循环型城乡人居生态卫生系统研究

重庆大学 硕士学位论文 循环型城乡人居生态卫生系统研究 姓名：郑跃华 申请学位级别：硕士 专业：区域经济学 指导教师：王林 20110525 重庆大学硕士学位论文 中文摘要 摘要 人类社会的发展是一个不断革新的过程，如何实现人类的可持续发展早已成 为全球共同关注的问题。在人类迈入2 1 世纪，科技发展的同时，环境污染，生 态失衡己严重威胁到人类的健康与生存。水、大气、土壤作为人类生存的最基本 的环境，其中任何一个被破坏，都会带来强大的连锁效应，导致整个系统的崩 溃。当前城市正面临着垃圾无处摆放，市政处理设施超负荷运转，而农村地区在 面临着严重的环境治理问题时，同时存在着资源与能源的供应不足，要改善城乡 环境问题，提高农民生活质量，那么需要将城乡规划发展从理念上转变。 本文通过分析今昔物质元素流通的路径差异，寻找出城市和乡村的有机结合 点，并将长久以来割裂了的断点、断路有效连接起来，并依据循环经济理论构建 循环型人居生态卫生系统，通过改善给排水系统，增加有机垃圾收集系统和可再 生能源供给系统，建立整个卫生系统下的三个子系统：给排水系统；有机垃圾收 集系统；再生能源供给系统，使得城市乡村在整个大自然环境的背景下和谐相融 互补。最终以生物再生能源为主建立维持产业持续健康发展的产业链条，改善因 政府主导的环卫事业的无序低效现状。为了对循环型生态卫生系统的效益进行分 析，基于当前推进的城乡统筹规划发展，将重庆作为理论研究的对象，并根据具 体情况分析选择重庆大学城作为生态卫生系统模拟建设的地区，分别进行生态、 经济和社会效益的分析。最后就生态卫生系统如何保持良好的运营与管理，进行 了相应的管理机制设计。 本文构建的循环型人居生态卫生系统在生态上有助于保护水体，减轻地表水 与地下水的污染程度；增加营养物质生态补给，改善土壤因化肥过量使用造成的 土壤板结、生产能力下降；在经济上节约用水量，减少污水处理能耗，增加能源 有效供给，提高农民收入水平；在社会方面可改善卫生环境，减少疾病发生，保 障食品安全，增加就业岗位。整个系统的建立促进了人与环境，城市与乡村的协 调可持续发展。 关键词：循环经济，生态卫生，有机垃圾，节能减排，有机农业 A B S T R A C T T h ed e v e l o p m e n to fh u m a ns o c i e t yi sac o n t i n u o u sp r o c e s so fi n n o v a t i o n ，H o wt o r e a l i z et h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fh u m a nb e i n g sh a sb e c o m eag l o b a li s s u e A s t e c h n o l o g i c a ld e v e l o p m e n ti nh u m a ne n t e r i n gt h e21s tc e n t u r y , e n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o n a n de c o l o g i c a li m b a l a n c eh a v eb e c o m eas e r i o u st h r e a tt oh u m a n h e a l t ha 1 1 ds u r v i v a l W a t e r , a i r ，s o i la st h eb a s i cs u r v i v a le n v i r o n m e n t ，a n y o n ed a m a g e d ，t h a tw i l ll e a dt o s 仃o n gc h a i ne f f e c t ，a n dt ob r i n ga b o u tt h ec o l l a p s eo ft h ew h o l es y s t e m T h ec i t yi s f a c i n gr u b b i s hh a sn op l a c et ot r e a t ，a n dm u n i c i p a lt r e a t m e n tf a c i l i t i e so v e r l o a d ，w h i l e r u r a la r e a sf a c es e r i o u se n v i r o n m e n tp r o b l e m s ，a tt h es a m et i m et h e r ee x i s t si n s u f f i c i e n t s u p p l yo fr e s o u r c e sa n de n e r g y T oi m p r o v et h eu r b a na n dr u r a le n v i r o n m e n t a l p r o b l e m sa n dt h eq u a l i t yo ff a r m e r s l i f e ，t h a tw en e e dt oc h a n g et h ec o n c e p to fu r b a n a n dr u r a lp l a n n i n ga n dd e v e l o p m e n t T h ed i f f e r e n tv e r s i o n so fm a t e r i a le l e m e n tc i r c u l a t i o np a t h sw i l lb ec o m p a r e d ，a n d t h ec o m b i n a t i o np o i n to fu r b a na n dr u r a lw i l lb ef o u n do u ti nt h i sa r t i c l e I na d d i t i o n a l ， l o n gb r o k e np o i n ta n dc i r c u i tw i l lb er e - j o i n t e dt o g e t h e r A c c o r d i n gt ot h er e c y c l i n g e c o n o m yt h e o r y , t h es y s t e mw i l lb eb u i l t ，w h i c hi s r e c y c l eh a b i t a t i o ne c o l o g i c a l s a n i t a t i o ns y s t e m ，t oi m p r o v ed r a i n a g es y s t e m ，t oa d do r g a n i cw a s t ec o l l e c t i o ns y s t e m a n dr e n e w a b l ee n e r g ys u p p l ys y s t e m T h e nb yc o n s t r u c t i n gt h r e es u b s y s t e m s ：w a t e r s u p p l ya n dd r m n a g es y s t e m ，o r g a n i cg a r b a g ec o l l e c t i o ns y s t e m ，r e n e w a b l ee n e r g y s u p p l ys y s t e m ，i no r d e rt om a k eu r b a n r u r a lh a r m o n i o u sa n dc o m p l e m e n t a r y B a s eo n t h a t ，ab i o l o g yr e n e w a b l ee n e r g yi n d u s t r yc h a i nw i l lb ed e v e l o p e d ，t oc h a n g eu n o r d e r e d s a n i t a t i o na n di n e f f i c i e n to p e r a t i o nt h a tl e a d e db yg o v e r n m e n t B a s e do nt h ec u r r e n t a d v a n c eo fu r b a na n dr u r a lp l a n n i n ga n dd e v e l o p m e n t ，t a k eC h o n g q i n ga st h eo b j e c to f t h e o r e t i c a l s t u d y , t h e nc h o i c et h eC h o n g q i n gu n i v e r s i t yc i t y a s e c o l o g i c a lh e a l t h s y s t e m Ss i m u l m i o nc o n s t r u c t i o na r e ab ys p e c i f i cs i t u a t i o na n a l y s i sa n dm a k eb e n e f i t a n a l y s i so fe c o l o g y , e c o n o m ya n ds o c i a ls e p a r a t e l y F i n a l l yi nt e r m so fh o wt om a i n t a i n g o o do p e r a t i o na n dm a n a g e m e n to fe c o l o g i c a lh e a l t hs y s t e m ，t h ea u t h o rd e s i g n st h e c o r r e s p o n d i n gm a n a g e m e n tm e c h a n i s m I ne c o l o g i c a la s p e c t s ，t h i ss y s t e mh e l p sp r o t e c tw a t e r , r e d u c et h es u r f a c ew a t e ra n d g r o u n d w a t e r Sp o l l u t i o nl e v e l s ，i n c r e a s en u t r i e n t s e c o l o g i c a l s u p p l y , i m p r o v es o i l t e x t u r e ，p r e v e n tc o m p a c t i o nt h a tc a u s e db ye x c e s s i v eu s eo fc h e m i c a l f e r t i l i z e r ；I n e c o n o m ya s p e c t s ，t h ee c o s y s t e mc o n t f i b u t e st os a v ew a t e r , r e d u c ee n e r g yc o n s u m p t i o n 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 o fs e w a g et r e a t m e n t ，i n c r e a s ee f f e c t i v ee n e r g y s u p p l ya n df a r m e r s i n c o m el e v e l ；I n s o c i a la s p e c t s ，t h a tC a ni m p r o v eh e a l t he n v i r o n m e n t ，r e d u c ed i s e a s eh a p p e n i n g ，h e l p g u a r a n t e ef o o ds e c u r i t ya n dc r e a t em o r ej o b s T h ew h o l es y s t e mp r o m o t e sm a na n d e n v i r o n m e n t ，t h eu r b a na n dr u r a lh a r m o n i o u sa n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t K e yw o r d s ：R e c y c l i n gE c o n o m y , E c o l o g i c a lS a n i t a t i o nS y s t e m ，O r g a n i cG a r b a g e ， E n e r g yS a v i n ga n dE m i s s i o nR e d u c t i o n ，O r g a n i cF a r m i n g 1 1 1 重庆人学硕士学位论文1 绪论 1 绪论 1 1 研究背景 人类迈入2 1 世纪，科技发展的同时，环境污染，生态失衡己严重威胁到人 类的健康与生存。水、大气、土壤作为人类生存的最基本的环境，其中任何一个 被破坏，都会带来强大的连锁效应，导致整个系统的崩溃。从京都议定书的 签订到哥本哈根会议的召开，气候问题早已成为全世界关注的焦点。但是纵观这 些年各国采取节能减排措施的效果，却都不尽人意。中国的气候变化与全球变化 有相当的一致性，但也存在明显差别，在全球变暖的背景下，近1 0 0 年来中国年 平均地表气温明显增加，升温幅度比同期全球平均值略高【lJ 。由于水资源的稀 缺，许多地方承受着长期缺乏淡水之苦，而对淡水的需求在过去5 0 年内增加了2 倍。到2 0 3 0 年世界上一半以上人口将面临水短缺【2 】。我国6 6 0 个城市中，近4 0 0 个缺水，每年缺水量达6 0 亿m 3 【3 J 。随着西方石油农业传入我国，化肥的使用逐 步代替了传统的农家肥，导致土壤板结，生产能力下降，而危及食物供应，长此 以往我国农业必然会面临崩溃的边缘。 城市化进程的加快，未来5 0 年，包括中国、印度在内的2 0 亿3 0 亿人将在 实现现代化的道路上奋勇前行。那么人在整个社会环境系统中的影响将变得越来 越重要。而人自身的排泄物作为生活和生存的副产物在环境中的影响却很少被提 及到，由于它们的隐晦，却可能成为人类生存面临的巨大挑战。在许多地方，由 于城市公共管理设施的不完善，使得未经处理的粪便直接排入到江河湖泊，造成 了严重的水资源污染，因此厕所问题使得2 1 世纪的人类处于异常尴尬的境地。 厕所是人类进入文明社会的产物。1 6 世纪末，发明家哈灵顿爵士亲自为伊丽 莎白女王在位于里士满的别墅建造了抽水马桶【4 ，标志着人类的厕所文化进入了 文明时代。到1 8 4 8 年，英国议会通过了“公共卫生法令”，规定：凡新建房屋、住 宅，必须有厕所、安装抽水马桶和存放垃圾的地方。为了解决粪便和污水排泄的 问题，1 9 世纪上半叶欧洲和北美就注意投入城市下水道建设用以收集粪便和生活 污水。随着这种解决城市环境的举措向全球推广，同时也种下了水资源被人类粪 便污染的祸根。一个多世纪以来，人们在享受着这种文明的同时，却走入另外一 个误区。水是人类赖以生存和发展的不可缺少的自然资源之一，地球表面7 0 被 水覆盖，但可供人类利用的仅是极有限的一部分。目前冲水厕所，使用一次平均 消耗6 - 1 2 L 水，洗手间的用水占城市居民生活用水的一半以上，造成了巨大的水 资源浪费。同时，以9 8 的水冲2 的粪便，无论收集、运输和无害化处理都是 相当困难的。 重庆大学硕士学位论文 1 绪论 当前城市正面临着垃圾无处摆放，市政处理设施超负荷运转，而农村地区在 面临着严重的环境治理问题时，同时存在着资源与能源的供应不足，要改善城乡 环境问题，提高农民生活质量，那么需要将城乡规划从理念上转变。 1 2 研究目的及意义 城市化进程的加快给人类带来了什么? 城市作为人类经济发展与社会文明的 结晶，同时也成为了环境污染、生态破坏和社会问题的焦点，为了解决城市发展 与环境问题之间的矛盾，城市设计者们也在不断的进行改革与创新。理想的城市 设计，离不开农村，城市设计和乡村必须成婚，这种愉快的结合将迸发出新的希 望、新的生活、新的文明。峥J 城乡设计是一个极大的系统工程，而目前我们的城市设计却犯了一个系统性 的错误，但人类要发展，社会要进步，那么我们就应该从引起这些灾难的源头出 发，系统性的分析，并寻找出农业与城市发展的切合点。该论文将在这个大的系 统下，将焦点集中在城乡设计中的生态卫生系统。从整个地球生态系统体系出 发，以及物质能量守恒定律，并依据物质元素在地球上的循环路径及动态平衡， 建立生态卫生系统中的平衡模式，找出当前城市卫生系统存在的缺陷，以及能够 有效改善的关键节点与环节，克服了城市环境卫生规划的盲目性，有利于完善城 乡环卫规划管理的理论体系，对当前面临的生态环境破坏和资源能源的浪费现状 具有一定的学术指导意义。 该论文的研究目的在于寻找出城市和乡村的有机结合点，并将长久以来割裂 了的断点、断路有效连接起来，使得城市乡村在整个大自然环境的背景下和谐相 融互补。并且通过建立循环型人居生态卫生系统，减轻环境污染现状，改善土壤 因化肥过量使用造成的土壤板结、生产能力下降等问题，高效利用水资源，并通 过垃圾资源化利用，增加了能源的有效供给，解决能源短缺问题。最终建立以生 物再生能源为主的产业链条，改善因政府主导的环卫事业的无序低效现状。 1 3 国内外研究现状 关于生态城市设计 人类社会的发展是一个不断革新的过程，如何实现人类的可持续发展早已成 为全球共同关注的问题。随着城市化的快速发展，相关的城市学研究日渐增多， 今日的理想城市逐渐成为一种高品质人居环境的代表，在这种背景下可持续发展 理论、生态城市等成为城市发展与规划的理论蓝本。 生态城市概念最早可追溯到古希腊哲学、东方的“天人合一”思想，以及近代 的空想社会主义等思想。E b e n e z e rH o w a r d 于18 9 8 年在明天一条通向改革 的和平道路中就提出了著名的田园城市理论 5 1 ，其也成为城市生态规划发展的 2 重庆人学硕士学位论文 1 绪论 理论源头。2 0 世纪初，国外的一批研究学者丌始将生态学思想运用于城市问题的 理论研究中。人类与城市生态学奠基人、美国芝加哥学派的创始人R E P a r k 在城市：环境中的人类行为研究的几点建议( 1 9 1 6 ) 中认为：城市人类在竞 争与合作中所组成的各类群体类似十动植物群体，因此，支配自然生物群体的部 分规律也可以应用于城市人类社会的研究与讨论。后经B u r g e s s ( 1 9 2 5 ) 、 M c k e n z i e ( 1 9 2 9 ) 、C r e s s e y ( 1 9 3 8 ) 、H H o y t ( 1 9 3 9 ) 等人的补充及完善，形 成了一套城市与人类生态学研究的思想体系。联合国教科文组织( U N E S C O ) 在 1 9 7 2 年制定了“人与生物圈”研究计划，提出用人类生态学的观点和理论来研究城 市环境，并指出城市是一个以人类活动为中心的人类生态系统，并开始把城市作 为一个生态系统来研究。1 9 8 0 年，第二届欧洲生态学学术讨论会，将城市生态系 统作为整个会议的中心议题，从理论、方法、实践、应用等方面进行探索。1 9 8 7 年，联合国环境与发展委员会在我们共同的未来一书中正式提出可持续发展 命题，此后可持续发展问题同益成为各国学者关注的焦点。美国科罗拉大学的 O d u m 教授于2 0 世纪8 0 年代建立了能值理论与分析方法，他将生态经济系统内 流动和储存的各种不同类别的能量和物质转换为同一标准的能值，进行定量分析 研究。在生态经济理论不断发展过程中，人们又提出了“循环经济”这一概念，循 环经济一词是美国经济学家波尔丁在2 0 世纪6 0 年代受当时发射的宇宙飞船的启 发来分析地球经济的发展提出生态经济时谈到的。在城市可持续发展系统中，发 展出了资源承载理论，生态足迹分析法就是一种应用资源承载理论的模型方法， 2 0 世纪9 0 年代初由加拿大生态经济学家W i l l i a m 及其学生W a c k e m a g e l 提出。生 态足迹模型主要用来计算在一定的人口与经济规模条件下，维持资源消费和废物 消纳所必需的生物生产面积。 生态城市( e c o p o l i s ) 是上世纪7 0 8 0 年代国际上提出的新概念，是人们对未 来城市发展趋势的一种理论构想，这种城市是根据生态学原理，来综合研究“社 会经济环境”复合生态系统，并应用生态工程、社会工程、系统工程等 现代科学与技术手段而建设的社会、经济、环境协调发展，物质、能量、信息高 效利用，生态良性循环，居民安居乐业的人类住区。 国内城市生态系统研究从1 9 8 0 年代开始起步，但进展迅速。1 9 8 1 年我国著 名的生态环境学家马世骏教授结合中国实际情况，提出以人类与环境关系为主导 的社会经济自然复合生态系统思想，对我国城市生态环境研究起到了极 大的推动作用。王如松在1 9 9 4 年提出了建设天城合一的中国生态城市思想，他 从城市生态系统运行角度出发，并结合中国天人合一的哲学思想，对生态城市的 建设原则及管理规划方法进行了全面的分析研究【6 1 。黄光宇等【7 1 ( 1 9 9 7 ) 提出创 建生态城市的十条评判标准，并从生态经济学、生态社会学、城市生态学、城市 规划学、地理空间的角度阐述了生态城市的含义。翟丽英、刘建军( 2 0 0 1 ) 提 重庆大学硕十学位论文 1 绪论 出：生态城市规划应当实现城市与自然环境的协调与配合，控制城市合理规模与 环境质量的集聚度，重构再生循环利用的产业结构；利用自然地域空问的城市形 态，建立市区与郊区复合生态系统。【8 关于生态卫生系统的研究 在几千年乃至上万年的农业生产活动中，东方的传统农业对于土壤的可持续 利用己积累了丰富的经验。李恩军 9 】( 2 0 0 9 ) 在中国古代城乡粪肥收集与处理 的若干启示中提到在殷商时代，人们就已懂得将粪肥集中收集与处理的方法。 到了唐代，随着城市规模的不断扩大，每日产生的排泄物量已相当大，若不能及 时运出城，城市的卫生环境将极其恶劣，所以唐代对倾泻排泄物有严格的管理。 但同时粪便也成为了重要的财富来源。而在西方，德国农业化学家J F 冯李 比希在化学在农业和生物学上的应用( 1 8 4 0 ) 认为自然界是一个有机体，植 物从土壤和大气中吸收的营养素为动物所摄取，经过动植物的腐烂分解又回归土 壤和大气，所有物质都参与这样一个“巨大的循环”，并论证了大城市下水管道带 走天然肥料与土地肥力下降的关系，指出城乡分离带来了人与土地之间物质变化 的中断。从此看来，不管是东方抑或是西方，早已意识到从环境一生物一环境的 “巨大循环”。 陈朱蕾【1o ( 1 9 9 8 ) 在中国城市粪便处理系统发展与问题研究中提到了我 国城市粪便系统的发展历程，从5 0 年代公厕卫生的改造，到6 0 7 0 年代粪便收 运机械化逐步发展，8 0 年代水厕化普及率迅速提高，公厕数量大幅度增加以及粪 便处理设施逐步建设等，不同程度缓解了当时急需解决的粪便问题。现代化的城 市环卫市政建设一直想要解决生活污水所带来的一系列环境问题，纵观国内外生 活垃圾处理和管理的理论探索和实践经验，可以看出均经历过从以工程技术措施 为主的末端处理，到以减量化、资源化利用为重心的全过程管理的转变发展过 程。 陈朱蕾】( 1 9 9 9 ) ，周敬萱【1 2 】( 2 0 0 2 ) 等从环境工程角度提出城镇粪便、易 腐性生活垃圾、生活污水的收运系统及资源化利用过程，并设计出有机垃圾的真 空收运系统，以达到污染源头分类的目的。随着循环经济的不断深入研究，钟丽 制1 3 1 ( 2 0 0 2 ) 、杨战社 1 4 1 ( 2 0 0 7 ) 、段金吲1 5 1 ( 2 0 0 8 ) 等将循环理论运用于小区 内，提出区域内部的水资源循环，废物再生利用，以探索最理想的“零排放”城市 模式。在2 0 0 9 年北京国际环境技术研讨会上，中国工程院院士张杰教授在分析 了我国污水处理厂目前面临的困境后，提出关键是进行源分离，即将传统的雨污 分流或合流的排水系统，变为生活污水和人居排泄物分别收集的系统，并变废为 宝，实现物质流、能量流和水资源的闭合循环利用。 2 0 0 3 年8 月瑞典斯德哥尔摩国际环境研究所( S E I ) 就“生态卫生系统研究”与 我国鄂尔多斯市东胜区人们政府共同研发“瑞典中国鄂尔多斯生态卫生城镇项目， 4 重庆大学硕士学位论文 1 绪论 该项目主要由粪尿分开式生态卫生厕所、灰水管理、垃圾源头分类收集三个部分 组成。该项目是目前全球首例在小城镇建设中整体使用生态卫生系统的示范项 目，目前，生态卫生系统在我国城镇地区的应用还处于研究试验阶段。在生态卫 生系统的建设和管理过程中，由于缺乏相关的技术经验和建设规范，缺乏普适性 研究，造成生态卫生系统顺利推广的阻碍。且城镇居民住宅对卫生和舒适度要求 较高，加之城市与农村之间的环境差异，因此在城镇地区进行生态卫生系统的试 点建设是一项复杂的系统工程。要保证设计、建设工作的质量以及建成后合理有 效的运行，需要当地政府进行财政上的支持，提供专项资金扶持生态卫生系统的 研究工作。 现在我国城乡环卫系统存在的问题与本选题的愿景 从2 0 0 8 年开始实施的城乡规划法开始，可以看出国家已经注意城市与乡 村的结合，但在实际的操作过程中，往往仍然偏重城市的规划发展，忽视乡村的 优势，而且没有根据城市与乡村各自的特征来建立城乡的纽带。虽然几年前的学 术领域就提出了循环型生态城市发展，但在城市经营中对循环型，和生态型的理 解并不到位，大多数的城市仅仅是在视觉上建设所谓的“花园城市”、“绿色城 市”，而忽视真正可持续发展的本质。就国内外城市卫生系统的建设来看，由于 发展的过程和技术的路径依赖性，很少有人从系统本身的缺陷来改进，只是在已 有的系统上进行改善，而非改革。所以本选题的愿景在于从系统本身出发进行论 证，建立联系城乡的纽带，改善当前存在的环境现状，并增加资源的再生利用 率。 1 4 技术路线 本论文研究的问题主要是依据生态经济和循环经济理论，并利用城市设计的 原理构建循环型人居生态卫生系统。首先通过阅读国内外的文献资料，在文献研 究的基础上，结合当前我国的城乡环卫现状，寻找出其缺陷，并重新构建一个基 于城乡环境卫生的系统，并将此系统，分解为3 个子系统，每个子系统都用不同 的经济和技术理论去解决。最后基于城乡统筹，分析该系统的生态、经济、社会 效益，并提出发展该产业的运营模式选择及管理体系。 如下图： 重庆大学硕士学位论文1 绪论 图1 1 论文技术路线图 F i g u r e l 1T e c h n i c a lr o u t eo f t h ep a p e r 重庆人学硕士学何论文2 国内外人居环境卫生系统发展的历程 2 国内外人居环境卫生系统发展的历程 2 1 本论文所讨论的有机垃圾范畴 城市生活垃圾是中国城市环境的主要污染源之一，随着城市化的快速发展， 人民生活水平的提高，垃圾产生量也在快速地增加，使得环境污染同趋严重。有 机垃圾作为城市生活垃圾的主体，约占城市生活垃圾总量的6 0 左右。由于各种 原因，当前我国城市生活垃圾收集基本采用混装收集，其中厨余垃圾比例高达 3 7 6 2 ，水分含量达8 5 9 0 t 1 6 ，有机质占干物质的9 5 以上。 不同的垃圾产生源，成分有所区别。城市生活垃圾的组成成分比较复杂，一 般包括易腐性有机垃圾( 厨余、草木) 、纸类、灰土泥沙、金属、塑料、玻璃、 织物等。而粪便作为消化系统和泌尿系统的排泄物，含有丰富的有机物和氮、 磷、钾成分。垃圾与粪便在某种程度上具有相似的污染性质，若它们其中的有机 物和氮、磷等物质直接排放入环境，会造成水体及空气污染，散发含氨、硫醇、 硫化氢、硫醚等恶臭成分的有害气体。因此，将以厨余垃圾为主的易腐性有机垃 圾和城市粪便界定为城市有机垃圾，并依照减量化、无害化和资源化的原则进行 处置，具有非常重要的现实意义。由于厨余垃圾与粪便大部分均产生于家庭中， 为了便于综合处理，因此本论文将厨余垃圾和粪便综合起来考虑。【4 7 J 2 2 国内外有机垃圾管理历史 2 2 1 国外有机垃圾管理历史 从人类社会早期到1 9 世纪L l ，J 1 ) 6 5 0 0 多年前，在古代中东的一些地区，人们就已经住在装有浴缸和管道 ( 由黏土制成) 的两层楼房早。污水通过管道流入街边的一个封闭的污水桶里。 厨房位于上面一层，厨余垃圾可以通过一个垂直的管道投进到位于厨房正下方临 地面的一个垃圾收集设备里。 2 ) 在圣经里有关于古代以色列人处理垃圾的记载。如：耶路撒冷在公 墓附近的K i d r o n 谷地建有一个垃圾倾倒场，来对有机垃圾进行堆肥处理，对无机 垃圾进行焚烧处理。该城还有一套污水处理系统。 3 ) 在古希腊和罗马，排水管道的应用非常成功。早在公元前6 0 0 年，埃特 拉斯人就为罗马城建立了排水系统，强迫战俘清理污水。 4 ) 从中世纪到1 9 世纪中叶，垃圾处理的历史基本情况是：政府部门努力教 育自己的公民们如何保持清洁卫生，但多半收效甚微；人们到处扔垃圾，甚至把 粪便倒在大街上；由于没有铺设路面，街上堆起的臭味难闻的垃圾高达l m 以 上；政府部门为改变这一状况而做的努力公众漠不关心，最后往往归于失败。 重庆人学硕士学位论文 2 国内外人居环境卫生系统发展的历程 1 9 世纪垃圾处理历史上的一次巨变 1 9 世纪施行了很多有助于改善城市的环境卫生的措施。最重要的一些改进措 施包括有组织地把垃圾从居民点运送到城外，在街边设立垃圾收集桶、建造垃圾 坑等。 18 3 1 年，在英国和其他许多欧洲国家爆发了死亡惨重的流行性霍乱，这一事 件直接催生了“城市生活垃圾管理”新时代的到来。 1 8 7 6 1 8 7 7 年，英国的里兹、曼切斯特和伯明翰等城市成功的建造了最早的 一批大型焚烧厂。 2 0 世纪环境保护和垃圾管理发展的世纪 2 0 世纪前半期垃圾管理的一大特点是，系统地组织垃圾的收集，对尽可能多 的垃圾进行填埋处理。 2 0 世纪中期，开始对生活垃圾进行大规模的有效管理。 2 0 世纪末期，生活垃圾对环境的影响逐渐增大了，城市生活垃圾管理着眼于 在环境方面实现可持续发展，由于管理和处理的成本的不断增加，除了注重环保 方面的问题外，而且还要考虑经济方面的问题。此时城市生活垃圾管理的理念发 生了转变：不再侧重于“如何更好地处理不断增加的垃圾”，而是转向于“通过源头 减量、分类收集和回收来减少垃圾量”。 2 2 2 国内有机垃圾管理历史 我国历史上很早就出现了粪肥集中处理的办法，李孝定在甲骨文字集释 中认为：“胡氏释屎解为粪田，其说甚善。”古农书胜之书记载：“汤有 旱灾，伊尹作区田，教民粪种，负水浇嫁。区田以粪气为美，非必良田也”，古 农书的记载，为了解商代人使用粪肥，改造土壤和提高土壤肥力的历史提供了佐 证。 从古书上可以看出从从商代已有厕所出现。到了汉代厕所已有很多形式，但 最常见的形式是圈厕合一，一般情况是厕所在上，猪圈在下。 唐代天宝年间的长安，居住人口约达6 0 万人，洛阳达3 0 万人，全国城市人 口比例约达2 0 。【l8 】如此多的人每人产生的排泄物数量的巨大可想而知，因此唐 代法律对于倾倒垃圾的管理十分严格。唐律疏议载：“其穿垣出秽污者，杖 六十。直出水者，无罪，主司不禁，与同罪。”这里的“秽污之物”进行了严格的管 理，如有违法，将处以重罚。【9 宋代的一些大城市已经有专门的人进行环境卫生工作，粪便收集处理在南宋 已经形成了相当规模的市场，且竞争十分激烈，更有甚者，为了争夺市场而进行 重庆大学硕士学位论文2 国内外人居环境卫生系统发展的历程 诉讼。这样激烈的竞争，也反映出城市周边农村对粪肥的巨大需求，粪便曾更 是重要的财富之源。 清代末年的北京，粪商已具相当规模，并分“道户商”和“厂户商”两种，“道户 商”雇夫或自行收集；“厂户商”贝0 开设粪厂，收集并大批出售粪便。 到2 0 世纪5 0 年代全国基本上仍处于人工掏粪、背粪桶、人力车或兽力车收 运粪便的低下水平。5 0 年代末期真空吸粪车的研制成功和小批量生产，促使6 0 年代在部分大中城市开始推广使用吸粪车作业。 2 0 世纪7 0 年代由于真空吸粪车由括板式向水环式改进的技术进步( 降低噪 声、臭气浓度及能耗) ，粪便机械化收运开始在全国范围内逐步展开，至1 9 7 9 年全国吸粪车拥有量已接近千辆，约占当时环卫专用车辆的1 5 。 2 3 目前有机垃圾处理方法 在本论文的分类中，我们将厨余垃圾和粪便同分类为有机垃圾，而在当前的 垃圾管理中，这两类是分别进行管理与处理的。 2 3 1 当前粪便管理与处理方式 城市粪便管理机构一般是以各地区环境卫生部门为主体，其他各职能部门为 辅的机构组成。目前粪便处理设施的行业管理由城市环境卫生主管部门负责。市 级环卫管理部门对全市环卫工作进行行业指导和监督管理；环卫具体管理工作和 作业由区县( 市、自治县) 负责。城市粪便处理设施的运行维护管理，分别由区 县( 市、自治县) 环境卫生专业单位和社会单位( 业主、物管) 负责【1 9 。 目前国内粪便处理的几种主要方式为： 单独的完整无害化处理 粪便进入厂后，由抽粪车卸入接收池，经过筛分处理后，污水进入二级生化 系统处理，粪便中垃圾及其他大块物质分离出来后就送入垃圾填埋场处理，剩余 污泥经浓缩和厌氧消化后进入堆肥处理阶段，上清液进入污水处理系统处理排 放，污泥经厌氧可产生沼气回收利用。该处理方式可以对粪便进行无害化处理， 处理后各项指标均可达到国家排放标准。但其建设投资成本及运行费用都很大， 管理也比较复杂，在无城市生活污水处理厂配合处理的情形下，这是对粪便进行 无害化处理的基本选择。 与城市污水处理厂联合处理 此种模式首先要对粪尿进行固液分离处理。固液分离后的高浓度有机污水经 下水管道被送入城市污水处理厂进行相应的处理，分离出来的粪渣经过压榨脱水 后再运至填埋场进行处置。 吴自牧梦梁录记载：“杭州户口繁伙。街巷小民之家，多无坑厕，只用马桶，每日自有出粪人去，谓 之倾脚头，各有主顾，不敢侵夺；或有侵夺，粪主必与之争，甚至经府大讼，胜而后已。， 9 重庆人学硕士学位论文2 国内外人居环境卫生系统发展的历程 与城市生活垃圾卫生填埋场联合处理 先对粪便污水进行多级隔渣处理，隔渣后的高浓度污水直接送入城市生活垃 圾填埋场的污水处理系统进行处理。分离出来的粪渣经脱水后作为固体废物运至 填埋场进行处置。1 2 叫 2 3 2 当前厨余垃圾管理与处理方式 厨余垃圾主要指饮食消费和食物加工过程中产生的高温易腐、易生物降解的 废弃物，跟其他垃圾相比，具有含有机物含量、油脂含量、水量和盐分含量高， 营养元素丰富等特点，具有很高的回收利用价值。 2 1 国外厨余垃圾处理方法主要 有：好氧堆肥、厌氧堆肥、粉碎直排、蚯蚓堆肥、生物处理机、厌氧消化、固态 发酵等。 长期以来，国内对厨余垃圾没有具体管理的机构和办法，无指定销毁的渠道 和地点。大部分城市厨余垃圾( 6 0 7 0 ) 直接作为饲料供给养殖场喂猪，这样容 易导致同源污染；少量的厨余垃圾没有经过处理就直接排入下水道，于是出现了 地沟油提炼食用油的恶劣行径。在处理过程中，厨余垃圾常同生活垃圾混合进行 处理；另外，厨余垃圾极易腐烂，散发出恶臭气体，给暂存地点、转运过程中的 环境均造成了很大的环境污染。目前国内厨余垃圾主要资源化处理技术有：厌氧 能源化处理技术、堆肥化处理技术、饲料化处理技术。【2 2 】对厨余垃圾资源化处 理，有助于厨余垃圾的资源化、无害化和减量化，也是遵循社会可持续发展的要 求。 2 4 当前卫生系统引致的风险 2 4 1 环境风险 水环境污染 生活污水除含有碳水化合物、蛋白质、动植物脂肪、尿素和氨、肥皂和合成 洗涤剂等外，还含有细菌、病毒等使人致病的微生物。这种污水会消耗水体中的 溶解氧，也会产生泡沫妨碍空气中的氧气溶于水中，使水发臭变质。未经处理的 污水排入江河，而江河有限的净污能力并不能在短期内对排入河流的污染物自净 化，致使一些直接饮用河水的地区常常大规模地流行疾病。城市下水道设施的不 完善，大量未经处理的污水直接排入河流、湖泊、水库，致使这些水体变得极度 污浊。而且采用普通填埋方式处理的生活垃圾中的有害物质也会通过浸入土壤， 并流入地下水系统而污染整个水系统。 土壤污染 土壤中的有机物污染主要来自工业废水的渗入，以及废弃物常年堆积在土地 上而自然扩散和由雨水冲洗渗入。而其中的病原微生物主要来源于人畜的粪便、 灌溉的污水等。当人与污染的土壤直接接触，健康将受到影响。若食用被土壤污 重庆大学硕士学位论文2 国内外人居环境卫生系统发展的历程 染的蔬菜、瓜果等，则人体将间接地受污染。在这类污染土壤上聚集的蚊蝇，则 成为扩大影响的带菌体。当这种土壤经过雨水冲刷时，又可能污染水体。 2 4 2 农业风险 我国古代对有机垃圾的处理方法，造就了我国传统的农业有机生产模式，而 随着西方现代农业思想的引入，其以石油为能源，机械化、化学化乃至工业化为 标志的石油农业模式，对于满足人口的急剧增长有强大的诱惑力。而从5 0 年代 开始，我国农业发展中心口号是农业的出路在于机械化，但农业劳动生产率的提 高是离不丌农机和化肥农药的，这是新1 代农民的共识，也是石油农业对传统农 业的否定。【2 3 J 现代化的农业生产模式加上规模化的市政建设，导致了大量的化肥厂和污水 处理厂的建设。据统计，在我国肥料的使用总量中，有机肥占总施用量的比例由 1 9 4 9 年的9 9 9 下降到1 9 9 0 年的3 7 4 【2 4 1 ，并且还持续降低，而农产品的产量则 主要依赖于化肥的施用，质量却难以保证。近年来，我国化肥用量一直在大幅度 增长，但粮食总产近1 0 年没有大幅度的增加。比较1 9 7 7 年一2 0 0 5 年，我国化肥 使用量增长了7 0 0 ，而粮食增产7 1 ，同时，种植面积下降了1 3 。很明显， 我国化肥用量增幅确实很大，但是农作物产量却没有相应增长，我们的养分效益 持续下降，资源环境问题越来越突出，环境污染非常严重。近年来，我国污水处 理行业的规模保持稳定增长，总资产从2 0 0 4 年的4 2 5 6 亿元增长到2 0 0 8 年的 3 7 1 2 4 亿元。2 0 0 3 年以来，污水处理方面的投资额每年都在1 5 0 亿2 1 0 亿之间， 污水处理厂的数目也增加了2 0 0 座左右 25 1 。由此可见，农业生产模式的转变以及 单线条开放式的城市运营模式，不仅造成了能源( 化石燃料) 的浪费，而且破坏 了生态环境。 目前此种模式并未消退，而在加剧，发达国家的环境改善是通过污染、能耗 的梯度转移实现的，即转移到发展中国家，使得发展中国家的发展模式均要走过 一个高污染、高能耗阶段，然后再通过积聚的经济实力再将污染、高能耗转移到 更不发达国家。但是，最终转移到哪里呢? 同时，矿物能源的依赖，产生巨量的 二氧化碳等温室气体，已经危及到全球的气候、生态、海平面等，甚至危及到人 类的生存。 重庆人学硕+ 学位论文 3 循环经济及其在生态卫生系统中的运川前景 3 循环经济及其在生态卫生系统中的运用前景 3 1 循环思想在生态学中的重要性 现代生态圈是在自然生态圈的基础上发生和发展起来的。现代自然科学研究 表明：C 0 2 的循环周期是每3 0 0 年循环一次；0 2 的循环周期是每2 0 0 0 年循环一 次；N 2 的循环周期是几亿年循环一次；水的循环周期是每2 0 力年循环一次；矿 物质的循环周期需要更长的时间，可能要好几亿年循环一次【26 1 。这些物质元素的 循环是人类生存和发展的基础，除了这些物质元素在生态圈的自循环，能量也是 通过这些物质循环把太阳的热能和光能分别转化为物理能、生物能和化学能，才 能为人类所利用。以太阳能为主体，这些循环圈的物质循环依其性质可以概括为 无机圈与有机圈的循环，并按照环境_ 生物_ 环境的循环模式，通过分解与合成 的转换机制实现的。生态圈的生态关系就是生物与环境之间的平衡循环关系。要 维系生态圈的平衡，就必须慎重对待循环圈的物质循环。 随着人口的急剧增长和科学技术的突飞猛进，人类的足迹遍布全球，对生态 进行强行干预，已使环境严重污染，生态遭到破坏，气候急剧变化，资源同益短 缺，给人类的生存和发展带来了极大的威胁。面对这种严峻的挑战，如果不采取 有效的措施来阻止生态环境的继续恶化，那么人类有可能走向灭亡。利用生态圈 持续发展依存的循环思想，改变人类生产和生活的方式，把经济圈和生态圈结合 成一个有机整体，促进经济社会与生态环境协调发展。从生态与经济的结合上找 出二者协调发展的途径和规律，为此，一方面必须依靠科学技术增加生态投入， 强化生态圈的合成与分解的转化机制，加强循环功能，以提高生态圈的生产率 ( 包括资源再生率、环境净化率) ；另一方面又必须依靠科学技术增加经济投 入，强化经济圈的生产与消费的转化机制，加强循环功能，以提高经济圈的生产 率( 资源利用率) ，以使生态经济循环始终沿着良性循环的方向演替和发展。 3 2 循环经济 3 2 1 循环经济概念 循环经济的思想萌芽最早由2 0 世纪6 0 年代美国经济学家鲍尔丁提出，他的 “宇宙飞船理论”认为宇宙飞船是一个与世隔绝的独立运行系统，只能依靠自身的 资源而存在，要使它延长使用寿命，唯一的办法就是其自身内部资源的循环利 用，并尽可能地减少废弃物的排放。这也成为循环经济的早期代表作。而“循环 经济”一词最早出现在德国于1 9 9 6 年颁布的循环经济和废气物管理办法中。 重庆大学硕士学位论文3 循环经济及其在生态J J 生系统中的运用前景 关于循环经济的概念，国内外学术界均有不同的观点，但不管从哪个角度来 定义循环经济，都离不丌它的三大基本原则，即“减量化( R e d u c e ) 、再利