关于城市人口粪便排放的资源开发对农业经济生态影响研究——一种循环经济理论的思索

据正常推测和计算，一般马桶每次冲水需要6L的量(大便用灌水最少6L)，一天每人冲大便1次，即每天每人就是6L，而在2009年底我国城市人口约6.22亿，计算出可利用的当年水浪费量为6.22×365×0.006=13.6亿吨，这还不包括冲洗小便用水，按照每个成年人每天1000-2000ml的量计算，这些对于农业经济来说可以成为其发展生态的可用之水又可以增加3.6×1.5×365=1971亿升=1.971亿吨水，这些“可用之水”或者说“高档用水”(对农业经济来说)却要与生活废水中的其他可用和不可用的水混合流失，这是一笔巨大的财富。如果按照黎咏芝的说法，即“了解，节水马桶的节水效率达到30%。譬如很常见的双键式节水马桶，根据不同需要冲出不同水量，可令一家三口每月节水2000升”的方式计算，而2009年年底中国家庭数2亿个，每年节约48亿吨[5]。因为相对于农业经济虽然是一笔似乎微不足道的量，因为两会的一份调研报告显示：“2004年全国总用水量5548亿立方米，其中生活用水占11.7%，工业用水占22.2%，农业用水占64.6%，生态用水占1.5%；即农业用水总量一年约为3584亿吨”，但这个(13.6+19.71+x+y)/3584=2%-3%的比例还是值得注意，可以说是很大的资源存量。即使与表1中统计数据还有一部分差距，x指48亿吨中隐含的浪费量的不确定性；y表示公共场所的洗手间资源流量，实际流量可能大于家庭住户的流量。事实上，这个数据的推算是最保守的估计，比例应该在3%-5%之间。而西南5省区的农业缺水为450万公顷，每公顷的用水保守估计1万吨(现行灌溉体系下用水测度)，则年缺口为450亿吨，其中浪费的约40亿吨左右的城市人口粪便排放资源储量，如果把这些水用到西南5省干旱地区将会形成一个充足补给，短期内可以缓解旱情，且能够保证西南5省区的生活用水，资源储量可观。
但是，要开发城市人口粪便的资源问题，必然涉及到城市住房建筑和城市生活废水排污系统的重新设计理念和农业生态的设计改造，这个工程要改变，我们就从研究城市建筑结构、城市排污系统和农业生态设施的改造入手。
三、城市排水系统与农业生态设施改造
目前中国的城市排污水系统实行统筹统揽的方式，城市人口粪便排放和生活废水排放通过同一个管道流出或流入，一般采用“粗过滤与市政管网排放相结合的工艺”、“粗过滤、除砂与市政管网排放相结合的工艺”、“粗过滤、除砂、除泥脱水与市政管网排放相结合的工艺”、“粗过滤、除泥脱水与生化处理成独立系统的处理方案”[6]，这几种工艺的前提条件是不对分辨排放与其他污水排放分离，在混合的基础上加以处理，通过各种程序做到一些废物利用，但总体上我国的废水处理方式严重滞后于排放量的增加，超负荷运转，且存在很大弊端。其中的肥料、清洁水源(农业需求角度)全部浪费，流入到市政管网排放，为什么不能够在城市住房建设结构中设置两套排水系统?我觉得城市住房的排水系统应有两套，改变后可为农业提供很多有机肥料，减少化肥的用量，真正的做到绿色环保。为此我们设计了一个城镇人口排水系统、粪便排放系统、城市排污系统和农业生态设施系统的循环图，在此范围内达到我们设计的城市人口粪便排放→城市排污系统→农业生态设施改造→农业灌溉和农业用肥的根本性变革，使循环经济在社会大系统内实现有机处理，使其形成一级、二级、三级完善的粪便处理工艺体系，从而实现对粪便的无害化、资源化处理，形成社会系统的经济循环。我们的研究方案设计结构如图1：

图1 城市住房排水系统
从图1设计中先表达以下几个观点：①城市住房两套排水设备系统重置。就是说要把城市住房排水系统管道结构设计成粪便专用通道和生活废水专用通道，二者在房屋结构建筑中就应该有法律做硬性规定，对于就是建筑结构从技术上看难以改变，其通道介入具有独立功能的分离净化专用设备通道，按以往常规方式处置。家庭住户外的卫生间也要接入市政管网中的粪便专用通道，目的是为专门的农田水、肥专用库储存能源和水源。或者启动实用新型涉及一种污水雨水循环再利用系统，主要包括污水雨水收集池，利用现有居民的供排水管道，增加一道与每户居民洗脸洗菜淋浴下水管道相连的管道，增加一道向每户居民供应再生水的管道和建在楼顶的水箱。利用居民现有的与马桶相连的下水管道，将冲厕水和泔水一起集中收集到沼气池中，经过厌氧发酵后通过自动渗灌系统供给小区的花草树木，沼气池所产生的沼气通过管道供应给部分居民使用。②独立功能净化设备按照欧洲的“在欧洲和先进国家，通常粪便的处理是采用特殊处理与污水治理相结合的方法。一是在距污水厂较近的粪便接收站，由抽粪车将粪便从化粪池中抽出，运到接收站，仅采用粗固液分离和除砂设备，对粪便污水进行初级处理，处理后的过滤液，直接排放到污水处理厂的污水总进口处，与市政污水混合后进入污水的深度处理，分离出的大块固体物送填埋场填埋，从而实现对粪便的无害处理。二是在远离污水厂的粪便接收站，在固液分离装置的作用下，将分离出的液固混合物经储存调节池，由污泥泵泵入密封的污泥脱水机，经除泥脱水处理后，滤清液排入市政排水管网，进入污水处理厂进行深度无害化处理。分离出的大块固体物送填埋场填埋，脱水后的干物质用以制造有机生物肥料”[7]。或者采用目前国内“粗过滤与市政管网排放相结合的工艺”、“粗过滤、除砂与市政管网排放相结合的工艺”、“粗过滤、除砂、除泥脱水与市政管网排放相结合的工艺”、“粗过滤、除泥脱水与生化处理成独立系统的处理方案”处理方式分解出能够被农田利用的水肥和不可利用的污水两块分别处置。③农田水、肥专用库和粪便专用通道需要专门设别处置，防腐、防淤积，储藏效果，涉及到分配、传输等技术问题，应采取表2[8]形式：减少运输，节约能源，快速消纳，无沉渣残存，提前实现粪便排放管道化，提高了机械化、自动化、密闭化的程度。④农业喷灌水龙头的改造，保证匍匐喷射在地面上进行施肥，适用于膜下微灌、滴灌技术等技术形式。但是，一旦与城市粪便联系起来，就要克服很多技术难题，不同于一般的灌溉模式；然后利用喷灌技术将清水喷洒在植物上层，为了克服气味的扩散、肥力的消解等，但这些都需要新的技术处理。
表2城市粪便处理方式