城市人口粪便排放资源化与农业经济生态

　 城市人口粪便排放的资源化与农业经济生态

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　目录 ..................................................................................................................................... 1 摘要 ..................................................................................................................................... 2 前言 ..................................................................................................................................... 2 1. 农业城市发展低碳经济的动力机制 ............................................................................ 3 2. 生态文明理念下农业城市发展低碳经济的路径 ........................................................ 4 3. 农业城市发展低碳经济的政策调整 ............................................................................ 7 4. 循环经济研究综述 ........................................................................................................ 9 4.1. 工业经济循环模式[] ............................................................................................. 9 4.1.1. 微观层面即企业小循环 ............................................................................... 9 4.1.2. 中观层面 ....................................................................................................... 9 4.1.3. 宏观层面即社会大循环 ............................................................................. 10 4.2. 农业经济循环模式[] ........................................................................................... 11 4.3. 国外粪便处理的循环模式 ................................................................................. 11 5. 循环经济研究存在的问题：一个疑问的发现 .......................................................... 12 6. 城市排水系统与农业生态设施改造 .......................................................................... 14 7. 效益评估 ...................................................................................................................... 16 参考文献：

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　摘要 当前，农村城镇化浪潮正在冲击我国社会经济生活的方方面面，农业城市环境问题日益成为影响农村城镇化速度和规模的重要因素。在农业城市发展进程中，能源短缺和能源浪费问题并存，因此，研究农业城市发展低碳经济的动力机制、发展路径和政策调整对建设生态文明型农业城市具有重要意义。

　几乎没有人提出对城市人口粪便的资源开发问题，因为它涉及到整个城市排水系统和城市建筑结构的重大改造，然后又要涉及到农业经济灌溉设施等方面的技术问题；但是，西南五省的百年大旱不得不让我们思考这个问题，为什么不能充分利用城市粪便带来的水资源、肥资源等，进行循环经济再思考?而又充分对农业用水和用肥问题给以深远影响。

　关键词：人类粪便；资源开发；农业生态；循环经济；生态文明；低碳经济；农业城市 前言 人类总是在探索发展中的低碳经济模式到底是什么的时候，却忽视了一个最常见的身边现象，学者们总是在喋喋不休地探讨怎么样使工业的废物变为下一个环节的原料，即循环经济(cyclic economy)：物质闭环流动型经济，是指在人、自然资源和科学技术的大系统内，在资源投入、企业生产、产品消费及其废弃的全过程中，把传统的依赖资源消耗的线形增长的经济，转变为依靠生态型资源循环来发展的经济。但是仍然没有摆脱工业经济的界限，这是研究者的一个龃龉，在中国期刊全文数据库中一篇都检索不到，而在百度中也少有，以改造城市生活排污系统发展沼气发电!的博客为代表，百度城市粪便流向何方?!的观点，是针对城市人口粪便排放做出了一些思考，但是研究的层次还是不够深入，思考深度也有些欠缺；为此，从研究循环经济尤其是农业经济的循环综述开始我们的研究历程。

　 1. 农业城市发展低碳经济的动力机制 中国过去 30 多年高速的经济增长和快速的城镇化进程带来了居民生活水平的显著提高，但也伴随着贫富差距的急剧上升和环境恶化。据环保部和中国工程院(2011)估测，中国有超过 3 亿人使用的水受到污染，1/3 的水未达到政府规定的安全标准，约有 1/5 的农田受到重金属污染。中国环境规划院(2010)连续 7 年的环境经济核算结果表明，中国污染治理和生态破坏压力日益增大，7 年间的环境退化成本从 2004 年的 5118.2 亿元提高到 15389.5 亿元，增长 2 倍，占 GDP 的比例从 2004 年的 3.05%增至 2010 年的 3.5%。环境污染、生态破坏和能源浪费导致严峻的社会问题：少数人的先富牺牲了多数人的环境，少数地区的先富牺牲了其他地区的环境，GDP 的增长牺牲了后代的蓝天碧水。因此，作为发展后起之秀的农业城市不能再重蹈旧辙，必须坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主的经济发展方针，着力推进绿色发展、循环发展、低碳发展，形成节约资源和保护环境的空间格局、产业结构与生产生活方式，从源头上扭转生态环境和生态文明恶化的趋势，为人民创造良好生产、生活环境，建设生态文明的新型农业城市。

　生态文明是依赖人类自身智力和信息资源，在生态自然平衡基础上，经济社会和生态环境全球化协调发展的文明。生态文明把生态环境资源作为社会结构理论的重要组成部分，在经济、政治、文化“三领域”框架中加上“生态环境”，建立“四领域”的总体框架。生态文明的发展就是通过使经济活动基于人类的基本需要和生态协调发展的方式来保持自然生态发展的可持续性，生态文明发展否定传统的“重增长、轻发展、高消耗、高污染”的资源消耗观和“先污染、后治理”的发展观。生态文明发展的内容要求人口、社会经济与环境、资源相协调的可持续发展，促进经济增长方式由传统的“低效率、低产值”模式转型为“高效率、高产值”的模式。因此，对于农业城市来讲，只有遵循低碳经济的发展模式才能建成人口、社会经济与环境、资源相协调的生态文明城市。

　农业城市一般都属于限开发区域，部分农业城市还担负着保护水源区、保护区等生态环境的重要职责，这决定了农业城市的主要经济增长方式必然是低碳型、不污染环境的，农业城市在实现经济发展的同时，必须保护好生态环境，既要担负生态资源的承载力，又要保护好生态资源的质量。因此，建设绿色的低碳

　 经济发展模式，是实现农业城市经济可持续发展的内在和必然要求。在生态经济理念下农业城市要建立低碳经济的发展模式就必须倡导建设绿色环境，削减碳排放，减少对生态资源的污染，保护好本地及周边的生态环境。生态文明理念下农业城市发展低碳经济的核心内容是低碳经济与发展阶段、资源禀赋、消费模式和技术水平等因素协调发展，它是通过低碳化进程得以实现。低碳化具有两方面的含义：一是能源消费的碳排放比重不断下降，二是单位产出所需要的能源消耗不断下降。从社会经济发展的长期趋势来看，通过技术进步、能源结构化和采取节能措施，在碳生产不断提高的同时也可提高整个社会的生产力水平。因此，低碳化进程也就是农业城市生产力不断提高的过程。

　2. 生态文明理念下农业城市发展低碳经济的路径 调整农业城市经济结构，发展低碳经济模式。首先，合理布局农业城市经济结构和产业设置。农业城市普遍存在产业结构不合理、经济发展与环境保护的矛盾相对较大等方面问题。农业城市的主体功能定位是粮食主产区，担负国家粮食安全的战略任务，这要求农业城市在发展经济的同时必须保证农业生态经济健康、环保。我国大部分农业城市都位于中、西部地区，相对于沿海地区来讲，农业城市一般环境承载力有限，特别是水资源有限，使得经济产业结构调整与生态、低碳经济之间存在着矛盾。农业城市需要合理调整产业结构，协调经济发展与低碳约束之间的矛盾以实现生态理念下的经济增长，就必须科学设置产业结构。科学设置各门类产业结构从理论上讲既可以实现农业城市经济产值的最大化又可以满足低碳经济发展的要求，最终实现经济发展与生态文明的协调。

　其次，以环境承载力为基础，布局工业发展增量。农业城市普遍水资源总量充足且水质良好，植被状况良好，大部分是适合养生的城市，因此需要维护好绿水青山环境。但另一方面，很多农业城市面临人口众多、人均资源相对贫乏的困境。因此，农业城市应加强生态环境保护，构建绿色安全生态体系。一方面要稳步地发展工业经济，推动本地区经济的发展，另一方面必须做好生态环境的保护，确保水资源及其他各种资源环境的生态循环性，打造与“低碳”相关的战略品牌，同时为经济的可持续发展奠定环境基础。此外，各农业城市应依据各自发展特点

　 研究本区域的环境承载力，探究现行工业体系的各类污染物排放量，将环境承载作为经济发展的潜力，并以此作为约束，在现有工业体系的基础上，以其对环境的污染排放作为存量，以最大还可容纳的排放量为余量，合理布局工业发展增量。

　最后，调整农业种植结构，配进农业经济发展。发展农业产业，一方面是农业城市响应和支持国家经济发展战略布局，确保国家粮食安全的重要职责所在，另一方面也是农业城市发展的优势所在，是确保生态文明建设的必然选择。各种农业作物的经济价值不同，对农业经济发展的贡献也不相同，发展农业经济则要求发展高附加值的农业产业，还需要调整现行的农业作物种植结构。由于农业作物对资源的使用不同，污染物的排放量也不相同，对环境的影响也不尽相同，因此需要兼顾发展农业经济与维护生态文明的双重任务。

　为确保农业城市的发展战略地位，农业城市一方面要加强粮食主产区建设，推进农业结构调整，另一方面还要进一步优化农业生态环境，需要在盘活现有农业生态环境承载力为存量的基础，通过调整农作物种植结构，以促进农业经济发展为目的，以降低水资源消耗，减少 TN、TP、COD 等污染物排放为条件，实现农作物的调整，建立各种农业生产作物的规模发展指标，以此指导农业发展，实现农民收入增加和生态环境的进一步改善。

　以秸秆回收利用为重点发展循环经济，建设节约型农业城市。首先，加强秸秆回收体系建设。以秸秆综合利用规模化企业为龙头，引导农户积极参与，县、乡镇政府监管，建设若干秸秆收贮中心，形成“一点对多源”的多级秸秆收集贮存体系，具体做法是以农业城市城区为中心，在全区各县区建立回收贮存中心，在各乡镇建立回收站，形成网络回收系统。并以农村专业合作经济组织、农民经济人为纽带，一头连接千家万户，一头连接秸秆利用企业，形成“多点对多源”的运输利用模式。鼓励利用荒地、荒坡、荒滩建设秸秆存储设施，积极推进农作物联合收获、捡拾打捆、贮存运输全程机械化。秸秆回收利用的重点是创新回收物流系统，建立以企业回收和社会参与的运输体系，要将社会资源引入秸秆的运输系统中，将农业城市及附近各县市的物流公司和社会车辆整合起来，鼓励他们参与秸秆的运输业务。

　其次，加强秸秆回收利用产业的发展。在加强秸秆回收利用产业的发展方面

　 主要有五种渠道：一是秸秆饲料化。推广秸秆“过腹还田”，结合建设畜产品生产基地，鼓励养殖场(户)和饲料生产企业利用秸秆生产优质饲料，建设秸秆育贮、氨化设施，形成“种植业—秸秆—养殖—粪—还田”，“种植业—秸秆—养殖—沼气/沼渣/沼液—生物质能/还田”等循环模式，实现农业和农村设施、物流的生态循环；二是秸秆肥料化。鼓励发展农作物联合收获，秸秆粉碎还田技术，完善秸秆田间处理体系，提高秸秆收获还田。改善秸秆留茬还田的机械化水平，积极探索发展秸秆反应堆技术，推广过池(沼气池)还田、醇肥还田等技术，实现秸秆的深度肥料化利用；三是秸秆能源化。在秸秆资源丰富地方发展纤维乙醇，实行乙醇、沼气、发电、复合肥联产。在新型农村社区开展试点，优先建设一批秸秆沼气工程和沼气集中供气试点；四是秸秆原料化。积极发展秸秆生产板材、木糖醇和活性炭，鼓励采用清洁生产工艺以秸秆为原料的非木纸浆，引导发展以秸秆为原料生产包装材料、餐具和编织品；五是秸秆基料化。依托当地或借鉴外地的食用菌生产先进技术，筛选适宜不同作物秸秆种植的高产、优质菌株，发展以秸秆为原料的食用菌产业，形成“种植业—秸秆—食用菌—菌渣—生物质还田”等循环模式。

　优化能源结构，构建现代农业城市能源产业体系。在加快重大能源项目建设方面，农业城市应大力发展新能源和可再生能源，完善能源输送网络，构建安全、稳定、经济、清洁的能源保障供应体系。积极发展热电联产，支持在产业集聚区、旅游集中服务区、大型商业区等区域建设集冷热电一体的天然气分布式能源系统，积极发展风电、水电和光伏发电。加快推进主干电网建设，完善地区性主干网架和城市电网，积极实施新一轮农网升级改造，建设各级电压匹配，运行安全可靠灵活的智能化电网。大力发展以农作物秸秆为原料的生物质乙醇、生物柴油、沼气等可再生清洁能源产业。

　在加强农村能源系统的建设方面，由于农业城市一般人口比率较大，能源消费量较大，因此，在改善整体生态环境方面，可将农村作为能源系统改造的试点，建立以实施沼气工程为核心，通过构建区域、村庄、农户三个层次的循环系统，提高畜禽粪便综合利用水平。具体模式如下：第一，区域大循环模式。依托畜禽养殖集中区和大型养殖基地建设大型沼气工程，构建“养殖业—畜禽粪便—沼气

　 发电/生活、生产用能”、“养殖业—畜禽粪便—沼渣/沼液—种植业”等循环链条，形成区域范围内的养殖、农户、企业、种植相结合的大循环格局；第二，村庄中循环模式。以养殖业发达村庄和新型农村社区为主题，对畜禽粪便进行集中处理，建设中型沼气工程，沼气经管道供应农户，沼渣、沼液还田，形成养殖集中地区村庄和农村社区的中循环模式；第三，农户小循环模式。以养殖农户为主体，因地制宜推广农户自建小沼气池，形成沼气供应农户，沼渣、沼液还田的农户小循环模式。

　发展环保事业，建设农业城市的生态文明。在完善再生资源回收网络方面，农业城市应尽快建设城市社区和乡村回收站点、分拣中心、集散市场三位一体的回收网络，鼓励各类投资主体积极参与建设。改造回收站点，建设符合环保要求的专业分拣中心，逐步建设一批分拣技术先进、环保处理设施完备、劳动保护措施健全的废旧商品回收分拣集聚区，加强重点再生资源回收，落实有关优惠政策，做好废金属、废塑料、废玻璃、废纸等传统再生资源的回收，提高回收率。创新回收方式，强化监督管理，推进废电器电子产品、报废企业、废旧轮胎、包装物、废旧纺织品等物品的回收，推动废铅酸电池、废镉镍电池、废弃含汞荧光灯、废温度计、废弃农药包装物等有害废物的回收。

　在推动再生资源利用产业化发展方面，农业城市应围绕生产及生活领域产生的报废机动车、废旧机电、废电子电器、废旧金属、废塑料等可再生资源，开展产品再制造和资源再生利用，实现废物资源化和再循环利用。推进再生资源规模化利用。鼓励再生资源加工利用企业集聚发展，加快培育再生资源龙头企业。推进再生资源高值化利用。加快淘汰落后生产工艺和技术设备，推动装备升级。支持再生资源利用企业延长产业链，加快形成覆盖分拣、拆解、加工、资源化利用和无害化处理等环节的完整产业链，着力加强深度加工利用，提高产品附加值。推进再生资源清洁安全利用，确保生产环节清洁安全和再生利用产品质量安全。

　3. 农业城市发展低碳经济的政策调整 加强农业城市对低碳经济的政策支持。农业城市应充分发挥农业主体功能区的定位，以保护水源区、保护区等具有当地特色的项目为契机，积极争取中央、

　 省财政资金支持本地低碳经济重点项目的发展，优先支持低碳经济发展项目，对低碳经济重点项目帮助协调金融机构给予信贷支持。增加地方财政对低碳经济建设的投入，将低碳经济发展规划中列入重点项目并为高效循环经济成果转化活动提供资金支持。

　建立有利于低碳经济发展的投融资机制。农业城市发展低碳经济投融资涉及面广、期限长、资金需求量大，单一的投资机制不能满足低碳经济发展的要求，因此需要建立健全投融资机制，吸引社会资金的参与，努力满足低碳经济发展的资金需求。在加大低碳经济的财政投资方面，农业城市应依据地区特点，突出重点，采用灵活的资金使用方式促进低碳经济发展。同时，创新财政贴息贷款模式，鼓励银行支持低碳经济项目和碳排放权交易发展。在建立地方绿色税收制度方面，部分农业城市应尝试适时开征碳税、环境税，鼓励农业运作过程中增加节能减排投资。在建立地方政府低碳经济发展资金方面，农业城市应着重考虑优先支持低碳环保项目发展和环境监管信息系统的建设。

　探索建立碳排放交易市场。碳排放交易属于排污权交易，它是将市场机制作为解决二氧化碳为代表的温室气体减排问题的新路径，即把二氧化碳排放权作为一种商品，从而形成二氧化碳排放权的交易。具体的实践做法是由政府机构评估出一定区域内满足环境容量的污染物最大排放量，并将其分成若干排放份额，每个份额为一份排放权。政府在排污权一级市场上，采取招标、拍卖等方式将排污权有偿出让给排污者，排污者购买到排污权后，可在二级市场上进行排污权买卖，可以尝试在一些地区建立包括碳排放在内的统一排放权市场，通过引入竞价机制充分发现价格，通过市场化手段促进节能减排。同时，农业城市应促进碳排放交易中介的组织建设，增加买卖双方信息的对称性，提供专业的中介服务。

　建立协同的农业城市低碳经济创新机制。低碳经济不仅是经济发展模式的转变，也是低碳技术研究和低碳管理机制的结合与创新。农业城市低碳经济模式的建立需要协同社会资源与力量，积极吸收高校、科研院校开展循环经济发展方面的科学技术研究，开发先进适用技术。开展工业生态化理论、产业生态学研究、产业循环规律等研究，促进科研开发及成果转化。此外，农业城市还应建立和发展社会群团、中介组织，鼓励支持建立循环经济发展研究会、学会和产业协会及

　 咨询服务等社会组织，鼓励社会群团组织和中介机构参与循环经济政策研究、法制规定和技术推广与咨询服务，组织社区公众和志愿者参与，以便最广泛地推动生态理念下低碳经济的发展。

　4. 循环经济研究综述 自从循环经济兴起之后，面对方兴未艾的发展趋势，有必要对循环经济的研究历程加以回顾。通过辨析在研究领域中哪些是被忽视的因素，哪些还没有研究到位，发现农业循环经济的研究应该是我们研究的重点。

　4.1. 工业经济循环模式 [1]

　4.1.1. 微观层面即企业小循环 ①清洁生产(eleane：vroduetion)理论。清洁生产最先由联合国环境规划署于1989 年推出并推动，并于 1998 年的第五次国际清洁生产研讨会上对其定义作了进一步的完善， “清洁生产是指将综合预防的环境策略持续地应用于生产过程中，以便减少对环境的破坏。”并从生产过程、产品和服务三个角度进行了更具体论述；②生命周期评价(LCA)方法。生命周期评价方法是一种对资源消耗和环境危害的评价和对产品环境特征分析及决策支持的工具，在循环经济中占有重要地位，且其强调单个企业应在每一生产过程即产品、工艺、分发和管理中寻求环境影响的最小化。

　4.1.2. 中观层面 20世纪70年代在丹麦卡伦堡市产生一种现在被称为典型案例的生态工业园系统，①John Ellrenfeld 和 Nieholas Gertler(1997)通过对卡市企业的研究指出企业间可相互利用废物，以降低环境的负荷和废物的处理费用，建立一个共生系统，进而提出了产业共生理论。②Frosch 和 Gall Opoulos(1989)提出并发展了“工业共生”理论框架，他们认为在工业生态系统中能量和物质消耗被优化，一个过程的输出会成为另一个过程的原材料。③生态工业园(EIP)理论。Emcat LOwe(19%)认为生态工业园区是一个由制造业企业和服务业企业组成的群落。此外 Emcat LOwe(1998)还建议在生态工业园内成立再生投资公司，对网络中的物资获取、流

　 动和再利用等活动进行协调。Ayres(1995)认为生态工业园至少应包括一个主要公司作为“支撑”企业，这类公司向能利用其废物流中有用部分的更多企业供给废物，进行市场交易；这些更多的企业再与几个将废物转变成可用产品的“卫星”企业相联系。而 Handfield RB(1996)指出生态工业园区生态系统的效率取决于系统结构协调程度、系统功能流畅程度。④Martin(1998)等人将评价 EIP 经济和环境效益的方法学应用于不同类型的 EIP，并认为 EIP 能较好地改善工业区的经济和环境效益。Heeres(2004)通过比较荷兰与美国的 EIP 运行境况，认为荷兰的 EIP比美国的更稳定是由于政府干预的少，从而得出政府与 EIP 的关系。⑤Majumdar则在 2001 年指出了七种影响 EIP 稳定的因素：制度、技术、经济、信息、组织、法律、认知。

　4.1.3. 宏观层面即社会大循环 ①零排放(Zero Emissions)理论。Gunier Pauli(1994)提出，并于 1995 年在零排放世界会议上公布，其主要内涵并不是单纯意义上的零废弃物，而是把废物作为生产的原材料使用。②逆生产(Inverse Manufaeturing)理论。日本东京大学提出的一种循环社会理论。其特点是通过产品拆卸、分类、翻新和处理使其达到一定的质量要求，最大限度地保留部件原有特性，以便再装配和重新销售，以此从根本上解决废物的循环利用问题(赵波，2007)。

　在上述所有研究的循环领域均没有超出工业经济的领域，也就是说，这些研究全部集中在企业生产、产业处置、园区规划和产品拆卸、分类、翻新与处理，没有涉及到农业经济如何循环发展的根本问题。换个说法就是，在研究循环经济发展时，并没有把农业作为“生产性”行业加以阐述和研究。但是，在后来的研究过程中则出现了农业循环经济的专题研究。比如，中国的农业循环经济主要是经验式总结，从研究的角度来说还是不够深入。比如，河西地区东西跨度较大，农业生产条件差异较大，又细分了两种发展子模式，在祁连山-阿尔金山山地采取水源涵养林生态林牧业模式，实行“草-牧-沼”农业循环经济链条。在中部走廊采取“粮-菜-瓜果-牧-沼气”模式，以沼气为纽带，联动粮食和蔬菜种植、瓜果栽培及畜牧业养殖，大力发展节水农业，实现生态的良性循环和经济的多元化。陇南山地湿润半湿润区农业生产条件优越，通过建立立体农业循环经济模式，逐

　 步形成高附加值的绿色农业产业基地。这种立体农业模式，将充分挖掘整个山体的生产潜能，在山顶发展“林-山野菜-茶-沼”循环经济链条，在山腰发展“果-菌-牲-沼”循环经济链条，在山底发展“果-粮-渔-沼”循环经济链条，4 条产业链条将把整个山体的生产环绕起来 [2] 。

　在总结经验的基础上，出现了一部分农业经济循环模式的研究，在此，对相关学者的研究成果进行概述。

　4.2. 农业经济循环模式 [3]

　(1)种植农业循环发展模式是以农业种植业为基础，以沼气池设为纽带，将种植业、养殖业结合起来，实现系统内“温室-养殖-沼气-蔬菜种植”的良性循环的一种农业生产经营模式。将“沼气池、猪舍、果园”合起来，达到对农业资源的高效利用和生态环境建设。该模式适用全国大部分地区。

　(2)生态畜牧农业循环发展模式是利用清洁生产的思路进行农业畜牧业生产的过程，达到保护环境、资源的循环利用目的。其发展模式为综合生态养殖业发展模式，该模式是在粮食生产的基础上，利用秸杆来大力发展养殖业。养殖的家畜种类可以是牛、猪、羊等。实践证明，利用青鲜作物秸杆和加工处理后的秸杆来发展养殖业最为合适。在养牛的同时，可以利用牛粪养猪。该模式适用于全国大部分地区。

　(3)生态鱼塘-台田农业循环发展模式作为一个有机整体，是一种立体农业布局和以林果为主的土地利用结构模式，该发展模式是以鱼为中心的模式，包括鱼，粮(菜、棉、草、饲料)，果。该鱼塘物种结构是：表层养鸭，上层养白鲢和鳙鱼，中层养草鱼，底层养鲤鱼、鲫鱼。该模式以黄淮平原为代表。

　(4)生态基塘农业循环发展模式是一种有效提高资源利用率和经济效益的模式，是我国农业生产上充分利用土地资源和自然的突出典型。该农业发展模式包括桑(桑树)基鱼塘、蔗(甘蔗)基鱼塘、果(水果)基鱼塘等类型。

　4.3. 国外粪便处理的循环模式 国外粪便处理工艺方案的概况：在欧洲和先进国家，粪便的处理是采用特殊处理与污水治理相结合的方法：(1)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；(2)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。在 20 世纪 90 年代，曾在西欧提出粪便的独立系统无害化处理的方案，形成一种完整的粪便处理站模式。但因种种原因均未实现，其中最主要的原因是选择可靠的脱水装置难，脱水后的粪液生化处理设施造价昂贵，占地面积大，运行费用高，而不得实施。

　但从粪便的无害化处理和废物资源化看，完整的粪便处理站，还是具有一定的现实意义的 [4] 。因此，从粪便排放的源头设计到终端的开发利用。国外也没有成熟的模式可供借鉴，尤其涉及到市政管网和房屋结构的巨大改造问题。

　5. 循环经济研究存在的问题：一个疑问的发现 综上所述，循环经济研究的视野基本上局限于本产业领域，要么是农业领域，要么是工业领域，很少有突破产业之间的界线，这对于整个社会来说循环经济的力度远远不够，甚至在一定程度上制约了循环经济理论的发展，我曾多次设想，也多次发问，为什么循环经济理论的发展不能扩展到城市人口粪便排放进行资源开发，形成针对农业经济发展的循环生态呢?这在一定程度上不得不说是循环经济研究的桎梏，或者说研究循环经济站得高度不够，或者是循环经济的推动力不足(复旦大学的董骁在《循环经济动力不足的微观经济学分析》有专门论述)，即没有站在人类社会这个大系统上去认识经济可以循环的层次和类别，几乎没有人提出对城市人口粪便的资源开发问题，因为它涉及到整个城市排水系统和城市建筑结构的重大改造，然后又要涉及到农业经济灌溉等方面的技术环节，但是西南五省的百年大旱不得不让我们思考这个问题，为什么不能充分利用城市粪便带来的水资源、肥资源等进行开发?而又充分对农业用水和用肥问题加以深远影响。利用城市用水对他们粪便的计算我们可以看到这是一个巨大的资源库，既然存在

　 如此大的资源存量，为什么不充分利用和开发呢。

　表 1 城市市辖区人均家庭生活用水量(吨/每人)

　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。

　6. 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

　7. 效益评估 我们认为，在所有的处理方式中，对城市住房结构设置两套排水系统较为理

　 想，然后改造市政管网，经过一系列的分离，所有城市家庭住户卫生间和公共场所卫生间可以通过专有通道直接作为农业经济的水、肥储备库，虽然改造的社会工程巨大，但是改造之后的循环系统最起码有 5 大好处：

　①生活可利用之水与不可用之水截然分开，不需市政管网超负荷运转；②城市部分生活废物变为农业经济生态的资源，符合资源链条原理；③农业经济发展开源节流，有效缓解现代农业经济与最原始、最生态的古代农业经济矛盾桎梏；④将城市生活与农业经济链接，形成社会大系统的经济循环模式，克服局限于某个产业的做法；⑤强制性改变农业经济非生态的做法和对水、肥资源的掠夺，长远地节约社会成本，改变城乡生活模式和人们的思维方式，为城乡一体化的进程埋下一个生态的循环经济新模式。

　总而言之，当城市人口的粪便排放与农业的日常灌溉联系在一起，农业的灌溉模式必然朝着最先进的理念看齐，这会使农业灌溉水量节约 1/3-1/2(农业灌溉从每公顷 1 万吨到 1.5 万吨的水平降至 5 千吨以下)，就全国“强制性”农业节约用水 400 亿吨(全国按 5 千万公顷、每亩节约 8000 吨水计算)，相当于 2004 年一年的农业用水量 11%还要多，加上城市人口粪便水资源量，解决西南 5 省区干旱用水，不存在任何问题，这是巨大的资源开发效益。另外，农业经济模式发生了巨大变化，其生态恢复到自然、“原始”状态，新的城乡互动模式会顺其自然的构建为另一种“优雅”的和谐，非强制性的城乡统筹模式油然而生，社会大系统自然循环的运转。

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