農(nóng)村廁所糞污無害化處理技術(shù)研究進(jìn)展

張宇航，沈玉君，王惠惠，丁京濤，賈懿曼，范盛遠(yuǎn)，周海賓，程紅勝，文宏達(dá)

（1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，河北 保定 071001；2.河北省農(nóng)田生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 保定 071001；3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院農(nóng)村能源與環(huán)保研究所，北京 100121）

農(nóng)村衛(wèi)生廁所建設(shè)和糞便無害化處理對于疾病預(yù)防控制和農(nóng)村人居環(huán)境整治具有重要意義。1993年我國農(nóng)村地區(qū)衛(wèi)生廁所的覆蓋率僅為7.5%，2015年無害化衛(wèi)生廁所的覆蓋率為57.5%[1]，經(jīng)過近幾年的努力，截至2020 年底，我國農(nóng)村衛(wèi)生廁所普及率已超過68%[2]。2021年1月，中央1號文件《中共中央國務(wù)院關(guān)于全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興加快農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化的意見》指出，將開展五年農(nóng)村人居環(huán)境整治提升行動(dòng)，分類有序推進(jìn)農(nóng)村廁所革命，加快研發(fā)干旱、寒冷地區(qū)衛(wèi)生廁所適用技術(shù)和產(chǎn)品，加強(qiáng)中西部地區(qū)農(nóng)村戶用廁所改造。

與城市居民的水沖式廁所及管網(wǎng)式糞污統(tǒng)一收集處理系統(tǒng)不同，我國農(nóng)村居民的廁所千差萬別，既有水沖式廁所也有旱廁，且水沖式廁所的沖水量與城市也有差異，糞污收集也分為單戶、多戶、村級等多種形式及規(guī)模。當(dāng)前，多數(shù)農(nóng)村居民居住分散，廁所糞污多以單戶收集處理為主。不同廁所類型及使用情況決定著糞污的特性及無害化處理效果，但農(nóng)村廁所糞污無害化實(shí)際效果仍不清楚。因此，本文通過梳理國內(nèi)外的廁所類型及相應(yīng)的廁所糞污處理技術(shù)，分析現(xiàn)有處理技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)和限制因素，提出農(nóng)村改廁類型與糞污處理技術(shù)結(jié)合的研究方向，旨在為農(nóng)村改廁技術(shù)產(chǎn)品選擇以及糞污處理利用提供參考和借鑒。

1 農(nóng)村廁所常見類型

當(dāng)前，我國農(nóng)村“廁所革命”推廣使用的衛(wèi)生戶廁主要有三格化糞池式廁所、三聯(lián)通沼氣池式廁所、雙甕漏斗式廁所、糞尿分集式廁所、完整下水道式廁所和雙坑交替式廁所[3]。三格化糞池式廁所是由地上廁所、地下糞池和其他配套設(shè)施組成，地下糞池由三池兩管構(gòu)成，其利用蟲卵沉降、厭氧發(fā)酵以及生物拮抗等原理實(shí)現(xiàn)糞便無害化。三聯(lián)通沼氣池式廁所將豬圈、廁所、沼氣池聯(lián)通起來，人畜糞便在沼氣池中厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生的沼氣、沼液、沼渣可為居民提供能源與肥料。雙甕漏斗式廁所主要包括廁所、前甕、后甕、過糞管及其他配件，廁所糞污在前甕發(fā)酵沉淀后，中層糞液通過過糞管流入后甕進(jìn)行厭氧消化，以達(dá)到糞便無害化的目的。糞尿分集式廁所采用糞尿分離便器，將糞尿分開儲存于儲糞池和儲尿桶，利用干化原理處理糞便。完整下水道式廁所即水沖式廁所，與污水管網(wǎng)相連，糞尿統(tǒng)一處理[4]。雙坑交替式廁所采用雙坑交替使用，糞污在坑內(nèi)厭氧發(fā)酵半年后可實(shí)現(xiàn)糞污無害化處理[5]。

2 廁所糞污特性及處理技術(shù)

2.1 廁所糞污特性

我國城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)和生活環(huán)境差異較大：城市家庭居住集中，主要采用水沖式廁所，廁所糞污與其他生活污水一并進(jìn)入管網(wǎng)集中收集后，由污水處理廠統(tǒng)一處理，達(dá)標(biāo)后排放；而農(nóng)村居住較分散，產(chǎn)生的廁所糞污多為單獨(dú)收集處理，特別是采用的三格式、雙甕式等水沖式戶廁類型，產(chǎn)生的廁所糞污性質(zhì)與城市管網(wǎng)的污水差別較大。此外，干旱寒冷地區(qū)農(nóng)村采用的旱廁類型較多，旱廁糞污與水沖廁所的糞污特性也存在較大差異。

由表1 可知，新鮮人糞尿與不同廁所類型內(nèi)的糞污基本理化性質(zhì)存在差異，而且人糞尿中的鹽分及糞大腸菌含量高，若直接將人糞尿還田，可能會(huì)帶來環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。新鮮人糞尿的電導(dǎo)率（EC）、總氮（TN）、總磷（TP）、化學(xué)需氧量（COD）、糞大腸菌群數(shù)遠(yuǎn)高于三格化糞池第一池和城市污水，這是因?yàn)槿窕S池和城市污水管網(wǎng)與水沖廁所相連，廁所糞污經(jīng)過沖廁水的稀釋，其各項(xiàng)指標(biāo)低于人糞尿。旱廁衛(wèi)生條件差，糞污若不經(jīng)過脫水、高溫發(fā)酵等無害化處理，糞大腸菌群數(shù)在適宜的存放條件下仍會(huì)增加，分別是新鮮人糞、三格化糞池第一池糞污、城市污水的6.87、311.12、9 778.91 倍。三格化糞池第一池的TN、TP、COD、糞大腸菌群數(shù)高于城市污水，這是由于農(nóng)村的三格式戶廁沖水量少，且城市污水還包含廚房、洗浴等其他污水，導(dǎo)致城市污水的EC高于三格化糞池第一池。針對不同類型的廁所糞污應(yīng)采用適宜的處理技術(shù)去除污染物，以達(dá)到無害化或利用標(biāo)準(zhǔn)。

表1 不同糞污的基本理化性質(zhì)Table 1 Basic physical and chemical properties of the different night soil

2.2 廁所糞污處理技術(shù)

農(nóng)村廁所糞污處理技術(shù)較多，包括厭氧發(fā)酵、好氧發(fā)酵、干化、焚燒等技術(shù)，此外，還有一些新型技術(shù)，如熱解[12]、電解[13]、深度處理[14-16]等。不同廁所類型通過與糞污處理技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了廁所系統(tǒng)前端的衛(wèi)生收集和后端的糞污無害化效果。其中，三格化糞池式、雙甕漏斗式、三聯(lián)通沼氣池式、雙坑交替式廁所主要是利用厭氧發(fā)酵技術(shù)實(shí)現(xiàn)廁所糞污無害化處理，糞尿分集式廁所主要是利用干化技術(shù)實(shí)現(xiàn)廁所糞污無害化處理。廁所糞污經(jīng)無害化處理后，其中的病原菌和寄生蟲卵被殺滅，變成含有高有機(jī)質(zhì)以及氮磷鉀等營養(yǎng)元素的農(nóng)家肥；但若無害化處理不當(dāng)，廁所糞污農(nóng)用會(huì)導(dǎo)致病原體的傳播，造成二次污染。

2.2.1 厭氧發(fā)酵技術(shù)

厭氧發(fā)酵技術(shù)在糞污處理技術(shù)中相對成熟，在農(nóng)村改廁工作中應(yīng)用較廣。此種技術(shù)是在密閉環(huán)境下，利用厭氧消化菌將糞污轉(zhuǎn)化為CH4、H2O、CO2和有機(jī)物等[4，17]。厭氧發(fā)酵過程可分為兩個(gè)階段：第一階段是糞便分解、糞液分層和蟲卵沉降；第二階段為充分的厭氧發(fā)酵[4]。糞污經(jīng)過厭氧發(fā)酵后，病原菌被殺滅，產(chǎn)生的沼渣、沼液可以用作有機(jī)肥施入農(nóng)田，產(chǎn)生的沼氣可以用于照明、做飯、供暖等日常生活。據(jù)報(bào)道，國外應(yīng)用厭氧發(fā)酵技術(shù)的有德國呂貝克市的真空廁所后續(xù)處理工藝[18]以及美國農(nóng)村的帶自凈功能的廁所[19]等。國內(nèi)應(yīng)用厭氧發(fā)酵技術(shù)的有三格化糞池式、雙甕漏斗式、三聯(lián)通沼氣池式和雙坑交替式廁所。通過對相關(guān)文獻(xiàn)歸納整理，將75 份糞污處理結(jié)果總結(jié)于表2，其中三格化糞池式、雙甕漏斗式、三聯(lián)通沼氣池式、雙坑交替式廁所樣本量分別為34、21、18、2 個(gè)。

三格化糞池是目前應(yīng)用最廣的厭氧發(fā)酵糞污處理設(shè)施，處理后的糞污pH 約為7.8，糞大腸菌值約為6.1×10-2，CODCr去除率為57.3%（表2）。金小林等[20]通過檢測130 座三格化糞池的污染物指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，三格化糞池的第3 格可去除99.96%的糞大腸菌，并全部達(dá)到無害化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求，但對氨氮（NH3-N）的處理效果較差。宋偉民等[21]分別在寒季、暖季對滲坑式化糞池的污水處理效果各進(jìn)行了1 個(gè)月的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)暖季的糞大腸菌群含量高于寒季，說明低溫不利于糞大腸菌群的繁殖。王玉華等[22]通過研究3個(gè)地區(qū)的污水處理效果發(fā)現(xiàn)三格化糞池出水水質(zhì)遠(yuǎn)達(dá)不到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）的要求，且處理效果與沼氣化糞池相比相差甚遠(yuǎn)。三格化糞池式廁所常見的不達(dá)標(biāo)原因主要有沖水過多、建造質(zhì)量不合格、生活污水入池等。

三聯(lián)通沼氣池式廁所常用于養(yǎng)殖戶。研究發(fā)現(xiàn)，沼氣池式廁所出糞口pH 約為7.5，糞大腸菌值約為1.6×10-2，BOD5為318.7 mg·L-1（表2）。柳樹滋等[23]認(rèn)為沼氣池式廁所具有經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、綜合效益和示范意義，符合農(nóng)戶的如廁習(xí)慣，無害化處理效果好，可產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)肥料和清潔能源，并且可使腸道傳染病減少96.18%，但沼氣池式廁所對化糞池和沼氣池的施工要求較高，需要專業(yè)的技術(shù)人員建造[24]。

雙甕漏斗式廁所使用時(shí)需控制沖水量。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)雙甕無害化處理后的糞污pH 約為7.7，糞大腸菌值約為3.4×10-2，CODCr去除率為76.4%（表2）。雙甕式廁所在保證無害化處理的同時(shí)還可保持肥效，韓效才等[25]檢測了120 個(gè)雙甕式廁所的無害化指標(biāo)發(fā)現(xiàn)保氮效率達(dá)95.7%。但胡小紅等[26]調(diào)查湖南省2 個(gè)村的24 戶改廁戶時(shí)發(fā)現(xiàn)雙甕式廁所無害化指標(biāo)的達(dá)標(biāo)率僅占20.8%，這主要是由沖廁用水量過多導(dǎo)致。另外，馮新元等[27]、齊振文[28]、徐國雄等[29]在調(diào)研改廁工作進(jìn)展時(shí)都發(fā)現(xiàn)了雙甕式廁所管理不到位的問題。對鄭州市農(nóng)村1269 戶雙甕漏斗式廁所的衛(wèi)生管理質(zhì)量調(diào)查顯示，管理較好的農(nóng)戶僅占43.4%[27]，說明雙甕式廁所在使用中仍需加強(qiáng)管理。

表2 厭氧發(fā)酵技術(shù)在不同廁所類型中的糞污處理效果Table 2 Effects of different toilets on the night soil with anaerobic fermentation technology

雙坑交替式廁所在干旱或半干旱地區(qū)廣泛推行，該類廁所是典型的無水型廁所，便后可直接用土覆蓋，封存四個(gè)半月后，糞大腸菌值約為4×10-3，蛔蟲卵死亡率超過96%[5]。若儲存時(shí)間小于半年，應(yīng)經(jīng)過無害化處理后使用[30]。

厭氧發(fā)酵技術(shù)的研究和應(yīng)用時(shí)間最長，成熟度高，可實(shí)現(xiàn)就地處理，無額外污染負(fù)荷與嗅覺污染，資源化利用率高，可產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)肥料和清潔能源。該技術(shù)適用條件廣，但處理周期略長，后期維護(hù)不便，受設(shè)施結(jié)構(gòu)、建造質(zhì)量、溫度、外來物等影響因素較多。該技術(shù)成本中等，無額外運(yùn)輸、配套設(shè)施及供能的支出，建造費(fèi)用為每戶300～2 000元，其中雙甕式廁所208 d即可收回投資成本，以后每投入1 元可帶來6.90 元的收益[24]。三格式和雙甕式廁所適合氣候溫暖具備水沖條件的地區(qū)，雙坑交替式廁所在缺水地區(qū)適用，沼氣池式廁所推薦種養(yǎng)結(jié)合的農(nóng)戶使用。

2.2.2 好氧發(fā)酵技術(shù)

好氧發(fā)酵技術(shù)在我國農(nóng)村應(yīng)用推廣也較多，該技術(shù)是將糞便與生物填料或者基質(zhì)混合后置于儲糞池或發(fā)酵罐內(nèi)，利用糞便自身攜帶的好氧微生物或者定期投放特殊高效菌種進(jìn)行發(fā)酵，將其分解成CO2、H2O和小分子有機(jī)物[19]，最終變成有機(jī)肥，反應(yīng)過程中產(chǎn)生的高溫可殺滅各種病原體、寄生蟲。德國的Locus廁所和WC der Zukunft 廁所[38]，我國的好氧型免水微生物堆肥廁所、免水微生物降解型廁所，南非的干燥堆肥廁所[39]，挪威和澳大利亞的旋轉(zhuǎn)式堆肥廁所，日本的木屑免水沖生態(tài)廁所[40]，英國的“斜坡”廁所[41]等都采用了好氧發(fā)酵技術(shù)。其中，Locus 廁所和WC der Zukunft 廁所是新型堆肥廁所，通過配置特殊裝置實(shí)現(xiàn)了糞便的就地生物降解，但成本高昂[38]。

表3 選取了20 個(gè)數(shù)據(jù)總結(jié)出免水微生物堆肥型廁所（6 個(gè)）和免水微生物降解型廁所（14 個(gè)）的糞污處理效果。免水微生物堆肥型廁所的發(fā)酵溫度可達(dá)50.0 ℃，占地小，動(dòng)力消耗大[42-43]。盛保華等[42]研究的免水微生物堆肥型廁所的反應(yīng)基質(zhì)3～4 個(gè)月更換一次，廁所內(nèi)的物料減量化約為70%。免水微生物降解型廁所內(nèi)發(fā)酵溫度約49.7 ℃，處理后的糞大腸菌值約為3.8×10-3，廁所的填料可使用1～2 a，糞便減量化可維持在95%以上，但成本高，降解效率受糞尿比例的影響較大[44]。單寧[45]研制的免水微生物降解型廁所的菌劑可達(dá)到“三零”（零污染、零感染和零廢棄物排放）、“三化”（減量化、無害化和資源化）的要求，但目前僅進(jìn)行了初步探討，仍需深入研究。

表3 好氧發(fā)酵技術(shù)（高溫堆肥）在不同廁所類型中的糞污處理效果Table 3 Effect of different toilets on the night soil with aerobic fermentation technology（high temperature composting）

好氧發(fā)酵技術(shù)成熟度略低于厭氧發(fā)酵技術(shù)，前者改變了農(nóng)戶的如廁習(xí)慣，耗能高，且需要外界干預(yù)，效果受填充基質(zhì)的影響較大，但衛(wèi)生效果好，處理周期短，安裝方便，可產(chǎn)出有機(jī)肥[4]。在處理效果的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量的安全性方面好氧發(fā)酵技術(shù)還有待提高[39]，后期使用維護(hù)管理不當(dāng)易導(dǎo)致堆肥失敗。好氧發(fā)酵技術(shù)保溫、攪拌、曝氣等會(huì)造成額外能耗支出，尤其是需要特殊菌劑處理的免水微生物降解型廁所需在購買菌劑方面投入更多，但其具有免水的優(yōu)勢，若替換掉我國所有家庭的沖水馬桶，全國每年可節(jié)約100 億元的水費(fèi)和280 億元的污水處理費(fèi)用[44]。好氧發(fā)酵技術(shù)適用于干旱缺水地區(qū)，但需負(fù)擔(dān)額外費(fèi)用，如持續(xù)供電和添加菌劑等。

2.2.3 干化技術(shù)

干化技術(shù)即用強(qiáng)化加熱或添加覆蓋物的方法使糞污脫水，進(jìn)行干燥堆肥。圣薩爾瓦多的太陽能廁所、我國農(nóng)村和瑞典普遍使用的糞尿分集式廁所、芬蘭的無水堆肥馬桶等[41]都是干化技術(shù)的具體應(yīng)用。

表4 收集到糞尿分集式廁所和太陽能式廁所的衛(wèi)生學(xué)數(shù)據(jù)共36 份，其中糞尿分集式廁所34 份，太陽能廁所2 份。糞尿分集式廁所收集的尿液可以直接或經(jīng)簡單處理后利用，收集的糞便被草木灰等易吸收水分的偏堿性物質(zhì)覆蓋進(jìn)行干燥堆肥，可將糞便中的病原體消除[39，49]。糞尿分集式廁所產(chǎn)物的含水率約為30.1%，糞大腸菌值約為1.1×10-2（表4）。實(shí)際應(yīng)用中，糞尿分集式廁所常因?yàn)楣芾砗褪褂糜^念問題達(dá)不到預(yù)期效果。此類廁所需長期覆蓋偏堿性覆蓋物，且覆蓋不完全會(huì)導(dǎo)致嗅覺污染、蚊蟲滋生，覆蓋物過多促進(jìn)病原體滋生[50]，影響糞污無害化效果。王俊起等[51]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，糞尿分集式廁所建設(shè)運(yùn)行成本低，無需水沖，可建于寒旱區(qū)[52]，但冬季無害化處理速度較緩慢[53]，且該類廁所改變了用戶如廁習(xí)慣，使用不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)糞污暴露、臭味重等問題。

表4 干化技術(shù)在不同廁所類型中的糞污處理效果Table 4 Effects of different toilets on the night soil with drying technology

太陽能廁所利用太陽能集熱板干燥糞便，通過吸收太陽的熱能加速糞便脫水，無環(huán)境污染[54-55]。太陽能廁所脫水效果較好，處理后的糞便含水率可低至0.02%[55]，但CONSTANZE 等[56]的研究發(fā)現(xiàn)太陽能廁所主要受太陽紫外線燈安裝位置和當(dāng)?shù)貧夂驐l件影響，易出現(xiàn)溫度低或加熱時(shí)長不足的情況，影響衛(wèi)生處理效果。楊蘭等[57]發(fā)現(xiàn)，太陽能板與糞尿分集式廁所結(jié)合對殺滅蛔蟲卵的效果優(yōu)于使用單一技術(shù)的廁所。

干化技術(shù)成熟度中等，無環(huán)境污染，處理3 個(gè)月以上可產(chǎn)出有機(jī)肥。其中糞尿分集式廁所使用維護(hù)較復(fù)雜，改變了如廁習(xí)慣，處理效果取決于后期使用維護(hù)程度，而太陽能廁所主要受外界條件的影響，處理效果不穩(wěn)定。所有糞污處理技術(shù)中成本最低的是干化技術(shù)中的糞尿分集式廁所，其成本可低至每戶100 元[24]，且無額外資金投入，而太陽能廁所的運(yùn)行費(fèi)用比普通廁所低。

2.2.4 熱處理技術(shù)

熱處理是利用熱化學(xué)轉(zhuǎn)化原理將有機(jī)質(zhì)分解為氣體和殘?jiān)倪^程，無害化效果好、減量化程度高，但系統(tǒng)較復(fù)雜，存在能耗高、技術(shù)產(chǎn)品投入大以及對技術(shù)安全性要求高等問題，可在特殊環(huán)境下使用。該技術(shù)分為焚燒與熱解兩種處理方式。目前，已有應(yīng)用該技術(shù)的相應(yīng)廁所產(chǎn)品在國內(nèi)外進(jìn)行生產(chǎn)銷售，如使用焚燒原理的CINDI?family 燃燒式馬桶，不僅可以實(shí)現(xiàn)糞尿快速減量化，還可有效處理糞污燃燒過程中產(chǎn)生的煙氣。該類廁所在我國北京的史家胡同和國外的部分房車中已有應(yīng)用，但其生產(chǎn)成本高，且使用過程中高溫分解技術(shù)的安全性還有待于進(jìn)一步驗(yàn)證。

焚燒是利用燃燒過程中的高溫殺死糞便中的病原微生物和寄生蟲等，實(shí)現(xiàn)廁所糞污的減量化，產(chǎn)生的熱量還可用于發(fā)電、干化處理等。Stokes 團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一套可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)糞便干化和焚燒的循環(huán)工藝，在供給初始能源后，設(shè)備可對糞便進(jìn)行干化和焚燒，這一過程中產(chǎn)生的熱量可用作能源供設(shè)備運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)能量循環(huán)，不足之處在于該系統(tǒng)較復(fù)雜且成本較高，并需要及時(shí)對物料進(jìn)行補(bǔ)充[58]。在大規(guī)模社區(qū)，糞便焚燒產(chǎn)生的熱量還可以用于發(fā)電[59]。美國的“incinolet”電焚燒廁所可以直接將糞便焚燒，定期清理焚燒后的灰燼，此類廁所節(jié)水、無味，適用于特殊極限地區(qū)[40]。

熱解是通過熱能將糞便分解成可利用的固態(tài)和液態(tài)物質(zhì)。AFOLABI 等[12]應(yīng)用熱解技術(shù)將糞便熱解為尿素和清潔水，可以實(shí)現(xiàn)糞便的減量化和無害化，但該技術(shù)對糞便的含水率要求較高，進(jìn)入反應(yīng)器碳化前需要脫水，且水熱碳化過程對壓力條件要求苛刻，不易管理，成本高昂，所以目前還沒有投入市場應(yīng)用。

2.2.5 其他技術(shù)模式

目前針對污水處理研發(fā)的新技術(shù)有電解技術(shù)[13]、深度處理法[14-16]、超臨界水氧化技術(shù)[60]、濕式氧化技術(shù)[16]等，而作為農(nóng)村生活污水的一部分，廁所糞污在處理過程中可以借鑒這些新技術(shù)。

電解技術(shù)是在電解條件下去除污染物并產(chǎn)生清潔水的處理方法[13]。目前電解技術(shù)已進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)初期[16]，如艾科森太陽能循環(huán)水沖生態(tài)廁所（簡稱Eco-san），該廁所將電解技術(shù)與其他工藝耦合，可實(shí)現(xiàn)污水凈化回用。深度處理法是利用膜的選擇性分離作用和有機(jī)物的特性，實(shí)現(xiàn)糞污與清潔水的分離和污染物降解，產(chǎn)生的清潔水可用于回沖廁所或施入農(nóng)田，如Blue Diversion Toilet，其BAMBi 反應(yīng)器產(chǎn)出的清潔水可滿足沖廁水的要求[14-15]。超臨界水氧化技術(shù)可以使糞污在超臨界水中被快速分解為CO2，產(chǎn)生清潔水，具有效率高、無嗅覺污染等優(yōu)點(diǎn)，但需額外供能，成本高[60]。濕式氧化技術(shù)是利用高溫高壓殺滅病原體，將有機(jī)物分解為小分子物質(zhì)，但能耗較高且效果不穩(wěn)定[16]。新型技術(shù)雖提升了資源化、減量化、無害化的效果，但成本也大大增加。

各類廁所糞污處理技術(shù)的差異見表5。當(dāng)前各種處理技術(shù)在應(yīng)用中存在的問題主要包括：①厭氧、好氧等生物處理技術(shù)仍無法克服用戶舒適度不夠、環(huán)境條件限制等問題，在應(yīng)用時(shí)具有局限性；②以糞尿分集式廁所為代表的干化技術(shù)在一定程度上改變了用戶的如廁習(xí)慣，易出現(xiàn)使用不當(dāng)和糞污處理效果不達(dá)標(biāo)現(xiàn)象；③焚燒、熱解和電解技術(shù)成本過高，難以應(yīng)用于我國農(nóng)村地區(qū)；④污水深度處理法未實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用，僅單純?nèi)コ廴疚?，使養(yǎng)分物質(zhì)浪費(fèi)；⑤部分技術(shù)因能耗高、處理時(shí)間長等問題影響了技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用推廣。因此，在選擇糞污處理技術(shù)時(shí)不能盲目推廣，應(yīng)根據(jù)農(nóng)村實(shí)際情況，因地制宜選擇經(jīng)濟(jì)合理、資源化水平高的處理方案。

表5 各類廁所糞污處理技術(shù)比較Table 5 Comparison of disposal techniques of various toilet types on night soil

3 結(jié)論與展望

廁所糞污無害化處理研究對農(nóng)村“廁所革命”、資源循環(huán)利用以及農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展具有重要意義，但現(xiàn)階段應(yīng)用的廁所糞污無害化處理技術(shù)均存在各自的局限性，且無害化效果因廁所類型、使用過程不同等存在差異。經(jīng)對比分析發(fā)現(xiàn)，在滿足糞污無害化的前提下，厭氧和好氧發(fā)酵技術(shù)適用地區(qū)廣，成本中等，可直接產(chǎn)出農(nóng)家肥，無需二次處理，應(yīng)進(jìn)行推廣使用。當(dāng)前，糞污長期農(nóng)用效果和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)尚不明確，仍需深入研究。新型廁所糞污處理技術(shù)應(yīng)結(jié)合物理、生物、化學(xué)方法，在滿足用戶基本需求和傳統(tǒng)使用習(xí)慣的基礎(chǔ)上，科學(xué)設(shè)計(jì)廁所系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，篩選高效的微生物菌群，選擇適宜技術(shù)工藝及材料，使糞污達(dá)到最大程度的減量化和無害化。綜合前人的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀，未來農(nóng)村改廁類型及糞污處理技術(shù)的發(fā)展方向應(yīng)從以下幾個(gè)角度考慮：

（1）便器設(shè)計(jì)滿足糞尿源頭分離。尿液中幾乎不含致病病原體，養(yǎng)分種類和含量也高于糞便，糞尿源頭分離處理可以保證糞便和尿液不被稀釋和互相污染，減少需處理的排水量和污染負(fù)荷，提高處理和利用效率。

（2）沖水設(shè)施應(yīng)節(jié)約水資源。水沖廁所不僅消耗大量水資源，還會(huì)增加后續(xù)處理的工作量，改進(jìn)現(xiàn)有處理方式，通過真空負(fù)壓、便器結(jié)構(gòu)優(yōu)化、新型材料選用等方式減少用水是未來發(fā)展趨勢。

（3）廁所系統(tǒng)應(yīng)提高如廁舒適度。研發(fā)舒適度高、使用方便、管理簡單、衛(wèi)生效果好的生態(tài)廁所，科學(xué)選擇技術(shù)產(chǎn)品及材料，使用節(jié)水、節(jié)能、環(huán)保的處理技術(shù)，開展廁屋與便器內(nèi)部、便器與化糞池內(nèi)部雙重隔離結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，避免糞污暴露，減輕廁屋臭味，提高如廁舒適度。

（4）糞污處理工藝應(yīng)最大程度滿足資源化和快速減量化需求?；诩S便中污染物和養(yǎng)分物質(zhì)并存的特性，可嘗試將多種技術(shù)進(jìn)行組合，優(yōu)化處理效果的同時(shí)將污染物分解或轉(zhuǎn)化成養(yǎng)分物質(zhì)，以實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用最大化，科技工作者應(yīng)結(jié)合國際領(lǐng)先研究，探索新型糞污處理技術(shù)和農(nóng)用技術(shù)。

（5）糞污農(nóng)用效果和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)探明。深入研究糞污農(nóng)田施用效果與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，從經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)效益三方面綜合評估無害化處理后的糞污農(nóng)田施用效果和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，指導(dǎo)糞污科學(xué)利用，促進(jìn)農(nóng)村廁所革命的順利推進(jìn)和人居環(huán)境的有效治理。