|一人一年就产生近300斤粪便,全球70亿人的屎都去哪儿了?
审核专家:李翔
湖南大学环境科学与工程专业博士研究生
吃喝拉撒是每一个人的日常 , 无论是“二升畲粟香炊饭 , 一把畦菘淡煮羹”的粗茶淡饭 , 或是“淹留膳茶粥 , 共我饭蕨薇”的闲情逸致 , 都是对吃喝的写照 。 自古以来人们钟情于谈论吃喝的种种 , 却羞于提及与拉撒的任何 。
随着城市化进程的不断推进 , 人口密集带来了诸多的环境卫生问题 , 如何处理粪便就是重要的问题之一 。
来源 | 搜狐
据加利福尼亚大学医学教授金·巴雷特研究估算 , 正常成年人每天排便量平均约为0.4kg–0.5kg , 一个人一年就会产生约145kg的粪便 。 全球70亿人 , 每天排便总量可想而知 , 那这些粪便最终都去了哪里呢?
城市里的便便去哪了?
现如今 , 我们所使用的几乎都是冲水马桶 , 只需轻轻一按 , 那些粪便就会随着水流消失得无影无踪 。 所以人们可能并不会思考它们的归宿 , 也并不清楚它们所蕴藏的潜在价值和功用 。
一般住宅小区、办公楼及公共场所下面都修建了配套的化粪池 , 它实质是一个沉淀池+发酵池 。
马桶里的粪便排入化粪池后 , 粪便通过沉淀分离成底层固体、中层粪液和上层的浮渣 。 明明大家都是屎 , 但在这里却被分成了三六九等 , 果然阶级观念深入的不止是人心 。
化粪池的基本结构
来源 | 知乎
如上图所示 , 进入化粪池的便便会先经过一级厌氧室进行沉淀 , 并在厌氧细菌的作用下进行初步的发酵和分解 。 在这一过程中 , 细菌和寄生虫卵会被杀灭 。
经沉淀 , 较重的固体粪便会沉到池底 , 中层粪液会溢流进入二级厌氧室继续发酵分解 , 在这里粪渣会沉淀下来 。 等到溢流进入澄清室时 , 已经是清清白白的“水”了 , 会和其他污水一起流向城市近郊的污水处理厂 。
而底层的固体继续留在化粪池里发酵 , 会有专人在固定时间利用吸粪车收取清空 , 它们的归宿一般是填埋或者堆肥 。
抽粪车工作现场
来源 | 飞扬急修
虽然化粪池只是进行简单的分类处理 , 但可别小瞧它 。 如果不用化粪池 , 居民的家庭粪便则会直接流向污水处理厂 , 未经化粪池拦截的固体容易堵塞管道;一些污水管道和污水处理设施配套不完善的地方 , 例如老旧城区如果无法做到雨污分流 , 那么在下暴雨时 , 污水溢出则会造成“遍地是黄金”的景象 。
下水道冒溢后工作人员正在清理
来源 | 微博@中国海洋大学
分离出来的粪液和其他生活污水到污水处理厂进行处理时 , 一般分为三级:先是将不溶于水的杂物 , 例如塑料袋、纸巾等杂物拦截在外 。
污水处理厂 来源 | 网络
然后 , 利用微生物进行二次沉淀 。 简单来说 , 这一步就是培养细菌 , 让它们吃掉污水中的有机物 , 然后让细菌沉淀下来 , 上层清液流出 。 所以这个时候的便便已经被细菌吃掉“蜕变”成污泥了 , 由细菌和部分不能被细菌吃掉的有机物和大量的无机物组成 。
污水处理厂处理过程图
来源 | 知乎
最后 , 再经过一系列净化处理 , 直到成为符合标准的水后排出 。 至于沉淀下来的污泥 , 污水处理厂一般会进行脱水烘干、粉碎等操作 , 对它们进行二次利用 。
可能有人会好奇了 , 脏兮兮的便便能有什么用呢?
百无一用是便便?
在大多数人的认知里 , 便便是身体排泄出的废物 。 但是 , 用英国昆虫学家理查德·琼斯的话来说:粪便落地只是另一过程——循环再利用的开始 。
>>>>堆肥
因为粪便中含有机物和氮、磷等营养元素 。 所以 , 中国自古以来将粪便视作贵重的农业肥料而倍加珍惜 。
早在宋代的《陈勇农书》中就有“粪药”之说 , “别土之等差而用粪治 , 皆相视其土之性类” , 就是依据土壤的不同性质来用粪肥 , 以达到对土壤治理的效果 。
丰收的农作物 来源 | 网络
粪肥最主要的功能是使土壤疏松 , 增加土壤含水量 。 也正是如此 , 中国已有“4000年的耕作历史”的耕地 , 在没有利用矿物肥料的情况下 , 才能持续保持土壤的肥力和农作物的产量 。
>>>>商品
“中国人视任何物质都是可以作交易的商品” , 冯客说 , 正是这种务实的本性 , 使农民一直维持着粪便作为肥料的农业传统 。
粪夫 来源|爱历史
至少从唐代开始粪便就是商品 , 而到了唐宋年间更是出现了职业粪夫;到明清时期 , 粪便市场已经具有相当的规模;民国时期 , 粪便行业更是被黑帮势力垄断 。 因此 , 也有不少人通过剔粪工作积累了万贯家财 。
来源|影视剧截图
也正是因为粪便在农业追肥方面的突出贡献 , 所以中国许多偏远的农村地区 , 现在依然使用堆肥的方式处理粪便 。
3
粪便处理技术
当今世界 , 比较普遍和行之有效的粪便处理方法主要有两种:好氧堆肥和厌氧发酵工艺 。
>>>>好氧堆肥
好氧高温堆肥工艺 , 就是污泥中的有机物在微生物和氧气的作用下 , 经过高温发酵 , 分解粪便中的有机物 。 使粪便中的有机物转化为腐殖质 。 且堆肥产品可以减少大量病毒和细菌 , 无臭无味 , 在土壤改良和发展有机、生态农业方面有着化学肥料无法超越的优势 。
堆肥生产的有机肥料 来源 | 知乎
除此之外 , 还可以用于市政、园林绿化中 , 长期释放养分供给植物营养;或精细加工颗粒肥用于家庭养花用的营养土 , 改善土壤的肥效 。
花肥 来源 | 某购物平台
>>>>厌氧发酵
大家应该都知道很多农村家家户户都有一个小型沼气发酵池/罐 , 这利用的就是第二种方式——厌氧发酵工艺 。
厌氧发酵技术的发酵温度不同 , 厌氧发酵工艺和用途就不同 。
常温发酵虽然用于自家的烧水做饭不成问题 , 但由于发酵温度随自然气温变化 , 沼气产生量不稳定 , 有机物转化效率低 。
厌氧反应罐 来源 | 网络
中温发酵主要用于大中型产沼工程、高浓度有机废水处理 。 高温发酵能有效杀死病原体、寄生虫卵 , 主要用于粪便无害化处理 。
厌氧发酵工艺有诸多优势 , 但因为粪便量的增加以及停留时间的减少 , 不能达到充分的厌氧发酵 , 所以存在处理效果不佳和沼气产量低的问题 。 因此 , 粪便如何实现彻底的无害化处理是后续发展必然要解决的问题 。
>>>>焚烧发电
经干燥处理的污泥大部分会作为燃料进行焚烧 , 用来供热或者发电 , 为人类贡献最后一丝光和热 。
焚烧发电厂的工作图 来源 | 环境黑板报
粪便污泥燃烧所产生的热量通过流化砂床来产生高温蒸汽 , 从而推动蒸汽机发电 , 废热则用于粪便污泥的干化 。
焚烧完之后的炉渣还是可以用来建筑、铺路等 , 真正的千里之行 , “屎”于足下 。
>>>>生产建材产品
除了上述手段以外 , 前面提到的通过污水处理厂处理后剩下的污泥还可以用来制作砖、生态水泥、陶粒等建材产品 。
污泥制砖 , 就是污泥以一定比例加入到黏土中烧制成砖 。 其强度和普通红砖差不多 , 而且自身具有一定的热值 , 在制砖过程中 , 它会自燃并增加热量 。
污泥制砖成品
来源 | 李淑展. 污水厂脱水污泥制陶质地砖及填埋场防渗衬层材料研究 , 2007
污泥焚烧过后的熔融材料还可以做路基、路面、混凝土骨料及地下管道的衬垫材料 , 污泥和城市垃圾焚灰还可以制作生态水泥 。
污泥制陶粒技术经过我国科研人员引进、消化和多年的自主研发 , 已具备了成熟的陶粒生产技术和设备制造能力 , 并且污泥制成的陶粒具有轻质、高强、隔热、保温、耐久等特性 , 节能效果显著 , 用途广泛 。
污泥制陶粒
来源 | 陈伟,樊传刚,王健,裴立宅,李家茂. 废纸造纸污泥陶粒的制备与性能表征 , 过程工程学报, 2010 (05)
4
粪便变成了再生水?
Duke大学研究人员提出了利用超临界水氧化技术对粪便污水进行处理 。 在超临界水中有机物被快速分解为热量和二氧化碳 。 该技术反应迅速 , 转化效率高 , 最重要的是可产生清洁的再生水 。
相对于其他热解或焚烧技术 , 该技术无需对粪便进行脱水干化 , 且不产生臭味 。 但由于工作条件苛刻 , 需要高温高压 , 且能耗高 , 造价昂贵 , 因此目前还没办法在实际中大规模应用 。
总之 , 你按下马桶的那一刻 , 注定只是暂时的一次分离 。 便便最终会通过各种方式回到我们身边 , 也许会在养花的肥料里;也许会通过江河湖海 , 流入万亩农田;也许能成为带来光明和能量的燃料;也许会融入山川湖泊 , 被装进纯净水瓶中……自始至终 , 它们都在大自然中扮演着各种角色 。
自然界的土壤 来源 | 360图片
【|一人一年就产生近300斤粪便,全球70亿人的屎都去哪儿了?】看到这里 , 你是不是觉得妈妈从小挂在嘴上的那句“一把屎一把尿把你喂大”也不无道理 。
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