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比尔•盖茨有志“再造厕所” 现代干厕前景几何?

发布时间:2018-09-27 16:11:00   来源:◎本刊主笔 刘国伟    浏览次数:306

翻开人类历史我们会发现,现代版的冲洗式抽水马桶逐步普及,迄今也不过一二百年。时至今日,厕所的普及和可持续应用已成为衡量一个国家和地区民生状况的重要指标。但对世界很多地区来说,因为种种限制,能享受到干净舒适的如厕环境仍然是一种奢望。不过,现代干厕的发展和推广,有望为这些地区的人们带来福音。

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非洲国家马拉维的“阿尔波尔卢”干厕


核心字眼在“干”字

干厕简而言之就是不用(或者极少)使用水来冲刷厕所,核心字眼在一个“干”字上。大家可能很快联想到被人类使用了数千年、至今仍在一些农村常见的那种臭气熏天、苍蝇飞舞的传统旱厕。而本文所说的现代生态干厕,与传统旱厕有本质的区别。现代干厕除了便于在缺水地区使用外,还有利于排泄物中营养物质的循环利用,有利于摆脱对供水、电力和废水排放及处理系统的依赖,有利于根据当地经济、社会和文化条件因地制宜配置硬件,灵活性很高。只要正确地安装和使用,现代干厕可以做到没有多少让人不爽的气味。

现代干厕的创意和种类与日俱增,但是主流干厕大致分为堆肥式干厕(CT)、尿液分离式干厕(UDDT)、焚烧式干厕和冰冻式干厕几类。

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“阿尔波尔卢(Arborloo)”干厕又被称为树坑厕所,这是一种简单实用的单坑堆肥式干厕。

来源:国际生态卫生研究计划(EcoSanRes)网站


堆肥式 注重循环利用

堆肥式干厕(CT)侧重对排泄物的发酵处理。这种干厕用水很少或者不用水,通常不把尿液分离出来,而是大小便混合在一起排入下方的储粪罐,掺入木屑、椰棕和泥土等物质混合堆积,经过发酵腐熟杀菌,利用微生物把排泄物转化成卫生、无味的类似腐殖土一样的有机肥。从堆肥过程上看,这种干厕有的采用慢速堆肥,即长期储存,利用自然发酵完成堆肥步骤;有的采用主动式堆肥,就是使容器内的温度和湿度至最佳程度,加速堆肥进程。相比之下,堆肥式干厕比传统旱厕味道小多了,比冲水马桶产生的废水量大为减少,产出的堆肥可用于作物种植,但是比起尿液分离式干厕,它的后期维护工作量大。

堆肥式干厕是西方国家应用较为广泛的一种干厕,在瑞典、加拿大、英国、美国和澳大利亚的路边厕所与国家公园里较为常见。游客们在芬兰和瑞典的乡村度假区,也会经常使用这种干厕。在德国,受绿色生态观念的影响,上世纪80年代个别街区建设了这种干厕。据可持续生态卫生联盟(Susana)估计,一个包括36户家庭(约140人)的居民区,使用一年的堆肥式干厕能节水2044吨,这是一个很可观的数字。

这里必须说一种有趣的单坑堆肥式干厕“阿尔波尔卢(Arborloo)”,也称之为“树坑厕所”:在田地里挖一个宽度适中、1米~1.5米深的坑,坑边压实固定好,周围用篱笆围上,一个树坑厕所就建起来了。一段时间之后,坑里的“内容”积累较多了,就可以把一棵树(例如果树)种进坑里,再把厕坑用泥土填实。地下的粪便自然发酵后能够为果树提供充足的养分,然后到附近再挖一个新坑,建设新的树坑厕所,如此循环建设,简单又实用。

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堆肥式干厕(CT)原理示意图  来源:瑞士联邦水质科学技术研究所(eawag

 

源分离式  全球200万人用

源分离式也叫尿液分离式,这种干厕能够通过改变便器形状,在便器内前方设计一个碗型入口收集尿液,从而将排泄的尿液同粪便分离开来,分别进行储存和处理。这种干厕对于缺水地区,给水排水系统等基础设施成本高昂的地区,以及环境条件严苛和地下水位较高容易受污染的地区很有意义。

分离式干厕的粪便至少要存放6个月,期间的风干和杀菌过程能够杀死大量寄生虫,如蠕虫,这种寄生虫在许多发展中国家的儿童体内很常见。分离出来的尿液在存放一段时间后,加以稀释然后直接用作谷物、蔬菜和产油作物的肥料。为了防臭防蝇,粪便中需要掺入树叶、稻糠、干苔藓等能就地取材的物质。如果将分离式干厕内的粪便用于植物种植,还需要更长时间的堆肥,充分杀菌。

分离式干厕的建造成本相对较高,但是从较长的使用周期来看并不算贵。分离式干厕在实际应用中面对的一大挑战是,尿液容易在排尿管内沉积形成尿碱,所以需要用酸类溶液加以冲洗。

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美国三角国际研究院(RTI)研发的焚烧式干厕,体积大,结构复杂。

来源:可持续生态卫生联盟(Susana)官网


德国国际合作机构(GIZ2012年对全球84个国家的324个生态厕所项目进行统计后,估算出仅有约200万人使用分离式干厕。尽管如此,发展中国家的分离式干厕建设还是迅速开展起来。例如,在缺乏淡水供应的厄瓜多尔,投入使用的各种不同款式的分离式干厕约有数百个。在非洲纳米比亚,利用流体力学中的康达效应分离尿液的分离式干厕,在当地被称为“欧特急(Otji)厕所”,20032011年间,约有1200个欧特急厕所在该国南部安装使用。此外非政府组织还在玻利维亚的埃尔阿托为4500人建设了约1000个尿液分离式干厕。

 

焚烧式  微软创始人兴趣浓

和前面提到的几种干厕相比,焚烧式干厕和冰冻式干厕显得更加高端,从原理上可视为干厕中的“冰与火之歌”。焚烧式干厕使用电力、燃油或者干燥的动物粪便等做燃料,能够将排泄物烧成灰烬。这对于不方便倾倒和处理粪便的地区较有意义。美国大亨、微软公司创始人比尔·盖茨对此兴趣浓厚。2011年,比尔和梅琳达·盖茨基金会发起了“再造厕所的挑战”活动,向有关团队提供赞助,鼓励开发更安全有效的厕所。在此推动下,美国三角国际研究院(RTI)研发出了焚烧式干厕,这种干厕利用基于电化学的消毒与固体焚烧技术,将粪便转化成可燃物进行焚烧,产生的热能则通过热化学器件转化为电能,余热也被利用起来,用于烘干粪便。

名为“应喜诺乐(Incinolet)”的电力(天然气)焚烧式干厕,在美国马萨诸塞州的科德角一带出售了175个,单价1499美元到1879美元不等。如果选择能用天然气的版本,则连电力都不需要。这种焚烧式干厕使用一次的成本为28美分,但在使用中需要良好的通风条件。

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芬兰的冰冻式干厕

 

冰冻式  不需通风需用电

冰冻式干厕的研发始于上世纪70年代的瑞典,但现在主打产品来自芬兰,如“爱思乐特(Icelett)”。这种干厕只需用电就能工作,不需要通风和化学药剂。粪便被冰冻后细菌基本停止了活动,而且臭味大减。奇妙的是,当用户坐在上面如厕的时候,却丝毫不会感到冰屁股,因为下面制冷机构产生的热量能够烘热马桶圈。为了保证制冷压缩机更好地工作,冰冻式干厕尽量放在温度偏低的空间里,避免安装在有地暖的地面上。

目前,从使用数量上来看,现代干厕的使用者仍是小众。但随着干厕技术的进一步发展和公众环保意识的提高,干厕在解决水资源短缺、防止水污染、磷回收和保障粮食安全上,将发挥更大的作用,普及前景不可低估。

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德国堆肥厕所的产出品,类似腐殖土。


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责编:郑挺颖

网编:崔悦