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无下水道无害厕所革命,开启人类文明新纪元

所属分类:行业新闻    发布时间: 2021-05-18    作者:admin
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2019年《麻省理工科技评论》发布“全球十大突破性技术”,其中一项就是无下水道卫生间,厕所是人类文明的标杆,目前有上下水到的水冲厕所已被广泛接受,为何要研究无下水道卫生间,无下水道卫生间有哪些应用场景?为什么说,他将是人类未来的厕所形式

本文分析了目前农业用化肥、城镇厕所化粪池、中央空调军团菌及舰船厕所状况。

概述


无下水道卫生厕所,不用水冲、不通过排水管网及下水道及污水处理厂,很短时间内,快速无公害处理公共(家庭)厕所、养殖场粪便,制成无菌、无味的颗粒状有机肥便于包装、运输、储存、销售,不污染环境

用家庭粪便快速生成有机肥的技术(获得国家..:ZL 201220109642.1)进而大量减少污水排放量、农药、化肥的使用量,减少大量温室气体,有机肥不仅能生产绿色有机产品,促进人民健康,而且可以大幅度改善土地、(水、大气)环境污染状况,投入很少,运营成本低,减少疾病(新冠肺炎等)的传播,造福人类。

不冲水卫生厕所还可以用在交通运输:飞机、火车、长途汽车、轮船及军舰等,也可做为太空厕所(..:ZL 201220109642.1是人畜粪便无害化处理方式之一,也可以用紫外线、臭氧粪便无害化)。

采用无下水道卫生厕所(获得国家..:ZL 201220109642.1)、封闭供热管道系统供冷,可以解决“军团菌新冠肺炎等疾病传播”问题。将冬天供热用的燃气炉(锅炉)换成制冷设备,夏天就可以通过封闭供热管道供冷,因为管道密闭,不会传播疾病。

环保局实践证明还进行了 “ZL 201320108141.6 ”..发明的粉尘污染物降解技术方法,给排放烟雾、粉尘、酸气的烟囱(居民)、厂房戴上过滤“口罩”,用于捕集降解过滤居民及工业生产排放的烟尘废气,脱硫、脱硝中和反应后,用于治理雾霾酸雨及温室气体。


现状


目前世界各国城镇都是沿用欧洲早期城市化的排污模式,较完善的污水管网和现代污水处理厂,至今只有少数几个发达国家实现了,即使在这些发达国家,仍然有一半或更多的污泥被填埋。


原因是污水下水道管网及处理费用高,欧洲很多早期修建的污水管网进人翻修和高维护期,例如,德国管网费用占污水总费用的70%,即使污水处理厂按.严格的排放标准,处理后污水浓度仍然过高,水的污染问题也难以真正解决。

根据国外经验和我国财力状况,排水管网污水处理系统,要达到欧美城市较高普及率与配套的水平,至少还需几十年时间,既使在下水道普及地区,化粪池粪渣仍有类似旱厕粪便的无害处理问题。

粪便污泥中含有机物及丰富的肥料成分,也含有病原体,是农业的资源,也是环境的污染源、疾病的传染源,70%的疾病是因为人畜粪便没有无害化处理。

化粪池是城镇粪便污水的预处理设施,是城市下水道的组成部分。化粪池.早于19世纪起源于欧洲,至今有100多年了,目前发达国家的城镇下水道管网化程度高、大都不设化粪池。

化粪池造价低、减少污水处理厂成本压力、方便粪污收集、技术简单易行、运行维护要求低等优点,在分散污水处理中有着长久和广泛的应用,完全在我国取消化粪池是不现实的,化粪池作为粪便污水处理的过渡形式将长期存在。

95%以上的化粪池使用 1-2 年后开始严重渗漏,化粪池渗漏污染地下水,在北京,粪便无害化处理率仅为30%-40%,我国城市粪便无害化处理还没有得到足够的重视,由于化粪池后期的管理不到位、清掏不及时等问题,引发化粪池渗漏污染地下水、爆炸等许多安全事故,化粪池成了城市的“定时炸弹”。

化肥


根据世界粮农组织判断,合理使用化肥后,增产效果可以达到40%-60%。我国农民一半的农资成本都在化肥上。为了粮食的产出可以供养更多人口,中国是化肥使用大国,一年总用量高达5900万余吨,使用了全世界三分之一的化肥。

长期大量使用某些单一肥料尤其是过磷酸钙、氯化钾、硫酸钾等导致土壤物理环境被严重破坏,从而加重某些有害元素在农产品中的残留。与20年前相比,现在的耕作土壤已变得板结、盐碱化、酸化、重金属淤积,所以说土壤中基本都有毒有害物质,是不可持续的农作方式。

有机肥可分解土壤中的一些有毒物质,中和酸性或碱性的土壤,使土壤有利于农作物生长。

我国化肥利用率非常低,有超过 65% 的化肥渗人到土壤环境中,形成农业面污染源,导致河流、湖泊水体富营养化,藻类滋生,水体生物死亡等连锁反应,污染水环境包括地下水,农业生产中化肥的施用贡献了我国河、湖等水体中氮磷污染源的70%,这不仅造成了巨大的经济损失,还严重破坏了我国的河流生态环境。

过量施用化肥不利于农作物生长,会导致农作物出现倒伏现象而减产,威胁粮食安全;也使农作物抗病虫害能力减弱,易遭受病虫侵害,增加农药用量,直接威胁食品的安全性,食用受污染的农产品,危害人类身体健康,诱发多种疾病。

以前生产氮肥主要以石油为原料,现在生产化肥主要用天然气、煤和磷矿石,这些原料是我国紧缺资源,化肥成本居高不下,2001年欧洲发布了“氮评估报告”,“自从人类发明人工合成氮素化肥的方法以来,环境中活性氮的含量明显升高。

氮污染正在成为21世纪主要的环境挑战之一”,欧洲每年因氮污染所遭损失约1000亿至4600亿美元,相当于欧洲每年的农业收益两倍多。

有机肥具有养分全、肥效长、无污染的特点,减少化肥的过量施用,使用生物肥和有机肥,不仅提高土壤肥力和农作物产量、质量,而且节省大量成本,降低人畜患病率,推广使用无下水道卫生厕所(..:ZL 201220109642.1),对人类环境有着巨大意义。


航空母舰新冠肺炎


2020年4月17日,法国“戴高乐”号航母上已有1081名船员新冠病毒检测呈阳性。


美国“福特”号、“肯尼迪”号航母的厕所和排污系统,会被经常堵塞,该系统类似于客机上的系统,.大运输机C-5“银河”上的机载厕所,每个成本约为1万美元。


现代客机采用真空厕所系统,将污物沿管道抽到储污罐内集中存放,落地后再由专用车辆清空处理。


与传统厕所相比,真空厕所的一个显著优点就是省水,这对于在海上淡水贵如油的航母来说是一个非常好的优点。


但规模放大以适应有4000多名船员的航母,由于管道太窄,当一群水手在早上同时上厕所时,真空压力就无法有效发挥作用,结果就是厕所堵塞将成为舰上官兵出海期间挥之不去的梦魇--堵塞,由于排污系统设计缺陷,维修人员只能用酸性溶液清洗疏通,每次就要花费40万美元。

这些厕所的建造显然不能参照飞机这样的运输工具,因为航母相当于一座漂浮在海上的城市,一次航行长达数月。

据报道,2016年布什号..出征波斯湾,舰上的423个厕所失灵,全舰厕所无法使用!

也就是说在这期间,舰上几千号人,从舰长到小兵都憋着慌,可以想象当时这群美国大兵有多难受了!.基本的生理需求都得不到解决,战斗力哪还有保证?

据印度报道,2016年超日王号航母在印度西南部船厂大修时,发生“毒气泄漏”事故,造成2死2伤,其实就是厕所沼气爆炸。

2019年4月底,印度超日王号航母在回港补给时厕所起火,造成一名军官牺牲。

粪便传播疾病,在舰艇推广使用无下水道卫生厕所,意义重大。


排污管、中央空调传播疾病


2003年5月16日,世界卫生组织发布了香港淘大花园(SARS)非典肺炎传播的环境卫生报告,淘大花园住宅楼使用海水冲厕系统。


2003年 3月19日,该楼30多层、每层8个单元,8号单元冲厕水管破裂,冲厕水中断,排粪管内污物聚集,污水管内液滴挥发出来,另外,用水桶冲厕亦会增加卫生间污水液滴的产生,液滴可能会随天井的气流上升、吸附在外墙表面,从打开的窗户进入其它单元,共有321个住户感染SARS,造成42人死亡。

《柳叶刀》发表文章表明,下水道和排气扇让高层住户更易感染新冠病毒,2020年2月11日,香港青衣长康邨康美楼,两位不同楼层但同为07户型的住户相继被确诊新冠肺炎。

援引香港媒体报道,相隔10层的两户人共用一条排粪管和化粪池,住在较低楼层的患者曾改装过家中排气管,存在漏气的可能性。香港的流行病学..怀疑病毒通过下水道气溶胶传播。

2月12日,广州保利天悦小区18栋,不同楼层的3户6人确诊感染了新冠病毒,..调查认为该大楼的传染源、传染渠道不明晰,可能通过共用电梯或排污管道传播病毒,保利天悦18栋整栋隔离。

2020年6月12日,广州市疾病预防控制中心副主任袁俊,在新闻发布会上介绍了一个城中村疫情调查的故事:..发现因排污管道破裂,粪水污染环境,引起居民感染。

.早的病例1家2口住在两层楼的二楼,后续排查中,在紧挨着的后面两栋楼陆续发现了3家人6个病例。

2020年7月6日,英国《每日电讯报》报道,牛津大学..汤姆. 杰斐逊表示,意大利科学家在米兰、都灵去年12月废水样本检测出新冠病毒,巴西..在去年11月下水道检测出新冠病毒,越来越多证据表明,新冠病毒可以通过下水道废水及厕所粪便传播。

惨重的代价,证明了SARS、新冠肺炎病毒可以通过排气管道、排污管道粪便传播。

中央空调的使用日益加大,大型医院、商场、酒店、写字楼、车站、飞机场等人员密集场所均有中央空调(供热供冷)冷却水系统。

军团菌是军团病与庞提亚克热的主要病原体,1976年美国..被发现,目前被 WHO 纳入疾病传报范围,集中空调系统冷却水是军团菌繁殖的“温床”。军团菌是一种革兰氏阴性菌,浅红色的短杆菌,现已发现 50个种,70多个血清型,至少有20个种可引起人感染,引发特殊的肺炎,称为军团病。

舰船领域,对空调通风系统卫生学设计、管理及日常维护的卫生要求研究和制定,仍处于探索阶段。没有相关的规范及条例。

1990年代美国及欧洲国家对建筑物中央空调通风系统进行的研究表明,室内空气污染42%~50%来源于集中空调通风系统,军团菌病(空调病)是一种急性呼吸道传染病。

具有病程进展快、病死率高、易爆发流行的特点。嗜肺军团菌是细菌性非典型肺炎的主要的病原菌之一,军团病的病死率为6%~7%,2003年爆发的“非典”事件,被世界卫生组织证实就是典型的军团菌病毒通过空调通风系统进行传播的。

空调通风系统中的微生物致病菌污染主要是细菌致病菌、尘螨、霉菌及其代谢物 (包括过敏原、气味) 等通过气溶胶的形式传播。在中央空调冷却水内,军团菌中嗜肺军团菌,检出率高达72%。 

中央空调传播SARS、新冠肺炎等疾病,采用无下水道卫生厕所、封闭供热管道系统供冷,可以解决“无法有效控制军团菌传播疾病”这一难题。

图1 是暖气片管道系统供热示意图,将燃气炉(锅炉)换成制冷设备,夏天就可以通过封闭供热管道供冷,因为管道密闭,不会传播疾病。

图1 暖气片管道系统供热示意图

根据2020年6月10日发表在《新出现的传染病》(Emerging Infectious Diseases)的一份新报告,法国一家医院的两名患者可能因为吸入了冲厕时被雾化的污染过的马桶水而感染了军团病。

这两名患者曾相隔5个月入住过同一间病房。该报告认为军团病可能通过冲马桶传播,因为这会将把污染的水喷射到空气中。

项对感染源的调查发现,军团菌存在于该病房的马桶水中,但在浴室或水槽中没有发现。基因分析发现,马桶水里的细菌菌株与感染病人的菌株相同或密切相关。此外没有发现其他潜在的感染源。


印度有的贫民窟里,1.75平方公里的面积上,集聚了100多万人。人口密集,空间狭窄,卫生极差,平均1440人共用一间厕所。

没有排污处理系统,加上印度湿度大、气温高,含有病毒的飞沫颗粒不易蒸发,不易沉降,极易形成气溶胶。如果疫情在贫民窟爆发,那么情况将很难控制。

和南美一样,非洲也有很多贫民窟。实际上,整个非洲大陆,水都是稀缺资源。

而预防新冠病毒,又需要勤洗手。人口稠密,没有自来水洗手,成为病毒传播的巨大隐患。缺医少药,卫生条件又差,如果疫情在非洲大爆发会怎么样?我们还不能设想。

有..悲观地估计:“缺少洁净的水和干净的厕所,可能导致南美、非洲、印度多地疫情大暴发。”

2020年6月20日北京的确诊病例中,有两例是天客隆超市的二楼美食城摊主,一对夫妇,并没有新发地疫区接触史,海淀区疾控中心的流调人员通过排查发现,感染途径是永定路70号院的公共厕所。

患者说12日那天去了永定路70号院的公共卫生间上厕所,这个楼之前出现了确诊病例,在其环境采样中,核酸检测是阳性。感染了新冠病毒。

联合国非洲经济委员会的报告:“模拟了四种可能出现的情况。该机构估计,如果没有任何干预措施,非洲今年将有超过12亿人感染新冠病毒,330万人因新冠病毒死亡,即便是“.好的情况”,非洲仍将有1.228亿人感染新冠病毒、230万人住院和30万人死亡。

推广无下水道卫生厕所预防疾病传播至关重要。

赤潮水母海洋污染


随着现代化工、农业生产的迅猛发展,沿海地区人口的增多,大量工农业废水和生活污水排入海洋,其中相当一部分未经处理就直接排入海洋,导致近海、港湾富营养化程度日趋严重。

导致了赤潮的频繁发生,赤潮造成鱼、虾、贝类的大量死亡。据不完全统计,1980—1992年,在我国海域共发现赤潮近300起,是70年代的15倍。赤潮发生的范围涉及南海、东海、黄海和渤海。

在粪便大量堆积时,畜禽养殖废水在厌氧情况下会产生大量的硫醇、硫化氢、氨气、吲哚、有机酸、粪臭素等恶臭气体, 畜牧业是我国农业领域..大甲烷排放源,也是全球排名第二的温室气体来源,人类活动产生的温室气体中,有15%左右来自于畜牧业。

经联合国粮农组织测算,全球每年由畜禽养殖产生的温室气体所引发的升温效应相当于71亿t吨二氧化碳当量。

水母泛滥已经成为世界性的问题,不止青岛水母较多,在地中海、黑海、日本等大量存在,水母恶性泛滥的,其中原因之一,是由于近代的城市和工业废水的大量排放, 造成沿海和海湾水域的富营养化。 

抽水马桶是生活污水的.大来源,占耗水总量的40%,采用..:ZL 201220109642.1----无下水道卫生厕所,不用水冲、不通过排水管网及下水道及污水处理厂,很短时间内,快速无公害处理公共(家庭)厕所、养殖场粪便,可以大量减少有机物污水排放量,从而大量减少赤潮、水母等。

不冲水卫生马桶


“家庭粪便快速生成有机肥”的..(获得国家..:ZL 201220109642.1),美国麻省理工科技评论“无下水道卫生间”、2019年世界十大突破新技术,作为不冲水卫生厕所革命。

取代传统厕所,用该装置在很短时间内(1次半小时左右),配合使用绿色制品除臭催化剂,可以将排泄物快速制成无菌、无味的颗粒状有机肥,控制疾病传播,还可以取代化肥,避免水、土壤环境污染,该装置50厘米左右、几公斤、价格低,便于在各种场所使用,不用水冲,不用建下水道。

2017年5月,国家旅游局在《厕所革命推进报告》中提到,农村80%的疾病是由厕所粪便污染和饮水不卫生引起的,其中与粪便有关的传染病达30多种。

当前,我国农村很多地区人畜混杂,相互之间接触十分频繁,而许多家禽的粪便没有经过无害化处理,导致粪便中的病原体传播,人畜共患病越来越多,对人的健康造成极大的危害。

国内外研究结果表明,通过改厕降低的疾病发生率为:儿童腹泻减少36%;血吸虫病感染率下降77%;蛔虫病感染率下降29%;儿童营养不良症减少36%。

这个..技术如图2所示,减少同等数量的污水及处理费用,是对传统厕所的革命,人畜粪便经过无害化处理后,消除了粪便中病源细菌,不会传染人疾病 ,将产生巨大的社会经济效益。


图3 环保局实践证明

无数的科学研究和一些因卫生间而导致疫情传播的事件已经证明,卫生间不仅是新冠病毒滋生的温床,并且是新冠病毒传播的高危场所。

厕所相关标准的发布是2016年或者更早的时间,那时候并没有新冠疫情,面对新冠肺炎病毒传播新的形势和判断,国家和地方公共厕所的标准应该完善,采用合理的通风和气流控制系统以及使用ZL 201220109642.1国家..技术、紫外线照射、臭氧消毒等方法,可以减少疾病传播污染的发生,消灭空气中的病原体。选择不容易产生气溶胶的洁具等。


展望

由于信仰的原因,传统的印度人不在室内修厕所,因为这样“不洁”、“亵渎神明”。在2017年的世界厕所报告中显示,有超过半数的印度人没有实现“厕所自由”。

由于新冠疫情严重,教堂寺庙取消弥撒及祷告活动,采用网络直播的方式进行。 

中国印度巴基斯坦人口近30亿,占世界总人口小一半,求同存异,中印巴基斯坦三国形成人类命运共同体铁三角,无下水道卫生厕所革命,适合各个宗教,是各宗教连接融合的纽带桥梁,促进卫生健康,开启文明新纪元。

作者简介:成旭(1965—),男,湖南宁乡人,博士,工程师,从事土木、矿山、岩土工程、爆破方面的工作。