对于贫穷和缺乏资金投入的农村，像爱国卫生运动那样普及卫生常识、建立符合卫生要求的化粪 池以及粪尿分离回收等分散的源分离模式不仅必要而且可行。这种经济的源分离模式一般以干厕、废 水总量小为基本特征，是一种高分散度的处理系统。
但是不可回避的发展趋势是，随着自来水供水的改善人均耗水量会明显增加，水冲厕所也会相应 增加。这种情况下，需要将污水和废水在一定范围内“集中”收集和处理。流行的做法是城市已经有 的重力流加提升泵站系统。本文介绍负压排水和以负压为基础的源分离技术在农村的应用形式和前景。
重力流粪尿分离便器
负压便器
图 5： 万若环境源分离便器
负压粪尿分离便器
表 2:以负压为基础的源分离废水收集方式
源分离方式 传统重力流节水厕具 重力流粪尿分离便器
负压节水便器
负压粪尿分离便器
便器 示意图
常规冲水厕具 水
尿粪
在传统冲水厕具基础 上，小便通过便器小便 区单独的排污口排出 并收集 冲厕耗水： 小便 0-0.3 升， 大便 小于 6 升
作者通信地址：万若（北京）环境工程技术有限公司，北京 100088，电话：010-82055667，传真：010-82055845，email: office@）
基金项目：中关村科技园创新基金（07Z137）， 科技部创新基金（08C26221100128）
2 农村案例分析 以下以最近调研的浙江某农村的基本情况为例，说明目前经济较好的农村在卫生设施和排水上的
图 7: 以 1000 人口当量的不同厕具的耗水量和粪尿废水量
上面的结果显示，有效的源分离具有显著的节水特征。所涉及的三种冲水型源分离厕具（重力流 粪尿分离、负压和负压粪尿分离便器）比现行的传统节水便器标准（大便冲厕 6 升、小便 3 升）分别 节水 70-90%。
与传统便器以及传统节水便器的混合排放模式相比，总的废水量明显减少、COD 和营养盐含量显 著减少。经过源头分离粪尿后生活废水中营养盐氮、磷的浓度已经与传统污水处理厂出水浓度相当， COD 浓度仅约为混合废水的一半，所以源分离后的生活杂排水不再需要传统污水处理厂那样的除磷脱 氮，含碳有机物的去处也大为简化，通过一些低负荷氧化工艺，如人工湿地、生物转盘等使能耗大大 降低。源分离后分散的杂排水资源化一方面节省处理费用，另一方面也可以将再生水利用过程中的输 水费用显著减少。 （2）粪尿的资源化
z 灰水进入收集槽， 液位控制进入灰水 负压管网或灰水进
入重力流管道，分
散处理
z 黄水重力流进入收 集槽，液位控制进
入黄水负压管网 z 褐水重力流进入收
集槽，液位控制进
入黄水负压管网 z 灰水进入收集槽，
液位控制进入灰水
负压管网或灰水进
入重力流管道，分
散处理
z 负压冲厕黑水直接 进入黑水负压管网
z 灰水进入收集槽， 液位控制进入灰水
与此同时，作为替代方案，负压（真空）收集污水的技术问世（参见图 4），在阿姆斯特丹、巴黎、 柏林等地得到应用。但是负压技术当时还很不成熟，针对污水量大的特点，重力流加泵站对城市区域 具有显著经济优势，成为目前全球城市排水的基本模式1。
图 4：Liernur 负压厕所废水收集系统（1869）
随着负压排水的技术进步以及发现重力流排水在特定区域内并不能满足很多情况下的具体要求， 所以负压排水到 20 世纪 50 年代又得到重视，并逐步广泛应用于常规排水管道难于解决的区域2，如：
z 人口密度较低的乡村（常规管道难以铺设，水量偏小：在大管径管道中易淤积在小管道中又 要求坡度过大并需增加提升泵站）
z 滨水住区（常规管道难以铺设、坡度受限制、地下水位高） z 水源保护地（常规管道难以铺设，要求管道不泄露） 上述条件下欧洲、北美广泛应用负压排水技术，并形成成熟的技术标准3。
4 以负压为基础的源分离技术与应用模式
到两个层面的问题，一是中国农村经济普遍落后，如何找到非常经济和因地制宜的污水控制方案；另 外一个层面，如果像西方经济发达国家那样农村收入水平与城市接近的话，或者国家有资金投入支持 改善农村给排水的话，究竟什么样的排水方案更合理。
在反思传统（城市）污水处理模式时，从物质循环和生态平衡的角度人们越来越多地开始认识到 污泥及源分离后人类排泄物土地利用的重要性。虽然已经有较多的可行性研究证明源分离对策在城市 排水中具有环境和经济上的显著优势，但出于种种原因（其中包括城市离农田较远）目前难以迅速普 及。目前大部分农村仍保留了粪尿回田的模式。中国在广大农村实施卫生和给排水品质提升的进程中， 源分离作为一个重要技术思路，不仅有经济优势，而且在生态和物质循环上有深远的意义。
实施源分离技术路线的核心是在尽量少稀释的情况下单独收集高浓度的粪（褐水）、尿液（黄水） 和粪尿混合物（黑水）。负压管网收集粪尿可以使源分离在现代舒适要求的条件下完成一定区域内的集 中收集。杂排水（灰水）由于污染负荷低，单独收集后易于处理和利用。表 2 汇总不同的源分离厕具 以及以负压为基础的分质收集方案。图 5 为几种不同的源分离便器。
现状。该农村是一个有 200 户的自然村，滨水、较富裕，已经基本实现自来水集中供水，但尚缺乏下 水道系统。
目前私宅厕所、公厕、水冲及旱厕（公厕）同时存在（参见图 1，2），有一半以上的家庭尚无私家 厕所，夜间用马桶，然后倾倒在公厕旁边的粪便坑。
图 1：公厕（旱厕）
图 2: 私宅和庭院内的水冲厕所 由于目前室内、庭院厕所尚未完全普及，生活污水的排放基本以杂排水（厨房废水、洗浴废水） 为主，分散地进入裸露的地表面（沙土、农田）或河流（参见图 3）。
负压管网或灰水进
入重力流管道，分
散处理
z 负压冲厕褐水直接 进入褐水负压管网
z 黄水重力流进入收 集槽，液位控制进
入黄水负压管网 z 灰水进入收集槽，
液位控制进入灰水
负压管网或灰水进
入重力流管道，分
散处理
除了负压厕具将粪便废水直接抽入负压管网外，也可以靠重力流先把要收集的黄水、褐水或黑水 汇集到相应的储槽中5，通过液位控制，序批地进入负压管网，最终至负压收集中心（参见图 6）。
粪、尿量 (升) 尿液 1200 尿液 2100
7400
尿液 1800
2700*
*现代污水处理厂（无化粪池系统）原始过程污泥的产生量为 80g 干物质/人天（Zhang，1999），浓度 3%，即 2.7 升
/人天，1000 人则 2700 L。
传统污水处理厂污泥的稳定化处理，以厌氧中温发酵算，处理停留时间约为 20 天。采用高效节水 的源头分类技术可以对粪尿实现单独收集和输送，其总量与同等服务人口的污水处理厂污泥的量基本 接近，由于不像污泥那样受细胞壁的阻碍，其生化反应过程更快，如采用厌氧或好氧工艺可分别在几 天（Feng 等，2005）和一天内（Lopez 等，2003）完成消化过程。结合表 3 可以看出，单位当量人 口的粪尿的稳定化与混合污水处理厂污泥的稳定化可比。由于来源单一，资源化过程更简单。
传统城市排水 3.6 0.4 0.73 0.07 ＞1.7
生态排水 0.8 0.1 0.2 0.01 ＜0.6
5 经济性
源分离将粪尿单独收集后进行稳定化后农用，杂排水可采用湿地或其他低能耗处理措施。这样做 不仅经济，而且还根本改变了农村混合污水处理中存在的运行管理困难，污染物去除率低的问题。
庭，采用分散处理存在没有空间、管
3. 粪便与家畜产生直接接触
理监督困难等问题
3. 建立常规下水道系统施工困难，需要
多个提升泵站
3 负压排水技术的历史发展
十九世纪中叶，在自来水供水得到普及的同时人类开始系统考虑、解决人居区污水排放问题，英 国率先开始修建下水道。这种下水道以重力作用通过一定的坡度来汇集污水，通过提升泵站，解决下 水道埋深过深的问题。
图 3：现有排水状况
在厕所和污水方面目前存在的问题列于表 1。 表 1：案例农村厕所污水方面存在的问题与困难
公厕、旱厕所存在的问题
污水排放方面的问题
1. 卫生状况差、粪尿储存池敞开、基 1. 没有污水收集系统，自然散排
本上没有能够实现稳定化和杀菌 2. 负荷大的点源是已经有水冲厕的家
2. 粪便清淘卫生条件差
（3） 源分离对策的节能减排效果
德国对以负压为基础的源分离与传统排水进行了比较研究（Otterpohl 2000, Reckerzügl 等 1998）。
两个系统的能耗比较汇总于表 4。
表 4：源分离与传统排水模式的系统能耗比较（负值为消耗，正值为回收）
供水 kWh/人.年 污水处理 kWh/人.年 总消耗 kWh/人.年 能量回收 kWh/人.年 能量节约 kWh/人.年 能量总消耗 kWh/人.年
利用负压的抽吸力减 少冲厕耗水，通过负压 管道单独收集高浓度 粪尿 冲厕耗水：0.8-1.5 升
Байду номын сангаас
在负压厕具的基础 上，小便通过便器小 便区单独的排污口排 出并收集， 小便冲厕耗水：0.1-0.3 升
水尿粪 水
水 粪
水尿粪 水
黑水 灰水
黄水 褐水 灰水
黑水 灰水
黄水 褐水 灰水
收集方式
z 黑水重力流进入收 集槽，液位控制进 入黑水负压管网
传统城市排水 —25 —85 —110 0 0 —110
源分离 —15 —47 —62 （沼气利用）+110 （节省肥料生产）+60 +108
表 5 对两种模式的污染物排放进行对比。
表 5：源分离与传统排水模式的系统排污比较
COD kg/人.年 BOD kg/人.年 N kg/人.年 P kg/人.年 K kg/人.年
图 6：万若环境负压收集槽和负压尿液和粪便水收集中心
4 环境效益 （1）节水
上述不同的源分离对策，由于避免了传统冲厕靠水承载粪尿的基本思路，所以同时达到显著减少 冲厕水的效果。图 7 计算比较 1000 人口当量采用不同厕具的冲厕耗水量以及由此产生的废水量，计算 中假设每人每天尿液量 1.2 升，粪便量 200mL，5 次小便，1 次大便。