，也是乡村振兴战略的焦点问题[14]，可以很大程度上满足农村居民获得舒适、清洁、安全排泄环境的美好愿望[15]。

1 我国农村卫生厕所分布特征

数据来源于国家统计局全国第三次农业普查与《中国农村统计年鉴（2009—2018）》，主要包括全国各省（市、区）卫生厕所普及率、水冲式卫生厕所比例以及家庭卫生设施类型的农户构成。根据国家统计局对区域的划分，全国分为东部、中部、西部和东北部。数据不包括西藏、香港、澳门和台湾。

根据《中国农村统计年鉴（2009—2018）》数据统计显示，近10年我国农村地区卫生厕所普及率呈不断上升趋势，普及率从2009年的59.7%增长至2018年的81.7%（图1a），普及户数从2009年的15 165.9万户增长至2018年的21 700.6万户（图1b），普及率提高22%。从2016年全国农村地区卫生厕所普及率（表1）来看，各区域存在差异。东部地区的普及率大多数都在90%以上，仅有河北、海南分别为68.8%和82.4%;中部地区基本可以达到全国平均水平，江西、湖北的普及率明显高于全国平均水平，而山西和安徽仅分别为56.0% 和67.1%;西部地区仅有广西、四川略高于全国平均水平，其他省市均为全国平均水以下;东北地区的黑龙江、吉林、辽宁均略低于全国平均水平。

从表2可以看出，旱厕仍为大部分农村厕所类型的主要存在形式，在全国占有58.6%的比例，其中在东北地区的应用最为广泛，东部地区明显低于其他区域。对于水冲式卫生厕所（表1～2），东部地区的普及率明显高于全国平均水平，领先全国其他区域，仅有河北、山东分别为14.9%和27.7%，低于全国平均水平;中部地区平均水平略低于全国平均水平，江西、湖南分别为73.5%和48.7%，优势明显，而山西、河南分别仅为4.7%和9.5%;西部地区平均水平同样略低于全国平均水平，其中甘肃、青海和新疆具有明显劣势;东北地区平均水平明显低于全国平均水平，黑龙江、吉林和辽宁的普及率分别为3.8%、2.6%和5.1%。

卫生厕所在我国的普及程度主要归结为以下4个原因：①当地经济发展及基础设施建设。农民生活水平的高低直接影响着当地卫生厕所的建设，当地经济发展程度低，会导致改厕投入资金不足，农民对改厕产生懈怠的思想，积极性下降;基础设施建设和设备维护等方面，农村投入远远落后于城镇，对于农村污水处理的投入还不到总投入的1%[16]，当地基础设施建设不完善，会导致改厕难度加大、投入资金更多、施工周期加长，卫生厕所普及率降低。②当地自然地理及气候条件。严重缺水、气候干旱的西北地区、冬季气候干燥寒冷的东北地区、偏远的山区以及盆地荒漠地区，水资源短缺、冬季冻层较深、挖掘难度大等自然因素导致改厕难度加大，卫生厕所普及率偏低。③当地村民的人文素养及教育程度。卫生厕所的建设离不开当地村民的配合，大部分农民受传统观念的影响较为严重，习惯以旱厕为主要如厕方式，对卫生厕所的优势理解不足，改厕后仍有一部分农民将卫生厕所闲置。④当地政府政策的宣传、实施与落实。厕所改造试点过程中当地政府对农民进行的宣传和培训力度不够，导致农民对其使用的方法不正确，故障率高[17];厕所的改造一定程度上增加了农民的经济负担，政府应当采取一定的措施提高改厕后的补贴力度，加强水资源保护的宣传[18]，卫生厕所普及率才会有所增高。

2 卫生厕所主要类型

根據我国发布的《农村改厕技术示范（试行）》中，把卫生厕所定义为厕屋（有墙、有顶）清洁、无蝇蛆、无臭、贮粪池不渗、不漏、密闭有盖，适时清除粪便并进行无害化处理。卫生厕所主要分为水冲式和粪尿分集式两大类，其中水冲式包括三格化粪池式、双瓮漏斗式、三联沼气池式、完整下水道水冲式，粪尿分集式包括粪尿分集式、双坑交替式（表3）。

2.1 三格化粪池式厕所

三格化粪池就是将普通化粪池按照2∶1∶3的比例划分为三格，第一格是将固体废弃物如新鲜粪便和残渣留在池中;第二格是将第一格流入的液体（粪液）进一步发酵和将寄生虫卵沉淀，目的是将粪便进行无害化处理;第三格是贮存无害化形成的粪便[19-20]。三格化粪池式厕所的主要特点是：①结构简单，使用、维护方便，在发展中国家普遍应用[21-22];②造价低，普遍使用于我国农村厕所;③无害化产生的粪便可以作为肥料，实现废物资源化利用;④处理效果一般，出水污染物浓度超标，仍需优化设计[23]。

2.2 双瓮漏斗式厕所

双瓮漏斗式厕所主要由前后翁形贮粪池、漏斗形便器和厕室组成，前翁的作用是贮存粪便并进行充分的厌氧发酵、液化、氨化等处理，杀灭粪便中的寄生虫卵和病原微生物，粪液进入后翁中进一步厌氧消化，达到无害化标准要求。双瓮漏斗式厕所的主要优点为造价低、结构简单、使用和维护方便、卫生效果好，缺点为后期清掏难度大、过粪管易堵塞[24-25]。

2.3 三联沼气池式厕所 三联沼气池式厕所是指在有一定牲畜粪便来源的农户中，将畜棚、沼气池、厕所联建，牲畜粪便进入沼气池中缺渣池一侧，沼气池上盖建造蹲便，人便直接进入沼气池内，人、牲畜粪便和秸秆等通过微生物的分解转化，形成以甲烷为主的沼气，用于供暖、供能等措施，残余废渣经过无害化处理可以作为肥料使用[26]。这种类型的厕所操作简便、改善生态，张丽娜等[27]研究表明，沼气池式厕所可以有效地减少细菌和病原性微生物的数量。但其缺点是卫生环境较差、资源难整合、经济效益不明显等。

2.4 完整下水道水冲式厕所

完整下水道水冲式厕所是指直接将厕所污水排入当地污水管网中，统一送到污水处理厂处理。随着我国城镇化进程加快，农村经济稳步提升，完整下水道水冲式厕所普及程度也越来越高。这种类型的厕所具有清洁卫生、出水水质稳定、不用农户清掏的优点，但缺点是消耗较大的人力、物力、财力，且需要比较完整的下水道处理系统。

2.5 粪尿分集式厕所

粪尿分集式厕所的结构原理主要是设有排粪口和排尿口2个排泄口，实现粪和尿分别收集、单独处理。收集到的粪中添加适量的干燥脱水剂，如草木灰、锯末等，可以杀死病菌和虫卵，无害化处理后得到的粪可以作为肥料，提高农作物产量，实现废物资源化利用[28]。尿液中含有大量的N、P、K等营养物质，收集到的尿液经过无害化处理后可以直接进行农田滴灌[29]。粪尿分集式厕所的主要特点为使用操作方便、无需用水，可以应用于干燥缺水、寒冷的农村地区。

2.6 双坑交替式厕所

双坑交替式厕所是指厕所中具有2个厕坑交替使用，使用过程中，开启其中一个厕坑，另一个封闭，待一个厕坑填满后对其封闭，开启另一个厕坑，如此循环使用[30]。与其他卫生旱厕一样，清掏出的粪便经过无害化处理后，可以作为土壤改良剂，提高农田产量，对预防肠道传染病起到显著作用[31]。

3 农村卫生厕所废水处理工艺

我国国土面积辽阔，南北方气候、地形差异明显，农村各地传统习俗不尽相同，环境状况、经济状况、厕所废水的收集难度也大相径庭，水污染问题已经成为当前最严重的环境问题之一[32]，因此要因地制宜地找到适合不同农村处理厕所污水方法就显得十分重要。现阶段处理厕所污水的方法主要包括生物处理法、生态处理法和生物-生态处理法联用技术（图2）。

近年来，随着我国科学技术的不断进步，全国农村污水处理工程的不断推进，许多新型污水处理工艺被研究出来并成功应用在农村污水处理中，其中具有代表性的工艺包括A/O生物接触氧化工艺、膜生物反应器工艺和土壤渗滤工艺等。

3.1 A/O生物接触氧化工艺

A/O生物接触氧化法是一种处理厕所污水相对成熟的工艺，不仅已经成功应用在风景名胜区、国防工程等，而且同样可以作为一种高效的处理工艺应用在农村粪便污水处理中[34]。该工艺主要由好氧和厌氧两部分组成，池内设有填料，污水经过填料附着成为生物膜，微生物的新陈代谢作用可将污水中的有机物去除，最终实现净化的过程[35]。A/O生物接触氧化法具有耐受性强、容积负荷高、占地面积小、污泥产量低、无需污泥回流、运行稳定、管理简单等特点，能够高效地降低厕所污水中COD、氨氮等有机物[36]，出水COD、TN、NH4+-N、TP浓度均能达到一级B标准[37]。

3.2 膜生物反应器工艺

膜生物反应器工艺是一种新型水处理工艺，是将生物处理工艺和二沉池工艺相结合，以分离膜组件作为依托，而有效组合成的分离单元，反应器主要由生物反应器、膜组件和控制系统组成，可以分为膜分离生物反应器、萃取膜生物反应器和膜曝气生物反应器[38]。膜生物反应器工艺具有以下几个特点：①剩余污泥产量小，污泥产率低且污泥浓度高;②截留污水中微生物的效果明显，使水力停留时间与污泥龄完全分离;③固液分离彻底，所以出水水质良好;④占地面积小，容积负荷高，操作灵活简便[39-40]。该工艺的不足之处是膜容易受到污染，被堵塞，膜通量降低，后期技术管理要求较高，使得在一些经济欠发达的农村地区的推广受到一定阻碍。

3.3 土壤渗滤工艺

土壤渗滤工艺是一种分散式污水处理工艺，是一种将自然净化与人工工艺相结合的小规模污水处理技术，通过土壤吸附、植物吸收和微生物降解作用，使污水得以净化[41]。根据处理对象不同，主要分为快速渗滤、慢速渗滤、地表漫流、地下渗滤和湿地系统5个类型[42]。土壤渗滤工艺具有以下几个特点：①对于中小城镇污水处理的效果明显，技术含量低，占地面积小;②建设投资低，能源消耗少，再生水回用;③出水水质稳定，受季节影响小[43-44]。劉哲人等[45]研究表明，土壤渗滤工艺处理寒冷地区城镇及农村污水的效果同样明显。

4 寒冷地区冬季卫生厕所运行问题及展望

水厕既是卫生厕所的发展趋势，也是“厕所革命”的主要方向，但在寒冷地区，冬季温度低，废水处理效率下降，后期清理难度加大，传统卫生水厕运行模式并不适用[46]。为解决低温条件下寒冷地区卫生水厕运行障碍，需构建新型模式。

鉴于此，该研究在传统净化槽技术基础上，与蔬菜大棚联用，形成蔬菜大棚-厕所废水原位净化系统-有机肥三位一体新模式，并在吉林省东辽县辽河源镇开展了工程示范（图4）。在寒冷地区，蔬菜大棚具有有效利用冬季自然光能、保温性能良好、不受温度和时间限制、自然生长季短、可延后蔬菜生长期等特点;净化槽采用接触氧化、生物膜等技术使污水得到净化[47]，具有占地面积小、适用于居住分散的地区[48]、出水稳定、高效除氮除磷等特点[49-50]。蔬菜大棚-厕所废水原位净化系统-有机肥三位一体新模式是将卫生厕所排出的粪尿混合物收集在化粪池中充分发酵，废液进入到净化槽中，通过微生物对有机物的分解和自身新陈代谢作用，从而达到净化作用，为了满足微生物存活的最适宜温度，在地面建立蔬菜大棚，既可以起到保温作用，化粪池中固体废弃物又可以作为肥料经过无害化处理后施在大棚里，实现废物资源化利用。该新模式既适用于农村单户或几户连用的水冲式卫生厕所，又可以应用在乡镇公共厕所建设中。

5 结论

（1）各地区农村厕所的数量、类型存在明显差异，卫生厕所普及程度存在南高北低、东高西低的现象，东部卫生厕所普及率高，中部、西部、东北部仍需加强完善。可以通过加强宣传教育力度、提高村民环保意识、不同区域对不同类型卫生厕所进行创新、完善与规范卫生厕所的建设和使用技术等方法提高卫生厕所普及率，充分发挥改厕对农村生态环境带来的影响。

（2）厕所污水与其他生活污水相比，具有可生化性强、水质波动不明显、污水总量小、有机负荷量大、基本不含重金属等有毒物质的特点。现阶段处理厕所污水的方法主要包括生物处理法、生态处理法和生物-生态处理法联用技术。农村厕所污水处理工艺的选择以及卫生厕所的选择要做到因地制宜，兼顾当地经济发展、地理气候条件、卫生环境等因素。目前污水处理技术各有优点与缺点，可以将不同技术合理地组合起来，取长补短，未来应加强对新型污水处理技术更深层次的研究。

（3）蔬菜大棚-厕所废水原位净化系统-有机肥三位一体新模式不仅可以将具有较高处理效率的净化槽工艺应用到寒冷地区，而且可以实现废物的资源化利用，从而保护生态环境。

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