"一個土坑兩塊磚，三尺土牆圍四邊，"這曾是農村廁所留在人們腦海中的固有印象。而現在的新農村已經大變樣！在科學家的指導下，傳統旱廁已被現代化廁所取代。
出品：科普中國
製作：中國科學院生態環境研究中心 範彬研究組
監製：中國科學院計算機網絡信息中心
鄉村廁所對於在農村長大和生活的人們來說並不陌生，不過各個地方的鄉村廁所雖然樣子不同，簡陋程度令人堪憂，其中存在許多環境衛生問題亟待治理。
堅持不懈推進農村"廁所革命"，是落實2018年中央"一號文件"的重要措施。大力開展農村戶用衛生廁所建設和改造，同步實施糞汙治理，加快實現農村無害化衛生廁所全覆蓋，努力補齊影響農民生活品質的短板。
鄉村廁所為什麼要革命？
"一個土坑兩塊磚，三尺土牆圍四邊。"這曾是農村廁所留在人們腦海中的固有印象。而簡陋的旱廁，不僅給農民生活帶來不便，也嚴重影響了鄉村的文明形象。簡易旱廁不僅嚴重影響老百姓的健康，而且有礙於生活品質的提高。
經過我國30 年的城市化發展，鄉村千百年來形成的傳統生活方式和地區產業結構正面臨著前所未有的挑戰，原本鄉村居民重視的"資源"（如糞便、廚餘垃圾、秸稈）等逐漸變成了亟待治理的"汙染物"（汙水、垃圾、面源汙染）。當前我國的鄉村，特別是在東部發達地區和中心城市周邊，其住房、道路、交通、供水、供電、通訊等基礎設施以及教育、醫療等基本公共服務同步經濟發展有了極大改善，但鄉村生活汙水、生活垃圾、畜禽養殖、農業面源汙染等治理問題，人居衛生設施建設滯後的問題，與鄉村居民對現代化美麗鄉村的需求以及流域整體環境改善的需求尚有較大差距。
如何進行廁所革命？難點在哪兒？
當前要推行的鄉村廁所革命，其目標是要實現鄉村環境基礎設施與服務的現代化,其重點任務不僅是修建廁所，而是為適應鄉村居民對現代化廁所、廚房等衛生設施的需求，建設現代化的鄉村排水和垃圾收運等的環境基礎設施與服務的體系，並對汙水和垃圾進行控汙減排，保護全體社會成員賴以生存的生態環境。
（1）正確識別中國鄉村汙染排放特徵和技術需求
鄉村環境汙染按性質可分為生活汙染、生產汙染和工業汙染。鄉村生活汙染源包括鄉村生活汙水和鄉村生活垃圾兩方面，生產汙染源包括畜禽糞汙、化肥農藥過量使用、農業廢棄物等。
（2）如何選擇適合中國鄉村特點的汙染治理模式
目前全世界廣泛採用的常規衛生模式是基於"廢棄物棄置"思維所發展起來的汙水/垃圾收集-處理-排放/處置的技術模式。但這種末端治理的思想不符合可持續發展的要求，如在汙水治理中出現：①大量的潔淨水被浪費。②大量的資源被錯配成為環境汙染，且汙染控制的成本很高。③由於人糞尿、廚餘垃圾等生物性資源得不到利用，可回用於農田的糞肥減少，從而間接加劇了化肥汙染的問題，導致更嚴重的生態環境問題和食品健康問題；在垃圾治理中出現：①垃圾不進行源頭分類，大量可回收物質和生物性物質變成垃圾。②垃圾處置技術帶來的二次汙染（如垃圾滲濾液、二噁英等）以及"鄰避效應"等問題。
（3） 如何構建可持續發展的資源化汙染綜合處理模式
我國傳統農業種植基礎是"糞肥回田"，鄉村聚落又緊鄰農業生產，非常利於汙水垃圾中生物質資源的再生回用，因此我國鄉村地區正好有開展資源化汙染綜合治理模式研究的發展需求、歷史背景和經濟條件。
廢棄物資源化處理：中科院科學家給出"藥方"
針對上述問題，中國科學院生態環境研究中心範彬研究組，提出了面向資源化的鄉村汙染統籌綜合治理模式。該模式以負壓源分離為主導技術，以末端處理為輔助技術，包含以下技術單元與配套平臺：
（1）負壓源分離衛生單元
該單元主要是收集居民家生活產生的廚餘垃圾和糞尿資源。其工作原理是利用負壓泵站產生的抽吸力將重汙水與粉碎後的廚餘垃圾通過負壓管道收集到黑水儲存箱中；系統控制櫃可實時監控系統運行狀況並支持遠程操作。
（2）生物性廢棄物資源化單元
該單元可以選擇多種手段對負壓收集系統所收集的重汙水和廚餘垃圾進行資源化處理，如將其和秸稈以合適配比混合進行好氧堆肥、厭氧發酵等。厭氧發酵處理技術不但節約資源能源、處理成本低，還能夠開發新能源，是符合可持續發展理念的處理技術。
（3）輕汙染水強化就地排水單元
輕汙水生態處理技術是指運用生態學原理，採用生態工程與環境工程相結合的手段對輕汙水進行治理與水資源利用的方法，生態處理技術所涉及的工藝類型主要有三種：穩定塘、溼地系統和地下滲濾系統。
（4）非生物廢棄物分類管理單元
廚餘垃圾和農業秸稈等生物性廢棄物進入後續資源化利用系統，就地回用；其餘類別的非生物性生活垃圾，按照"源頭分離和3R（reduce、reuse、recycle）"的基本原則，分為可回收物、其它垃圾和有害垃圾三類分別進行收運處置，針對這三類垃圾建立鄉村幹垃圾分類管理與技術體系。
（5）環境動員技術單元
該單元提出"PPPP（Public-Private-Peasant-Partnership）"模式，動員當地居民、政府、企業積極支持配合，搭建各角色之間的溝通橋梁，重點強調當地居民的知情權、參與權與責任義務，公眾參與和居民教育（"廁所革命大學堂"）是其中兩項重要舉措。
（6）戶型一體化汙水處理設備單元
對於獨戶或散戶，負壓管道無法收集的地方，可採取戶型一體化汙水處理設備的方式進行處理，達到汙染物綜合治理全覆蓋的目標。
（7）綜合監測平臺
為充分地評估"面向資源化的鄉村環境與汙染綜合治理項目"的實際效果，建立系統綜合監測平臺對項目實施全過程進行定期且長期地監測，以確定環境質量及汙染源狀況，同時評價控制措施的效果，衡量居民參與環境項目的程度。
（8）推廣平臺
基於此模式搭建了微信推廣平臺與社區微信交流群，設計多個模塊來展示項目進展、追蹤工程動態、普及技術基礎、聚焦熱點新聞，達到改善技術、推廣模式理念的目的。同時也便於團隊及時了解居民意願，加強與居民合作，真正意義上地滿足居民需求，提高全民環保意識。
廁所革命帶來的效益和意義
1、經濟效益
1）節水效果
一個500戶居民的行政村，約2000人使用負壓便器與使用傳統節水型水衝便器相比，設定每人每天使用6次，每次衝洗消耗0.5升。則全村每年節約71547.3元，每戶居民節省自來水費143元。
2）資源化效果
根據水量和水質數據，折合成化肥進行計量，本系統預計每年可回收氮肥8kg/(戶年)、磷肥0.5kg/(戶年)；而常規生物接觸氧化汙泥僅可回收氮肥1.6kg (戶年)；磷肥0.3kg/(戶年)。按照中國目前化肥市場的價格，氮肥價格約為4600元/噸（以氮計），磷肥價格約為15400元/噸（以磷計），則全村回收的營養物質價值22250元，即每年50元/戶。同時，使用有機肥進行綠色農業生產可使農產品附加值上升，將會產生非常可觀的收益。
3）建設費用
常規汙水處理技術建設費用較高。以蘇州市2012-2015期間建成的農村汙水治理設施建設成本為例：納入城鎮處理的建設成本為2.469萬元/戶、村組處理總建設成本為2.437萬元/戶、就地處理建設成本為1.824萬元/戶。
4）運行與處理費用
負壓便器每次用電量為0.004度，居民每年負壓便器電費為30元，負壓泵站平攤至每戶居民電費為27元。對行政村負壓收集系統進行統一運行維護，運行費用約每年350元/戶；重汙水與廚餘垃圾統一收集後進行資源化處置，由於資源化過程相當於生產過程，因此資源化生產成本不計入汙染治理成本中去。常規衛生模式（城市管網、淨化槽）處理單價為1元/噸，則處理成本為每年200~400元/戶。
鄉村居民家中廚餘垃圾產量佔總垃圾量的60%~80%，由於負壓收集系統將廚餘垃圾從生活垃圾中分離，根據測算，在傳統垃圾回收模式和垃圾分類回收模式下，如皋市垃圾回收處理的政府總投入分別為14552.6萬元/年和5407.9萬元/年，垃圾分類後政府總投入變為之前的37.16%，節約了62.84%的成本。而且垃圾分類處理後，垃圾的回收再利用可以帶來3810.6萬元/年的收益，那麼垃圾分類後政府實際的成本變為1597.3萬元/年，與之前的14552.6萬元/年的成本相比較，成本降低了89.02%。
2、社會效益
對鄉村環境實施綜合治理，可以有效地改善當前普遍面臨以水資源汙染為主的環境問題，美化當地的人居環境，減少疾病的爆發，保障當地居民的身體健康，為當地農業和農村經濟的可持續發展提供生態基礎。
同時，通過資源化產品在農業中利用，促進了當地綠色農業的發展，改變傳統農業種植掠奪式生產模式，逐漸向農旅結合的鄉村休閒農業與鄉村旅遊方向轉型，增加居民的就業機會，日益成為農村第二、第三產業的組成部分，帶動農民增收致富，不斷增強當地自生的內在活力，吸引更多居民返鄉工作。
3、環境效益
作為經濟和社會發展的物質條件，環境是經濟發展的基礎和條件。範彬研究組針對如皋市杭橋村的環境綜合治理方案，有效地促進了當地水環境、土壤環境和大氣環境的良性循環，環保效益顯著。
小廁所體現大變革。鄉村廁所革命是新農村建設的一個縮影，廢棄物的資源化處理將大大提高農民的生活質量，美麗鄉村將逐步變為現實。