【专访.王昶】厕所革命的可持续发展（三）  任何只考虑其一，不考虑全过程都将不符合厕所革命的基本要求，要做到可持续发展，不论是水冲厕所系统，还是旱厕系统，其装备一定要有寿命周期的严格要求，确保厕所革命给农村带来持久的美丽环境，这也是对政府投资建设负责。 ——王昶 1.问：王老师您好！前两期您着重讲述了农村生活污水的科学处理对厕所革命的重要意义，同时也让我们深刻认识到“厕所革命”可持续发展的重要性。那么我们要实现厕所智能化，实现厕所的资源有效利用，提升民众体验感，使厕所更加绿色环保，是否还有很长的路要走？ 王昶：厕所智能化是与硬件有关，只要有足够的资金就可以实现，如今更多是在污水处理站的智慧管理上，使用了远程控制，由视频监控发展到处理设备的自控，是未来发展方向。但厕所资源化是有条件的，水冲厕所应该以无害化为目标，粪污被水稀释，资源化的经济价值就会降低，主要是体积大，浓度低，处理成本高，与农业季节性不匹配，另外还要考虑粪污的卫生与安全，在这个认识上，希望专业人士也要统一思想，首先我们要看看其他先进国家，对水冲厕所有没有资源化的，除了水的资源化外，是否用作为农业的肥料，应该说先进国家没有推广应用的，这些事实也是我们要加以理解和宣传的。 冲厕污水资源化的经济性是很低的，不像旱厕系统，没有哪一个国家对冲厕废水作为肥料，一是农业生产有季节性，冬季几乎不用，北方可能四个月都不会用，这些污水存放在哪里？二是冲厕污水不可以直接使用，还需要进一步发酵，三是由于大量的水的存在，肥效并不是很高，整个下来费用难以接受，四是致病菌的安全性。如今没有蛔虫等危害，再直接使用人粪作为肥料，卫生安全性都必须重新考量。为什么先进国家不使用，都是有它的科学道理。实施农业绝对不会使用，无土栽培绝对不会使用。另外一个更为重要的是随着生活质量的提高，灰水对自然环境的污染远远超过黑水，因为黑水的BOD负荷只占整个生活污水的三分之一，即使把厕所废水全部利用，灰水不处理仍然会形成污染，没有解决农村的生活污水的污染问题。没有钱，不能不讲科学，先进国家在早期处理农村生活污水的经济实力也不一定比我们现在经济条件好。这五年，厕所革命是走弯路的，有许多都不是专业的人在做专业的事。厕所革命是一项系统工程，需要全社会的共同努力。目前光靠定标准，就把农村生活污水推向深渊，这些标准如果用在日本也是一样，现今使用的880万台净化槽都将变成不合格的废品。我们该反思了，是我们做的不对，还是成功的国家做的不好。 卫生旱厕可以实现资源化，也就要做好后续的资源化和粪污还田两大任务，资源化是目的，怎么能够实现，资源化的系统工程是复杂的，绝不是简单的从农户到田间。以农户为单元，自行解决，利用传统模式，实现资源化，不仅没有成本，而且可以自我把控。但如果是集中资源化，就要解决资源化的主体是谁，经济性就成为系统工程里的关键因素，如何收集、农户是否愿意、粪污的价格如何？做堆肥的场所以及堆肥发酵人工费用等等，以及做成的肥料销售给谁？这些肥料严格来说，如果是甲方自己用可以，如果作为商品，很多检测指标都要满足有机肥的要求，难以做到。国外的经验，在先进国家，农业用品的超市只有猪粪有机肥、牛粪有机肥和鸡粪有机肥等，绝对没有人粪有机肥，这是有缘故的，因为人的粪污中如果有致病菌，人与人是传染的，从医学上来说，必须严加防范，未必我们都是健康人，再说人的粪污未必肥效最好。所以旱厕资源化，可以在当地就地完成，以农户为单元最好。另外，旱厕系统资源化和还田是卫生旱厕两大任务，而卫生和舒适才是旱厕系统的前提，我们从事旱厕系统的专家一定要实事求是，要把农民当作真正的兄弟姐妹，不能把他们当作实验的对象，要建立农民欢迎的、具有实用、卫生和舒适的旱厕、资源化以及还田的严谨系统，每一步都不可或缺，做旱厕的，要把资源化说清楚，提供与此相结合的处理技术以及安全性和经济性。 先进国家都经历过茅厕、蹲坑、坐便旱厕到水冲厕所，这也反映了厕所革命的一个典型历程。旱厕系统首先要解决舒适卫生，蹲坑做不到卫生，也不舒适，这一点也要有共识，不能以个人的习惯而排斥，总有老的那一天，坐着如厕一定比蹲着更舒服、更安全，尤其是我们的专家要多做一些科普宣传，而不是因为少部分人不习惯而随从，厕所革命的革命就在其中。 我们研发出了舒适卫生如厕环境和粪污资源化为一体的旱厕系统，拥有两项专利，也已经实现了产品化，具体事项参见图中解说。
图 户用一体化舒适卫生旱厕原位资源化旱厕系统
2.问：我们可以总结一下，厕所革命要做到可持续发展，不论是水冲厕所系统，还是旱厕系统，必需考虑它的全过程？ 王昶：是的。任何只考虑其一，不考虑全过程都将不符合厕所革命的基本要求。比如这其中涉及的农村生活污水，首先要做到全收集全处理，因为生活污水有污染的风险；第二农村居住分散，地势差异大，分散式处理最适合农村；第三处理后出水水质，对于生活污水中来自于自然的氮和磷，要充分发挥农村人口少和面积大的特点以及自然自净能力强的自然规律，对总氮总磷不应该设定强制的排放要求，第四所有处理系统，尤其是设备要有很好的去除率和寿命周期。 技术研发与实际操作不考虑全过程都不符合厕所革命的基本要求。我们需要考虑技术的全过程，需要明确农村厕所革命的两种模式，水冲卫生厕所和卫生旱厕。水冲卫生厕所要做好后续的供水保障和污水处理两大任务，而卫生旱厕要做好后续的资源化和粪污还田两大任务。不论是水冲厕所，还是旱厕，各自都是一个完整的系统，需要有系统工程的理念，系统中任何一个过程不合理，都会使这个系统无法运行。对于水冲厕所而言，就不仅仅是厕所污水，还要考虑灰水的收集和处理，处理模式是单户分散或相对集中的多户联用处理，还是以村为单元，建立污水下水道管网，全面收集，然后集中处理，不同模式，投资也相差甚远，对处理效果是否符合科学性，是否可以充分利用自然自净能力，减少不必要的过度处理，怎样防止管网堵塞、雨水不混合、沿路渗漏以及后期维护成本，不解决好这些实际问题，就很难稳定运行，就会出现严重的晒太阳工程，我们的弯路走的也不少，应该反思。对于卫生旱厕，首先要建立舒适卫生的如厕环境，然后还要建立粪污资源化和还田系统，其中舒适、卫生、资源化以及还田一步不到位，该系统都不会得到推广应用。企业一定要依据这四个目标，对旱厕系统进行创新，而不要只是一味追求其中一步，没有既舒适又卫生的如厕环境，旱厕就不符合当代的要求，也谈不上后续的资源化，农民也不会接受。旱厕系统用水清洗应该说不符合旱厕的基本特性，用水就没有多少之分，影响贮罐使用周期，给后续的资源化增加运输负荷和处理难度，过多的水分还会严重影响后期的堆肥。以科学态度，研发出更加适合我国国情的舒适卫生的旱厕系统是很有必要的。 系统中的装备需要有寿命周期的限定，也就有了一定的法律效应的约束，能够避免不合格装备的使用，更加有效地促进厕所革命的科技产品的开发和应用，也能避免或解决目前出现的晒太阳这一严重问题，才能够稳定地推动厕所革命，在美丽乡村建设中开花结果。
3.问：确保厕所革命给农村带来持久的美丽环境，从另一个角度讲，也是对政府投资建设负责？目前，我们国家有哪些成功案例呢？ 王昶：前面已经说过，处理模式决定了处理的规模，排放标准(要求)决定了处理技术，就中国目前农村生活污水处理现状，更多的是注重于处理装备，为了满足政府提出的排放标准，想方设法去创新，企业干得很累，一直在为如何达标排放而奔波。前面已经论述过，传统的生化处理模式在总氮和总磷上是不能够同时达到一级排放标准，不论是一级A，还是一级B，必须要在这些传统的生化处理后端，进行深度脱氮和除磷。由于政府相关部门的负责人员，对生活污水处理的科学和过程并不是十分了解，几乎形成了一致性的观点，标准高对环境保护有利，对于前后因果关系以及标准与经济性的相关性根本没有相应的评价指标，绝大多数提出一级B，有的甚至于是一级A，这样就很为难相关环保企业，明知传统的生化处理模式达不到总氮和总磷的排放要求，但政府又提出这样的标准，最后会出现各家环保企业，为了获得项目，都在违背科学，都会强调自己的处理装备能够达到，反而导致说实话，做实事的环保企业拿不到项目，时间一长，虚假声连成一片，有逼良为娼的感觉。其实，环保企业也做出自己的最大努力，不遗余力地去实现排放标准，但采取的方法往往不符合科学，只能暂时应对，没有遵循标准与时间、地点和人无关，放之四海而皆准的原则，如果这些应对措施连续实施下去，生化处理系统将有可能失控。MBR系统是大家十分熟悉的膜分离生物反应器，而不是生物膜生物反应器，这个膜属于物理膜，具有固液分离作用，对污水中的污染物没有任何降解和分解作用，出水水质仍然依据活性污泥的生化处理特性，出水水质也是达不到一级排放标准。但是全国已经形成统一呼声，使用MBR的环保企业都在说自己的MBR可以达到一级A的排放标准，这种严重违背科学的做法，也反映出我国在农村生活污水处理的管理上存在不同程度上的混乱。MBR早期在国内推行中，有人提出磷以磷化氢形式去除，整个过程没有污泥，不用排泥，如今又到了MBR出水可以达到一级A排放标准，那么氮和磷是如何去除达标的？深究之后，才发现，各家企业为了满足一级A需求，向MBR系统中添加除磷剂，听起来似乎很有科学性，加入了一种物质就可以实现除磷。其实深入研究就可以发现，添加的除磷剂几乎都是PAC或PFS，是典型的化学药剂，而这些除磷剂都是具有生物毒性的无机高分子聚合物氯化铝或硫酸铁，这些药剂确实也是城市生活污水的深度除磷中使用的，但城市生活污水处理厂不是添加在A2O、SBR等传统工艺的系统中，而是添加在出水后深度处理的系统中，在连续工艺中，浓度很低。但MBR系统并不是像城市污水处理厂每时每刻排泥，是承受不了连续投加絮凝剂（PAC或PFS）。举一案例，一台日处理300吨生活污水的MBR，其活性污泥曝气空间的体积大约为89立方米，进水总磷为5mg/L，BOD200mg/L，出水要达到总磷0.5mg/L，理论上去除1mg磷需要投加5.7mg工业级聚合氯化铝，而一般工业级聚合氯化铝去除总磷投加比为1:（10~15）左右，如果就以3倍投加量，就必须向MBR投加75mg/L，总投加量每天为22.5kg，MBR在实际使用中，假如是1个月排一次污泥，那么整个MBR的89立方米空间里，一个月就加入了675kg的絮凝剂，这是多么不可思议，可想而知，此时MBR的混合液将会变成像稀饭一样的混汤，根本没有沉降性能，活性污泥活性也无可预测，需要频繁化学洗膜，才能够保证出水量。下图表示的是连续添加絮凝剂后MBR混合液沉降1小时的状态和MBR曝气池中的状态。从这实例中，我们可以知道，任何违背科学的过程都将会出现严重后患。严格来说，MBR是一个独立完整的生化处理过程，与传统的A2O相比，只是减少了一个二沉池，但也要定期排泥，绝不是没有污泥，出水水质达到一级标准取决于活性污泥处理能力，但是达不到一级标准。如果对出水，再进行独立的絮凝沉降除磷工艺，实现除磷达标，而且还对前端的活性污泥系统不产生影响，这才是真正意义上的稳定操作。很遗憾，目前大多数使用MBR环保企业，都是采用在MBR的曝气池里，叠加絮凝工艺，直接投加除磷剂，从而出现了无法稳定、而持续的处理过程。即使一个月后排泥五分之一，残余的絮凝剂仍然大量在系统中，然后再继续投加絮凝剂，这个系统很难长期稳定运作，整个系统除非不在投加，那么出水水质又怎么能够达到一级A排放标准呢？
MBR系统添加絮凝剂，如果只是应付政府检查，突击投加化学药剂，系统不会因很少的投加量而不稳定，但采用虚假的手段，去迎合政府的检查，把一个达不到的过程说成可以达到，应该是不可取的，严重违规的。然而，在现实中，不仅仅是MBR，其他的传统的生化处理过程也都会出现类似的情况，都说能达到一级排放标准。从科学上来说，一天达标不是标准所在，几乎达标才是可行，因此，我国面临的厕所革命实施过程中，存在的问题仍然是极其复杂而严峻的，矫枉必须过正，需要统一认识，需要专家、企业家、政府官员共同努力。 众所周知，MBR属于污水处理过程中的一个典型的深度处理工艺，膜就是一个过滤器，容易堵塞，通量降低，需要定期洗膜，所以投资和处理费用相对于传统的A2O、SBR、净化槽等要高得多，将它直接用于农村生活污水处理，确实是大材小用，日本、美国以及欧洲等经济发达国家，几乎没有把MBR用于农村生活污水处理。另外，还有一个十分令人担忧的问题，就是目前使用MBR企业，由于频繁地对膜进行化学清洗，清洗废水如果不加以无害化处理，比生活污水对环境产生的破坏力更强，很容易引起二次污染，但要使清洗废水无害化处理，成本极高。清洗废水对外直排，环保企业做不环保的事，应该引起社会的高度重视，同样MBR的污泥处理处置也是MBR系统运行必不可少的。综上分析，应该以更加生态的方式，优先选择不产生二次污染的处理工艺，决不能贪图省事，以假乱真。 以上举例，不代表MBR系统不好，不是不能用于农村生活污水的处理，而是一级排放标准超越了MBR处理的自身能力，MBR具有占地面积小，单位体积处理量大、不需要二沉池等优点。出水再与深度脱氮除磷相结合，也是能够实现一级排放标准的。同样，其他任何一种传统的生化处理工艺A2O、SBR、MBBR以及净化槽等，与深度脱氮除磷相结合都可以实现一级A排放标准，总磷小于0.5mg/L，只不过是对于小水量，表现出处理过程复杂，运行难，操作费用高，应该需要优化考虑。我曾经与三菱公司在中国销售总经理小林先生交流，询问日本为什么在农村生活污水处理方面，不采用MBR，而你们为什么在中国大力推广农村污水处理的MBR的膜组件？小林总经理的回答，我们大家都要深思，“这是中国特色”。 如果大家形成共识，对农村生活污水总氮总磷，除了水源地和景观区或者背景值过高的区域等必要的区域之外，像日本、美国、韩国以及欧盟那样，考虑到现代生活污水中的总氮和总磷主要来自于食物链，来自于自然，来自于农村，而且农村产生的富营养化主要原因是面污染以及养殖废水引起的，都不可强制要求，否则投资费和运维费都会急剧攀升。因此，对于一般农村来说，可以减少对出水总氮总磷的考核，这也是符合自然自净原理的科学原理决策，可以大大减少不必要的投资后期运维费，把农村农户污水的处理率作为首要考量，收集的污水可以合理选择传统的生化处理工艺A2O、SBR、MBBR以及净化槽等方法（主要是针对有机污染物），避免化学药品的使用，更加生态，更加安全，再加上对处理装置实行寿命周期管理，农村生活污水处理进展和质量都将会得到保证，使厕所革命已走的弯路尽快回归到正常的轨道，对社会负责、对农民负责。
4.问：我们知道，2003年您在国内开展农村生活污水处理的科学研究和技术开发至今已经形成了4项关键集成技术，可否给大家介绍一下？ 王昶：下面介绍的是我多年，也可以说率先，从2003年在国内开展农村生活污水处理的科学研究和技术开发，开发的生态型生物膜替代传统活性污泥的净化槽串并联系统，形成了4项关键集成技术：(1)生物滤床替代活性污泥的平推流与全混流耦合的净化槽的科技创新、(2)无动力增氧归一模块化水解槽的科技创新、(3)净化槽串并联系统的科技创新以及(4)无回流多级A/O脱氮工艺和电解法与生态滤床的耦合除磷技术的科技创新，构建了国际先进的、适合于我国农村生活污水的归一模块化净化槽串并联处理系统。 净化槽集成技术能减少浮渣、抑制污泥、高效处理以及无人值守，避免日本式净化槽的定期清淤和排泥的复杂过程。水解槽（化粪池）二者优化组合，既可解决污水收集和输送难题，也可减少农村管网建设投资；既可单户，也可多户联用；采用地埋形式，不受环境温度影响，适合我国不同地域。通过矿化、脱氮、除磷、污泥减量化工艺的优化组合，可以实现不同标准下的处理模式。
王昶：这里需要特别说明的是，所有照片都是来自于实际应用的效果照片，我也多次在全国会议上做过演讲，我最大体会就是，凡事要讲科学，只有深入调查研究，才能够发现问题，要通过实验找到解决问题的方法和技术。应该说净化槽也有弱点就是对环境温度和进水的稳定性的要求，在北方应该要注意冬季温度的影响，装备必须安装在冻土层以下，净化槽的水温最好保持在10度以上，低于此温度，微生物的活性将会明显降低；在夏季，即使北方，所有处理系统都是很稳定的。进水要采取稳定进水，总处理量下的脉冲进水对生物膜稳定和颗粒物控制不利。 为了解决化粪池在农村实际应用所出现的问题，考虑到化粪池不能作为终端的污水处理实施，但可以利用化粪池预处理的能力，把化粪池改为农户家庭生活污水集中收纳装置，充分发挥化粪池固液分离和厌氧水解的二大优点，出水直接进入开发的小型净化槽（小于1立方米），采用好氧生化的方式，进一步降解处理，其效果等同或优于日本净化槽。化粪池与小型净化槽耦合处理的集成技术，不仅可以促进我国化粪池行业发展，而且还可以彻底解决分散式处理单户型净化槽装备成本问题，拥有国内授权国家专利，构建了国内单户型处理装备最好的性价比，也是我国未来重要的发展方向，使用的气泵为25W到38W，因农户人口多少而定。下图表示的小型净化槽与单户化粪池耦合的集成工艺。已经在广西、江西、河北白洋淀、浙江以及江苏徐州等地示范应用，取得了很好的效果，既可以解决了化粪池遗留的问题，又可以发展分散式处理。
5.问：“绿色、低碳”的时代主题，碳达峰、碳中和的目标，2022年是否是我国厕所行业具有里程碑意义的一年呢？我们的厕所革命如何应对，未来如何发展呢？ 王昶：碳达峰、碳中和是目标，而建设生态型社会真正实际意义是如何实现这个目标，对于农村生活污水处理要采用生态型处理模式，对农户家庭生活污水全收集全处理，因为不论是厕所污水（黑水），还是厨房、洗衣洗澡污水（灰水）对环境都会产生污染，影响农民的生活质量和健康，坚决落实中央一号文件和农业农村部一号文件要求，从农民实际需求出发推进农村厕改，具备条件的地方可推广水冲卫生厕所，统筹做好供水保障和污水处理，不具备条件的可建设卫生旱厕。水冲卫生厕所要做好后续的供水保障和污水处理二大任务，而卫生旱厕要做好后续的资源化和粪污还田二大任务。农村生活污水既经济又高效处理，是一项十分复杂的系统工程，要解决现有问题，首先对农村生活污水处理要统一认识，第二对处理模式要统一认识，第三对标准的科学性和标准下的处理技术、相应的装备要统一认识，第四对产品规范要统一认识。有了这几年的厕所革命的实践，也取得了很多宝贵的经验和成果，已经认识到目前的问题所在，将会在今后不断完善，用更理性和科学的方法，去规划切实可行的、生态性处理模式，做一个成一个，经得起考验，对社会开放，相互促进，打破地方保护主义，让真正好的技术和装备推广应用到广大的农村。 最后用一句毛泽东的名句送给大家：实践是检验真理的唯一标准。
以上感谢王昶教授！ 采访人：王见 生态环境探索微平台出品 2022.4 |
