粪尿分集式生态卫生厕所的原理、建造与使用

..粪尿分集式生态卫生厕所的原理、建造与使用原著：黄志友粪尿分集式厕所也叫“干式厕所”、“堆肥厕所”，其应用在国内外均有历史记载。我国河南巩县介绍的“粪尿分流式厕所”、安微界首“粪尿分贮双罐厕所”及清朝宫廷应用的恭桶，其应用方法和现代的粪尿分集式厕所有很多相似之处；日本昭和24年介绍厕所的文章亦谈及“粪尿分离式”厕所。作为世界环保与生态建筑的新趋势，粪尿分集式非冲水生态卫生厕所的推广、应用与可行性研究，是联合国在许多地区推动的工作，旨在面对日益严重的水资源匮乏、减低寄生虫与传染病问题、和适应于世界广大农村地区的生态与生产环境。全国爱卫办依据与联合国儿童基金会、瑞典国际发展合作署（SIDA）的合作，1997~1999年在吉林汪清县、山西太原市清徐县、广西田阳县粪尿分离式生态卫生厕所系统应用与推广可行性的研究结果，以及2000~2001年在山东、广东、四川、安徽、贵州、青海、陕西等7个省的乡村进行扩大试点的经验，确定了粪尿分离式非水冲生态卫生厕所的设计模式和要求。借鉴全国爱卫办的经验与成果，晏阳初乡村建设学院与台湾第三建筑工作室合作，从2004年开始至今，已在大陆广大农村地区推广兴建了近十所各类型的粪尿分集式厕所，积累了宝贵的经验。因应各地、各（民间）机构的需求，亦配合当前新农村建设和农村改水改厕工作的推展，生态农业工作室/乡村建筑工作室将这三年多来的实践经验予以总结，同时结合全国爱卫办的成果，对粪尿分集式非水冲生态卫生厕所的原理、建造与使用作一综述，供农民朋友和广大农村工作者参考。粪尿分集式生态厕所是“小而美、小而实用”的新事物，确实能为农村地区解决生活、生产和环境卫生等方面的实际问题发挥一定功用。该型户厕主要特点有：减量化——只处理必须处理的粪便；无害化——基本无污染环境与危害人体健康的污物排放；资源化——自然能源与粪肥的循环应用，减少化肥的应用量；节约水资源——少用或几乎不用水。设计体现了废物处理减量化、无害化、资源化的现代科学观念。该型户厕推导粪、尿等排泄物在自然界构成闭路循环的生态卫生观念，所以是一种先进的户厕建设模式，在我国适宜地区广泛推广应用，可获得明显的社会、生态与经济效益。农村改水改厕是一项漫长而又艰巨的工作，不但要克服资金上的困难，更需要一种好的方法，并扭转观念、改变习惯。粪尿分集式厕所技术简单，利用农村丰富的自然材料和剩余劳动力，可以以很少的资金投入即可实现，它所依赖和考验的，更多的是人们自力更生的意识和互助合作的精神，以及改善生活品质和保育自然环境的愿望与信念！粪尿分集式生态厕所的种子已经撒下，我们期待着它在更广大的乡村生根、发芽和开花。一、建造依据及粪便无害化原理1、粪、尿对肠道传染病的不同影响（病原学）粪是导致人类肠道传染病的传染源。众所周知，绝大多数的肠道病毒、肠道致病菌、..肠道寄生虫及卵是与粪一起排出体外的，粪是传播人类肠道传染病的污染源。肠道传染病的传播方式称为粪——口传播，腹泻病患者如霍乱，致病微生物在每克粪便中可达1010个。粪便无害化是控制肠道传染病的关键。在正常情况下，尿中含有的微生物在环境中大量存在，而几乎不含有肠道致病微生物。2、粪、尿的不同理化特征粪、尿的理化特征有很大差别，其正确应用将对人类生存环境的保护起重要作用。粪便的主要成分是未消化的有机物，含有纤维素等大分子物质，须经消解腐熟成腐殖质方可利用。干、热条件利于粪便无害化，在其它相同自然环境条件下，潮湿粪便中的致病微生物比干、热状态下存活时间长。粪便中还有75%的水分，干燥使水分蒸发，减少了粪污的体积，为污物的减量化又创造了条件。尿需要在密闭、低温的条件下保存，开放的条件下尿极易分解，造成肥效丢失。在与粪便混合的情况下，尿的发酵产生恶臭，微生物的存活时间大幅度延长。3、肥料应用每人每年粪便的排泄量约25~50kg，按25kg估算含有氮0.55kg、磷0.18kg、钾0.37kg，是很好的有机肥。每人每年尿的排泄量约400~500kg，按400kg估算含4kg氮、0.4kg磷、0.9kg钾，远远高于粪便。尿中的氮、磷、钾是以尿素、磷酸盐、钾离子的形式存在，与化肥极为相似，十分有利于植物吸收，尿中的重金属浓度比多数化肥低，是理想的速效肥料。4、保护生态——节约水资源、减少污染传统的水冲式厕所需用30倍以上的水冲洗少量的尿和更少的粪，粪、水混合后，使需要处理的粪污量由500kg增加到15000kg，粪污处理量增加，排放、处理粪污的投资与工作量加大，同时又浪费了大量宝贵的、洁净的水资源。含有大量致病微生物的生活污水排放到河、湖之中造成污染，在取用地表水加氯消毒时，又会产生卤代烃类致癌物，造成二次污染；大量施用有机肥，增加了作物吸收量，减少了化肥的使用量，使氮磷钾的流失减少，为控制湖泊富营养化、减少农业面源污染量创造了一个条件。5、覆盖覆盖有利于粪便干燥，也去除户厕臭味、减少蚊蝇、改善户厕卫生条件的最佳措施。粪便中的硫化氢、吲哚、粪臭素等与尿中的氨造成厕所的臭，并引来苍蝇、生蛆……粪便被吸收臭味的覆盖料覆盖，厕所无臭，也不生蛆、蝇，改变了厕所的卫生环境。二、设计要求粪、尿不混合分别收集，尿不要流入贮粪池，粪、尿分别处理、分别利用，是设计粪尿分集式生态卫生厕所的基本要求。在掌握了基本的原理后，设计可以有很大的变动，以适应不同的需要。粪尿分集式生态卫生厕所的建筑结构与其它卫生厕所相同，由维护结构（厕屋）、储粪结构和一个粪尿分流的便器组成；可能时单修个男士小便池，与尿收集器接通。其储粪结构可建在半地面或地面上。只要坚持粪尿分集（分流）、便后加灰，利用干燥或发酵的原理使粪便无害化，就可因..地制宜自行设计完美的粪尿分集式卫生户厕。1、不同覆盖料达到粪便无害化的时间不同。参照下表数据，提出应用不同覆盖料时粪尿分集式户厕贮粪池的最低要求。表4-1不同覆盖料各项指标达到无害化的天数指标草木灰炉灰锯末黄土粪大肠杆菌（达国标）33214250250蛔虫卵（达国标）55214250303噬菌体（检不出）753032502502、粪尿分集式生态厕所在不同地区实际应用时，即使在用户合理使用的条件下，不同地区粪便无害化所需要的时间也不同，在设计该型户厕时应考虑地区差异。表4-2不同地区分集式户厕粪便不同时间指标生物下降状况地点时间(天)粪大肠菌群数(下降log值)蛔虫卵(死亡%)噬菌体(下降log值)广西1507-895-97无数据山西1956-896-995吉林322897-9973、覆盖料的选择与粪便无害化效果覆盖料的选择要依照因地制宜的原则,不可照搬他人的经验。我们推荐下列物资作为覆盖料：草木灰、生石灰、生石灰/炉灰、生石灰/沙土、锯末/黄土、谷壳/黄土等，各地可依据自己的资源进行筛选。不同覆盖料粪便无害化效果：草木灰：粪便无害化需要2~3个月细黄（沙）土：粪便无害化需要9个月细炉灰：粪便无害化需要9个月细锯末：粪便无害化需要9个月石灰复合覆盖物：粪便无害化需要3~6个月4、贮粪池容积计算按上述结果，计算公式为：V=A×X×D×1/1000×(1.5~1.6南方；1.2北方)V——池的有效容积（m3）；A——每人每天排粪量（0.25L计）+覆盖物体积（0.75L土的体积计）；X——3（家庭人数1~4人均乘以3），4人以上每增一人加0.2m3；D——每坑储存粪便时间（南方单池按180天计，北方单池按360天计。）三、建造准备与成本控制粪尿分集式生态厕所的“生态”，包括两个层次：一是原理上实行粪尿分集，不用水冲，既干净卫生，又节约水资源，粪尿无害化后，又可支持当地的生态农业，所以谓之生态，..这是其最核心的部分；二是在建造方法上尽量采用台湾建筑师谢英俊所倡导和坚持的生态建筑原则即因地制宜、就地取材、环保节约、充分利用劳动力。如何实现两个层次的“生态”，很大程度要同时考虑材料与人工（时间）成本，如果通过优化方案能达到既节约成本又实现生态环保的理念，那当然最好了。谢英俊建筑师非常在意建筑成本的低价化，他常常说，“我并不赞同什么材料都必须用最好和最贵的，应该合理地利用先天条件，因地制宜、就地取材，也只有这样，才能突破推广的瓶颈”。〈一〉材料的使用1、生态建筑对材料的利用，很重要的是让每种材料用在合适的地方，善用而非滥用，既是节能的考虑，也是降低成本的实际需要。一般只有储粪结构、地基等要做防水处理的部分和预制粪尿分集式水泥蹲板时需要用到比较大量的砖、水泥等高耗能、高污染的建材。2、所用建材的生产、加工和运输过程耗能小，最大限度地减少二氧化碳(CO2)的排放；材料大多数为木料和植物秸秆，能最大量地储存二氧化碳(CO2)。3、使用可回收再利用或农民可自己生产或就地取材的（自然）建筑材料，例如木头、树枝、轻钢、竹子、秸秆、泥土等，或回收的废旧砖头。既降低成本，也符合绿色环保的理念，且无毒副作用（很多人为图省钱和快速，常常使用石棉瓦作为厕所屋顶，但因石棉中的细小纤维被吸入人体内后，会附着并沉积在肺部，造成肺部疾病，严重时引起肺癌，故建议最好不用——石棉已被国际癌症研究中心肯定为致癌物）。〈二〉劳动力的组织粪尿分集式厕所技术简单，利用当地技术即能构筑，非专业者或农村留守的妇女、儿童、老人、残障人士等也能参与劳作。所以，充分利用农村丰富的剩余劳动力或动员（大学生）志愿者的参与，是建造粪尿分集式厕所的一般组织方式，既可以有效地降低建造成本，也让弱势群体得以发挥他们的价值。〈三〉工具的配备粪尿分集式厕所都是小型建筑，工程较小，利用简单工具即能构筑，如瓦工用的瓦刀、抹子，木工用的斧头、凿子、锤子、锯，以及农用的铲子等；人的双手是最灵巧好用的“工具”！四、建筑结构与施工〈一〉选址依地理、气候条件、农户（机构）的具体情况与要求，以及方便使用与维护管理等来选址，建于室外（院内）或室内。尽量利用房屋原有结构修建，如楼梯转弯处，可建成梯间式厕所；也可建在一楼平房的一角，起地面建一个高60cm的粪池。如选择的地址能接受阳光日照4-5小时，尽可能建成太阳能式厕所。利用的部分越多，厕所的造价就越低，同时使用也越方便，如能与起居间连通，足不出户就能解决问题。建于室外者，在做好排水的前提下，也可以考虑建在坡地（如海南道银村户厕），方便粪尿的清运。〈二〉粪尿分集式生态厕所建造基本结构粪尿分集式生态卫生厕所的建筑结构与其它卫生厕所相同，由维护结构（厕屋）、储粪结构和一个粪尿分流的便器组成；可能时单修个男士小便池，与尿收集器接通。目前建造的类型有单坑、双坑至多坑（户厕与公厕）；利用与未利用太阳能升温晒粪；..安装与未安装排气管；有建于室外也有建于室内者，也可制作成卫生间；有建于农村或市区的、固定或可移动的；也有特别为儿童而设计建造的。因地制宜，满足不同群体与场域的需求。1、粪尿分集式便器及蹲位粪尿分集式便器，分别有粪、尿两个收集口，这是该类厕所的核心部分与技术。工业制成品蹲便器有三种类型，一种是塑料的（如四川安龙村户厕），一种是陶瓷的，还有一种是玻璃钢的。对于室外户厕，寒冷地区尿收集口内径不小于5cm，潮湿闷热地区尿收集口内径在3cm为宜；粪收集口内径16~18cm。粪收集口（落粪孔）平时盖有滑板式盖子，盖子通过一个轴和底座相连，使用时用脚拨开，使用后再用脚推上即可。图4.1简易粪尿分集式生态厕所工艺流程图水泥钢筋预制的粪尿分集式蹲板（如海南道银村户厕和皮村打工文化艺术博物馆公厕），一般长1.6m、宽1.25m、厚6cm（做法：水泥、沙、石比例为1：2：2，钢筋做龙骨，外加一层铁网以增强结构力），预制好后需养护一周。粪收集口为40cm×16cm；尿收集口为20cm×16cm，另有15cm长的引流小坡。但供儿童使用的蹲位（如翟城幼儿园厕所），粪、尿收集口较小。坑位上平日用手提式盖板封住，使用时才拿开，防止蝇虫进入粪坑产卵而长蛆。尿收集口须安装一块壁子并铺一层碎石子，以防止杂物进入致导尿管道堵塞和臭气反串。坑位两侧设踏脚板，前端做防止尿溢的小沿。也有用木板拼成的蹲位（如台湾凤山公厕、兰考建筑工作营公厕、“农民之子”自然教育基地公厕、小汤山工地可移动户厕），粪、尿收集口的处理比较需要技巧。蹲间配灰桶