鄭向群，高藝，徐艷，張春雪，王強，魏孝承，楊波，陳昢圳，李厚禹，李倩

（農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護科研監(jiān)測所，天津 300191）

在經(jīng)濟高速發(fā)展和農(nóng)村城鎮(zhèn)化建設不斷推進過程中，農(nóng)村龐大的人口基數(shù)和地理位置使其在基礎設施、科學技術及發(fā)展意識等方面長期處于劣勢，尤其是農(nóng)村廁所，一直是我國農(nóng)村基礎設施建設中最為缺乏和最難解決的問題，農(nóng)村廁所環(huán)境更沒有引起足夠的重視。受思想觀念、生活習慣、經(jīng)濟和自然條件等多種因素的影響，我國大部分農(nóng)村地區(qū)居民使用的廁所比較簡陋，甚至在某些地區(qū)還存在露天廁所。簡陋廁所除了降低如廁舒適度、影響村容村貌外，更重要的是會導致環(huán)境污染、引發(fā)疾病傳播、危及人體健康。據(jù)報道，農(nóng)村80%的傳染疾病，如兒童腹瀉、血吸蟲病等，是由廁所糞污和不安全飲水引起的[1]。因此，建立廁屋清潔化、糞污無害化的衛(wèi)生廁所對于改善農(nóng)村環(huán)境衛(wèi)生、提高農(nóng)村居民生活品質(zhì)、提升幸福指數(shù)具有重要意義。

國家高度重視農(nóng)村改廁工作，2018 年中央一號文件《關于實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的意見》提到，應堅持不懈推進農(nóng)村廁所革命，大力開展農(nóng)村用戶衛(wèi)生廁所建設和改造，同步實施糞污處理。同時期，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)了《農(nóng)村人居環(huán)境整治三年行動方案》，提出要合理選擇改廁模式，鼓勵廁所糞污的資源化利用。2021 年，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)《農(nóng)村人居環(huán)境整治提升五年行動方案（2021—2025）》，要求逐步普及農(nóng)村衛(wèi)生廁所，突出強調(diào)加強廁所糞污無害化處理與資源化利用，逐步推動廁所糞污就地就農(nóng)消納、綜合利用。據(jù)《中國衛(wèi)生和計劃生育統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)測算，截至2017 年底，農(nóng)村累計使用衛(wèi)生廁所戶數(shù)達到21 700.6 萬，衛(wèi)生廁所普及率為81.7%，其中三格化糞池的數(shù)量超過8 000 萬，占全國農(nóng)村衛(wèi)生廁所戶數(shù)的37.6%[2]。但由于統(tǒng)計口徑不同等原因，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部調(diào)度所得數(shù)據(jù)與之存在較大差距，該數(shù)據(jù)顯示，2018—2020 年全國累計改造農(nóng)村戶廁4 000 多萬戶，截至2020 年底，全國農(nóng)村衛(wèi)生廁所普及率達68%[3]。本文僅以《中國衛(wèi)生和計劃生育統(tǒng)計年鑒》的數(shù)據(jù)為基礎，選擇三格化糞池作為研究主體，開展化糞池建設情況及應用模式的綜述及問題解析。

三格化糞池結構簡單、造價低廉且無動力消耗，是構建資源型衛(wèi)生廁所系統(tǒng)中關鍵和適宜的技術之一。目前對三格化糞池的研究多集中在如何改善化糞池性能，缺乏對三格化糞池在農(nóng)村改廁中的具體模式歸納。因此，本研究從三格化糞池的應用現(xiàn)狀、模式類型兩方面入手，對其在我國農(nóng)村廁所革命推進中的適配性進行探討，以期為地方改廁模式的選擇提供指導性建議，為建立健全農(nóng)村改廁技術標準體系提供依據(jù)。

1 我國農(nóng)村三格化糞池的應用現(xiàn)狀

2004—2017 年，我國三格化糞池建設數(shù)量從3 641.7萬戶增長至8 146.4萬戶。為深入了解三格化糞池在我國的應用現(xiàn)狀，本文從三格化糞池結構、相關標準規(guī)范的發(fā)展歷程、近年來三格化糞池在我國農(nóng)村的建設情況，以及應用中常見的問題進行分析，以期為我國廁所革命深入開展提供技術指導，指明發(fā)展方向。

1.1 三格化糞池的發(fā)展歷程

1.1.1 三格化糞池結構

目前，市場上推行的三格化糞池結構比例主要分為三種：一是《建筑給水排水設計規(guī)范》（GB 50015—2003）中提出的3∶1∶1 型結構；二是《鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）村排水工程技術規(guī)范》（CJJ 124—2008）中提出的2∶1∶1 型結構；三是《農(nóng)村戶廁衛(wèi)生規(guī)范》（GB 19379—2012）中提出的2∶1∶3 型結構。不同規(guī)格化糞池用途、適用范圍都存在一定差異，這給地方政府推進改廁工作帶來了困擾。其中《建筑給水排水設計規(guī)范》主要適用于居住小區(qū)、公共建筑區(qū)、民用建筑、工業(yè)建筑和廠房屋面雨水給水排水設計，3∶1∶1 型的化糞池大多作為去除生活污水中懸浮性有機物的處理設施，屬于初級過渡性生活污水處理構筑物，其空間主要用于沉降污水中的懸浮物，糞污停留時間12～24 h，液化固態(tài)糞便，進而滿足排入城市下水管網(wǎng)的進水要求；《鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）村排水工程技術規(guī)范》適用于縣城以外且規(guī)劃設施服務人口在50 000以下的鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）和村的新建、擴建和改建的排水工程，2∶1∶1 型的三格化糞池作為生活污水預處理后進入收集系統(tǒng)的設施，其功能與《建筑給水排水設計規(guī)范》一致，糞污停留時間為24～36 h；而《農(nóng)村戶廁衛(wèi)生規(guī)范》主要適用于農(nóng)村戶廁的規(guī)范、設計、建筑、管理和衛(wèi)生監(jiān)督、監(jiān)測，目的是利用3 個格池的沉降使糞污充分發(fā)酵，消除病原體，從而實現(xiàn)糞污無害化，確保糞污資源化利用的安全性。其設計要求糞污在第一格停留時間不少于20 d，在第二格的停留時間不少于10 d，第三格原則上要求不低于第一、二格有效時間之和。從停留時間來看，三類化糞池功能存在差異。

三種比例的化糞池在實際應用中可以根據(jù)化糞池的功能定位來進行選型，當三格化糞池作為廁所糞污的末端處理設施時，化糞池一般使用2∶1∶3 型三格化糞池且生活雜排水不可排入化糞池內(nèi)；當三格化糞池作為生活污水預處理構筑物時，生活雜排水可排入化糞池內(nèi)，此時三種比例的化糞池皆可使用。此外，2∶1∶3 型三格化糞池不僅具有去除和滅殺寄生蟲卵等病原體的功能，還可作為糞污的貯存設施，第三池的糞液可適時清掏直接還田。而3∶1∶1型和2∶1∶1型三格化糞池的構造理論與平流式沉淀池相似，其進出水口需設置浮渣擋板保證污泥在厭氧的條件下腐化發(fā)酵，但其出水的無害化效果卻鮮見報道，出水應接入收集系統(tǒng)后進行深度處理。隨著城鄉(xiāng)一體化建設不斷推進，農(nóng)村地區(qū)呈現(xiàn)出人口規(guī)模小、居住密度低、分散系數(shù)大等特點，常規(guī)的集中管網(wǎng)上下水道模式并不適合農(nóng)村分散地區(qū)，且農(nóng)村分散地區(qū)普遍擁有大面積農(nóng)田，糞污資源化利用需求較高。因此，我國絕大多數(shù)農(nóng)村地區(qū)適宜選擇2∶1∶3型三格化糞池。

1.1.2 農(nóng)村三格化糞池相關標準規(guī)范

隨著人們對生活品質(zhì)和環(huán)境衛(wèi)生需求的不斷提升，關于農(nóng)村三格化糞池的相關標準規(guī)范也在不斷完善（表1）。2003 年首次發(fā)布的《農(nóng)村戶廁衛(wèi)生標準》（GB 19379—2003）提出了“無害化衛(wèi)生廁所”的概念，規(guī)定了三格化糞池的基本結構和建筑設計要求。2012 年發(fā)布的《農(nóng)村戶廁衛(wèi)生規(guī)范》（GB 19379—2012，代替GB 19379—2003）進一步明確了無害化衛(wèi)生廁所建設要求，并將三格化糞池作為無害化衛(wèi)生廁所向全國推薦。然而，對三格化糞池的安裝施工要求以及工程質(zhì)量驗收標準還未明確，導致地方政府在推進過程中無標可依。目前，部分地方政府在參考國家現(xiàn)有標準的同時總結了各地農(nóng)村廁所新建與改建施工與質(zhì)量驗收的實踐經(jīng)驗，制定了適宜本地區(qū)的農(nóng)村戶廁規(guī)范或指南（表1）。2020年4月，國家出臺了《農(nóng)村三格式戶廁建設技術規(guī)范》（GB/T 38836—2020）和《農(nóng)村三格式戶廁運行維護規(guī)范》（GB/T 38837—2020），對三格化糞池的設計、安裝與施工、工程質(zhì)量驗收與運行維護要求進行了具體規(guī)定，對農(nóng)村三格式戶廁建設質(zhì)量和運維提出了更明確的要求。

表1 國家和地方政府出臺的部分三格化糞池衛(wèi)生廁所標準和規(guī)范Table 1 Standards and specifications for sanitary toilets with three-compartments septic tanks issued by the state and local governments

1.2 近年我國農(nóng)村三格化糞池建設情況

2004—2017 年間我國各?。▍^(qū)、市）三格化糞池的建設情況如圖1 所示，數(shù)據(jù)來自中國經(jīng)濟與社會發(fā)展統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫（西藏、青海和港澳臺地區(qū)數(shù)據(jù)缺失）。結果顯示，2004—2017 年，農(nóng)村三格化糞池數(shù)量以6.94%的年增長率持續(xù)增長，且三格化糞池的建設存在著明顯的空間區(qū)域性差異。尤其是在2015—2017年間東部地區(qū)三格化糞池建設數(shù)量平均占全國總數(shù)的23.48%，而西部和中部平均占比分別為6.19%和6.24%，呈現(xiàn)出明顯的“東高西低”布局。然而，2015—2017年東部地區(qū)三格化糞池建設年增長率為4.71%，低于西部的12.06%和中部的8.34%，這可能是由于2009 年實施國家重大公共衛(wèi)生農(nóng)村改廁項目后，國家加大了對中西部地區(qū)改廁資金投入，從而推動了中西部地區(qū)農(nóng)村改廁整體進程[4]。

圖1 2004—2017年全國累計衛(wèi)生廁所及三格化糞池衛(wèi)生廁所戶數(shù)Figure 1 Total number of sanitary toilets and three-compartment septic tank toilets in China from 2004 to 2017

三格化糞池不僅在東、中、西部地區(qū)分布差異較大，而且在各地區(qū)內(nèi)不同省份間也存在顯著差異（P＜0.01）。東部地區(qū)，廣東省、江蘇省及浙江省三格化糞池累計建設量位居前三，截至2017 年，廣東省累計建成達1 354.4 萬座；中部地區(qū)，江西省三格化糞池建設數(shù)量最高，累計達457.6 萬座；西部地區(qū)，除廣西壯族自治區(qū)外，其余省份三格化糞池建設數(shù)量普遍較低。

李曉龍[5]通過對2003—2012 年間我國改廁公平性的影響因素分析發(fā)現(xiàn)，影響各地區(qū)改廁狀況的外界因素主要為當?shù)亟?jīng)濟狀況、風俗民情、教育水平及氣候條件等，其中經(jīng)濟狀況為主導因素。張夢杰等[4]比較了2006—2015 年我國農(nóng)村衛(wèi)生廁所基尼系數(shù)和泰爾指數(shù)，結果顯示我國農(nóng)村衛(wèi)生廁所分布差異逐年縮小，但無害化衛(wèi)生廁所仍存在顯著的區(qū)域分布差異。王永生等[6]則指出由于西部地區(qū)經(jīng)濟水平低，農(nóng)村改廁的財政支持力度小，且西部主要為多民族分散居住區(qū)，地理氣候復雜，改廁難度較大，導致總體改廁進度滯后。圖1中，三格化糞池戶數(shù)低于50萬戶的省份主要集中在我國的東北部和西北部地區(qū)，這些地區(qū)冬季平均氣溫均在零下30 ℃左右，且持續(xù)時間較長，我國水資源分布南多北少、降水自東向西逐漸遞減，尤其是西北地區(qū)水資源緊缺，因此，冬季結冰和供水難等問題導致三格化糞池難以在我國西北、東北地區(qū)推廣。

1.3 三格化糞池應用中常見的問題

雖然三格化糞池在我國農(nóng)村改廁工作中覆蓋面很廣，但三格化糞池在應用中出現(xiàn)的問題屢見不鮮。2019 年國務院農(nóng)村人居環(huán)境整治工作檢查組在河南省、安徽省等地抽查發(fā)現(xiàn)，三格化糞池普遍存在質(zhì)量及運行問題，例如出糞口損毀、格池間隔板變形導致串水、排氣管未安裝等，甚至個別地區(qū)三格化糞池廁所建而不用。這些問題的出現(xiàn)直接關系到改廁質(zhì)量和居民日常生活。

1.3.1 有效容積不足

《農(nóng)村戶廁衛(wèi)生規(guī)范》規(guī)定三格化糞池的有效容積≥1.5 m3，但部分廠家為了節(jié)約生產(chǎn)成本將三格化糞池的總?cè)莘e按1.5 m3生產(chǎn)，其實際有效容積僅1.2 m3左右，從而無法保證糞污發(fā)酵停留時間，導致化糞池出水未達到《糞便無害化衛(wèi)生要求》（GB 7959—2012）標準。另外，化糞池的有效容積與農(nóng)村實際沖水能力相沖突。根據(jù)《節(jié)水型衛(wèi)生潔具》（GB/T 31436—2015）標準要求，節(jié)水型坐便器、蹲便器用水量一般為4～6 L，按最低4 L 的沖水量和每人每日5 次如廁進行計算，一個3 口之家每日可產(chǎn)生60 L 廁所污水，如要保證糞污在化糞池中60 d（三個格池）的停留時間，則需化糞池的容積至少為3.6 m3，超出目前常用的1.5 m3和2.5 m3的化糞池容積。若使用有效容積為1.5 m3的化糞池，則糞污停留時間在25 d 左右，達不到糞便無害化的厭氧消化時間要求，直接還田可能引發(fā)人體健康風險。而選擇糞污清掏轉(zhuǎn)運方式的農(nóng)戶，由于化糞池容積過小，縮短了清掏周期，增加了清掏頻率，加重了農(nóng)戶的經(jīng)濟和生活負擔，從而降低了廁所的實用性，影響農(nóng)戶改廁積極性。

1.3.2 化糞池質(zhì)量不達標

化糞池質(zhì)量是保證改廁工作順利實施的核心，而原材料、生產(chǎn)工藝、技術人員操作等都可能影響化糞池質(zhì)量[7]。從早期的磚砌化糞池、現(xiàn)澆鋼筋混凝土化糞池，到預制鋼筋混凝土化糞池、整體式玻璃鋼化糞池和塑料化糞池，化糞池的生產(chǎn)工藝和材質(zhì)在不斷改進，一定程度上減少了易腐蝕、易滲漏的問題，但化糞池格池串水的現(xiàn)象仍然普遍存在[8]。此外，基于化糞池企業(yè)的注冊資金統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，我國農(nóng)村改廁企業(yè)主要為中小型規(guī)模。農(nóng)村改廁企業(yè)多數(shù)為兼營化糞池產(chǎn)品，且銷售模式多以政府、工程訂購為主，委托代理為輔，極少數(shù)產(chǎn)品以直銷模式進行銷售[9]。因此，部分企業(yè)為壓低價格，生產(chǎn)的化糞池減料減配，如在塑料化糞池生產(chǎn)過程中添加過多輔料，減少原材料用量，使生產(chǎn)的化糞池壁變薄，達不到國家標準要求。據(jù)2019 年12 月初的《焦點訪談》報道，甘肅涼州區(qū)某企業(yè)化糞池中標價格為每套1 400 元，但真實成交價格一套不足600 元，導致大量新改廁所化糞池出現(xiàn)質(zhì)量問題[10]。因此，應加強化糞池等產(chǎn)品的質(zhì)量保障力度，例如建立質(zhì)量評估體系，加大產(chǎn)品質(zhì)量抽檢等，避免不合格化糞池進入改廁現(xiàn)場。

1.3.3 施工質(zhì)量難以保證

三格化糞池施工過程是改廁的關鍵環(huán)節(jié)。部分化糞池質(zhì)量本身并無問題，但由于施工不規(guī)范，導致化糞池變形、破損，無法正常使用。如開封市在廁所改造檢查中發(fā)現(xiàn)，個別村已填埋的預制三格化糞池已經(jīng)出現(xiàn)開裂、變形等問題，部分三格化糞池由于坑底未鋪設墊層導致化糞池出現(xiàn)沉降、滲漏等問題[11]。影響施工質(zhì)量的原因主要有兩方面：一是缺乏全流程監(jiān)督，廁所改造涉及大量農(nóng)戶，過程監(jiān)督成本較高，一些地方的過程監(jiān)督及驗收只有數(shù)量指標沒有質(zhì)量指標，加之對改廁過程中出現(xiàn)的偷工減料、操作不規(guī)范等現(xiàn)象把控不嚴，導致施工質(zhì)量達不到標準要求；二是施工隊伍缺乏專業(yè)性，絕大部分施工隊伍憑借經(jīng)驗進行改廁，另外，國家鼓勵農(nóng)民自主投工投勞參與改廁，未經(jīng)專業(yè)培訓和指導，因此施工作業(yè)達不到國家標準要求，導致化糞池建設及后期運行中出現(xiàn)諸多質(zhì)量問題[12]。

1.3.4 糞污處理處置不當

當前各地積極推進農(nóng)村改廁行動，但部分地方存在“重建輕管”現(xiàn)象，一味強調(diào)化糞池的數(shù)量，而忽視了廁所糞污的處理處置問題。由化糞池泄漏和糞污不規(guī)范排放等引起的非點源污染是造成農(nóng)村環(huán)境污染的重要因素[13]。李錦冰等[14]通過對福建省安溪縣的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，部分農(nóng)戶三格化糞池的出水直接排放到周圍水體，對環(huán)境造成污染。任麗華等[15]發(fā)現(xiàn)浙江省化糞池出水約36%直接排入周圍土壤，8%左右直接排入水體。目前，我國大部分地區(qū)還未建立改廁后的社會化管護機制，糞污抽取、轉(zhuǎn)運和利用等后續(xù)工作機制尚不健全，導致糞污資源化利用方式欠規(guī)范，主要依據(jù)農(nóng)戶自身需求時間對糞污進行清掏利用，并未考慮是否已達到無害化，從而引發(fā)了一系列環(huán)境衛(wèi)生問題。RICHARDS 等[16]指出化糞池系統(tǒng)中存在致病菌，如大腸桿菌、志賀氏菌和沙門氏菌等，這些病菌可引起人體腹瀉、惡心、痢疾和肝炎等健康問題。TAN等[17]通過宏基因組學對天津農(nóng)村三格化糞池出水中的病原體和抗生素抗性基因進行研究，發(fā)現(xiàn)攜帶耐藥基因的致病菌被高頻檢出，其進入環(huán)境后將威脅動物和人體健康。GAO等[18]對我國10個省份50戶農(nóng)村家庭廁所糞污微生物群落結構進行分析，也發(fā)現(xiàn)三格化糞池出水樣品均檢測出多種致病微生物。因此，需健全廁所末端對糞污的處理處置工作，加強對糞污的無害化處理，避免將污染排入環(huán)境中，引發(fā)環(huán)境及健康問題。

2 糞污資源化利用與達標處理技術模式類型

國外的化糞池多與末端處理設施配套使用，共同處理廁所糞污和其他生活污水?；S池和末端處理設施構成一個“現(xiàn)場污水處理系統(tǒng)”（Onsite wastewater treatment system），化糞池僅作為黑灰水預處理裝置，黑灰水在化糞池內(nèi)停留1～2 d，達到沉淀、液化和初步厭氧處理，而無害化、降碳脫氮除磷等主要功能后移至末端處理設施。而我國采用的三格化糞池主要處理廁所糞污，以延長停留時間（糞污需停留1～2個月）的方式使糞污得到充分沉淀和厭氧消化，在化糞池內(nèi)實現(xiàn)糞污無害化，保留氮磷等養(yǎng)分元素，處理后的糞污可作為肥料還田利用，或后續(xù)配套深度處理技術，實現(xiàn)達標排放，避免形成面源污染?；谀壳拔覈鴱V泛使用三格化糞池處理糞污的現(xiàn)實情況，本文僅探討以化糞池為主體實現(xiàn)糞污資源化利用和達標處理目標的技術模式。

2.1 資源化利用技術模式

三格化糞池糞污資源化利用模式可分為兩種類型，一種是“三格化糞池+就地分散利用”，另一種是“三格化糞池+清掏轉(zhuǎn)運+集中利用”。

“三格化糞池+就地分散利用”模式主要用于單戶聯(lián)戶農(nóng)村改廁及糞污就地資源化，適用于居住分散、有糞污還田需求的農(nóng)村地區(qū)。本團隊提出了“糞污不出戶，糞污不出田”的就地利用理念，建立了“缺水山區(qū)改廁和廁所糞污庭院消納及大田回用”模式，并在貴州省劍河縣進行了示范，已穩(wěn)定運行3 年，當?shù)剞r(nóng)戶滿意度較高[19]。廣西壯族自治區(qū)提出了“兩次處理-兩次利用-實現(xiàn)兩化”的“三個兩”生態(tài)循環(huán)型改廁模式，該模式利用單戶建設的三格化糞池出水澆灌自家房前屋后的微菜園或微果園，實現(xiàn)第一次處理和利用，隨后接入糞污集中處理池，進行農(nóng)田灌溉利用，實現(xiàn)糞污的第二次處理和利用，最終達到糞污無害化和資源化處理的目的。柳博等[20]在山東省廣饒縣基于“廁所+三格化糞池+庭院消納+菜園經(jīng)濟”模式，探究農(nóng)村三格化糞池尾水原位土壤消納對蔬菜種植土壤環(huán)境的影響，結果表明三格化糞池尾水原位土壤消納方式可提高庭院菜園土壤肥力和土壤微生物多樣性，實現(xiàn)尾水資源化利用。而針對糞污就地利用可能引發(fā)的土壤環(huán)境問題，部分學者也開展了相關研究。宋洪鋒等[21]研究發(fā)現(xiàn)將發(fā)酵后的人糞施于土壤中不僅能改善土壤理化性質(zhì)，而且可提升農(nóng)作物品質(zhì)。羅鳳彬等[22]指出施用發(fā)酵后的人糞便可以在一定程度上提高土壤養(yǎng)分含量、酶活性和微生物豐度，改善了土壤質(zhì)量。

“三格化糞池+清掏轉(zhuǎn)運+集中利用”模式主要用于整村改廁及糞污資源化，適用于城郊或有經(jīng)濟條件的居住集中的農(nóng)村地區(qū)。該模式主要是通過吸糞車定期抽吸糞液，轉(zhuǎn)運至糞污集中收集站進行集中無害化處理，生產(chǎn)的糞肥根據(jù)各地需求再進行資源化利用。河北省邱縣創(chuàng)制了“專業(yè)抽取，綜合處理，變廢為寶”的三步處理模式，糞渣最終被制成有機肥自用或?qū)ν怃N售，實現(xiàn)糞污循環(huán)利用，同時增加了村集體收益[23]。目前，糞污清掏轉(zhuǎn)運和集中利用已逐步實現(xiàn)信息化和智能化，山東省無棣縣開發(fā)了智能化管控系統(tǒng)，通過信息化手段，對中轉(zhuǎn)站、運輸車輛、處理中心和操作人員進行全要素、全方位實時監(jiān)控，實現(xiàn)了維修、收集和清運各環(huán)節(jié)全流程、可追溯的管控[24]。

目前，由于農(nóng)村人口的空心化程度不斷加劇，個體農(nóng)戶對糞肥的需求急劇萎縮，且農(nóng)戶生產(chǎn)生活觀念發(fā)生轉(zhuǎn)變，農(nóng)戶不愿自己清掏糞污。同時，農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)率逐年增加，家庭農(nóng)場、種植大戶逐年增多，規(guī)?；褂糜袡C肥替代化肥的需求也在不斷增加。鑒于上述原因，“三格化糞池+清掏轉(zhuǎn)運+集中利用”模式在農(nóng)村廁所糞污資源化利用中應用更多。但兩種技術模式相較而言，“三格化糞池+就地分散利用”模式建設成本低，易于管護；“三格化糞池+清掏轉(zhuǎn)運+集中利用”模式建設和運營成本相對較高，需要配備專業(yè)管護隊伍和設備，但易于管理，利用效率高。因此，各地在選擇農(nóng)村改廁和糞污資源化技術模式時，需因地制宜、因村施策。

2.2 達標處理技術模式

KOOTTATEP 等[25]研究指出發(fā)展中國家的主要水污染問題之一是化糞池等現(xiàn)場衛(wèi)生系統(tǒng)排放的污水，其中含有大量的有機污染物、營養(yǎng)物質(zhì)和病原微生物，檢測發(fā)現(xiàn)生化需氧量（BOD）、氨態(tài)氮（NH4+-N）含量、總磷（TP）含量和糞大腸菌群數(shù)分別為102.0～330.0 mg·L-1、20.0～43.0 mg·L-1、3.0～34.0 mg·L-1和7.3×106～1.3×108MPN·L-1。顯而易見，在我國農(nóng)村改廁的背景下，水沖式廁所大量替代免水沖廁所將導致大量液態(tài)糞污產(chǎn)出，如不經(jīng)深度處理而直接外排，會加重農(nóng)村水體污染，極大增加了農(nóng)村生活污水治理壓力。然而，截至2020 年底我國農(nóng)村生活污水治理率僅為25.5%[26]。因此，很多學者為提高傳統(tǒng)三格化糞池的處理效率，對其結構和功能的優(yōu)化升級進行了積極探索，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）在化糞池中設置適當?shù)奶盍蠈?。主要利用填料對常?guī)化糞池進行升級，其中填料增加了微生物附著面積，提高了微生物對污染物的降解率，同時起到過濾效果[27]。近期，有研究學者對填料利用進行了優(yōu)化，主要有兩種思路（表2）：一種是經(jīng)化糞池厭氧消化后的出水再進入填料單元，利用填料對污染物進行截留（過濾）、吸附，增加微生物降解效率，提高出水水質(zhì)[28-30]；另一種是將填料單元內(nèi)置于三格化糞池中，利用填料攔截大顆粒的有機物，并增加微生物密度及生化反應速率來凈化水質(zhì)[31-32]。

表2 填料型化糞池的相關研究Table 2 Related researchs on filler septic tank

（2）改變化糞池中的污水水流形態(tài)以增強化糞池的處理效果。當進水量較大時，傳統(tǒng)的三格化糞池水流狀態(tài)為水平流，出水水質(zhì)較差，對污染物的去除效率低。為更好地將廁所污水和生活污水進行協(xié)同處理，許多研究人員在化糞池污水水流形態(tài)方面進行了一些改進和優(yōu)化，形成了以升流式厭氧污泥床反應器（Upflow anaerobic sludge blanket,UASB）和厭氧折流板（Anaerobic baffle reactor,ABR）為代表的新型污水處理裝置。其中UASB 工藝采用上流模式進料，不僅能更好地利用反應器的工作容積還能充當沉降裝置[33]。在適宜的物理和化學條件下，厭氧污泥可以絮凝并形成具有優(yōu)良沉降性能的顆粒，從而將污染物截留在生物反應器中，而無需過濾器或在流化床中使用填料[34]。與UASB 不同，ABR 的基本原理是增加污水與污泥中的活性生物質(zhì)之間的接觸[35]，主要通過一系列垂直擋板迫使生活污水從入口流向出口，高濃度的生物質(zhì)保留在每個格池的上流區(qū)域，不僅提高污水處理效率還能減少污泥的產(chǎn)生量。相比UASB，ABR 對水力負荷和有機沖擊負荷具有更高的耐受性、更長的生物質(zhì)保留時間和更低的污泥產(chǎn)率，且它的構建和操作簡單，維護方便。陳志強等[36]利用ABR化糞池和傳統(tǒng)化糞池對哈爾濱某居民樓的生活污水進行對比研究，發(fā)現(xiàn)在水溫24 ℃時，ABR 化糞池對化學需氧量（COD）的去除率相比傳統(tǒng)化糞池提高了30.5%。表3所示為UASB 和ABR 處理污水的相關工作參數(shù)和處理效果。

表3 UASB和ABR處理污水的相關工作參數(shù)和處理效果Table 3 Relevant working parameters and treatment effects of UASB and ABR in wastewater treatment

（3）化糞池后銜接不同處理工藝，如“化糞池+自然處理”技術。該技術目前在國際上應用較為廣泛，以兩格化糞池為主同步收集黑灰水，后端配備土地滲濾等技術。例如，美國環(huán)境保護署推薦了以化糞池連接后端排水場或土壤吸收場為主的10 種最常用的“化糞池+”處理模式，全美使用比例達20%以上[43]；澳大利亞運行的分散污水處理系統(tǒng)中至少75%以上采用“化糞池+土地滲濾”處理系統(tǒng)[44]；英格蘭和威爾士大約有10%的家庭分散污水使用“化糞池+”處理系統(tǒng)[45]。這種就地污水處理系統(tǒng)不會形成出水的地表外排，為保護公眾安全和節(jié)約水資源做出了巨大貢獻。近年來，隨著黑灰水的自然處理技術成為國內(nèi)研究熱點，“化糞池+自然處理”技術在國內(nèi)也被諸多學者研究與應用。目前常見的自然處理技術包括人工濕地[46]、土地滲濾[47]、穩(wěn)定塘[48]等，其主要通過過濾、吸附、氧化還原、生物轉(zhuǎn)化、植物吸收等功能處理污水。蒙語樺[49]探討了將化糞池和人工濕地結合用于湖南農(nóng)村地區(qū)生活污水生態(tài)處理的可行性與適應性條件，發(fā)現(xiàn)化糞池與人工濕地聯(lián)用對污水具有較好的處理效果，并具有投資少、能耗低和管理方便的特點，該模式可復制到氣候條件與湖南省相似且土地資源較充足的其他農(nóng)村地區(qū)。張洪玲等[50]通過多級土壤滲濾系統(tǒng)工程處理示范區(qū)污水，在進水水質(zhì)波動較大、濃度較低的條件下，系統(tǒng)對CODCr、TN、NH+4-N 及TP 的平均去除率分別為70%、59%、83%和76%，能夠達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級A 標準。王淞民等[51]利用“三格化糞池+滲濾溝式土壤滲濾系統(tǒng)”對天津市張老仁莊農(nóng)戶的黑灰水進行處理，研究表明，土壤滲濾系統(tǒng)處理農(nóng)村黑灰水會顯著提高土壤TN、TP含量，經(jīng)土壤滲濾系統(tǒng)處理農(nóng)村黑灰水前后的菜地土壤衛(wèi)生學指標無顯著性差異，同時降低致病微生物對環(huán)境的風險。張博雄[52]通過監(jiān)測化糞池后端的穩(wěn)定塘中水質(zhì)變化情況發(fā)現(xiàn)，水體溶解氧含量隨時間的推進和沿水面距離的增加而增加，CODCr、NH+4-N和TP 呈逐漸降低的趨勢，平均含量接近地表水Ⅱ類水質(zhì)標準。

三種技術方式相較而言，化糞池中增設填料層方式對填料性質(zhì)要求較高，若選擇不當，易造成阻塞，降低處理效果；改變化糞池中污水水流形態(tài)的方式應根據(jù)不同的應用條件和出水去向進行選擇，后續(xù)需適當增加處理工藝以保證達標排放；化糞池后銜接不同處理工藝的方式應借助當?shù)赝恋睾涂犹翜锨茸匀粭l件，因地制宜組裝和設計技術路線，充分發(fā)揮水土自凈功能，實現(xiàn)達標排放。

3 農(nóng)村三格化糞池技術展望

廁所革命已從單純的農(nóng)村改廁發(fā)展到改廁和糞污處理及資源化并重階段，農(nóng)村對糞污的處理利用需求也越來越高。為確保農(nóng)村改廁質(zhì)量，提升農(nóng)村人居環(huán)境整治效果，三格化糞池技術需在以下幾個方面進一步改進和發(fā)展。

（1）構建三格化糞池產(chǎn)品與施工質(zhì)量技術標準體系。建立三格化糞池產(chǎn)品質(zhì)量控制標準，規(guī)范三格化糞池選料用料、生產(chǎn)工藝和過程、出廠質(zhì)量管控等相關環(huán)節(jié)，從源頭確保產(chǎn)品質(zhì)量合格；建立三格化糞池施工與驗收標準，規(guī)范施工隊伍、施工流程和驗收等相關環(huán)節(jié)，實現(xiàn)施工隊伍專業(yè)化、施工管理標準化；推動產(chǎn)品及施工的市場化認證及第三方評估。

（2）建立“三格化糞池+資源化利用/達標處理”系統(tǒng)化改廁新模式。三格化糞池功能單一，應將三格化糞池建設和末端資源化或達標處理進行整合，以資源化利用或達標處理技術對三格化糞池技術進行優(yōu)化升級，優(yōu)選增加末端資源化利用功能模塊，對廁所糞污及生活污水進行協(xié)同治理，為農(nóng)村庭院與大田種植供水供肥，實現(xiàn)農(nóng)村改廁與農(nóng)村庭院經(jīng)濟和農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展相結合。

（3）構建廁所糞污資源化利用或達標處理的環(huán)境及健康風險評價體系。糞污資源化利用及達標處理是未來發(fā)展趨勢，應探索廁所糞污中養(yǎng)分循環(huán)利用規(guī)律，提升養(yǎng)分利用效率；加強廁所糞污處理及利用過程中的典型污染物遷移、轉(zhuǎn)化和累積機理研究，防控環(huán)境污染風險；開展人體暴露及攝入風險研究，保障人體健康。