論新式馬桶解決上海老舊小區(qū)衛(wèi)生設(shè)施改造難題

■ XIN Jianchun ZHANG Zhengjun LIU Yingchun

0 引言

上海致力于消滅“拎馬桶”，開展衛(wèi)生設(shè)施改造已有十余年。市區(qū)兩級(jí)政府通過多種改造方案，解決老舊小區(qū)居民如廁難題。對(duì)于房屋條件允許的，通過成套改造進(jìn)行衛(wèi)生設(shè)施安裝；對(duì)于條件不允許的，采用“一平方米”馬桶工程，配合整體衛(wèi)浴等技術(shù)方案進(jìn)行改造[1]。2019 年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全市共有33萬戶家庭衛(wèi)生設(shè)施短缺，其中沒有衛(wèi)生設(shè)施的15.8 萬戶[2]。2019 年已啟動(dòng)1.1 萬戶非舊改地塊無衛(wèi)生設(shè)施改造，2020 年計(jì)劃再啟動(dòng)實(shí)施9 000 戶。截至2020 年5 月底，已啟動(dòng)實(shí)施5 336 戶非舊改地塊無衛(wèi)生設(shè)施老舊住房改造[3]。

上海老舊小區(qū)衛(wèi)生設(shè)施改造工作正有力有序推進(jìn)，但據(jù)社情民意反映，在實(shí)際操作過程中仍面臨若干難題：一些老舊小區(qū)缺少排污管道鋪設(shè)條件，改造難度較大。沿街房屋如需安裝抽水馬桶，則要將排污橫管暗埋在人行道下，污物排入小區(qū)內(nèi)的化糞池或隔離井，污水再進(jìn)入市政管線。但人行道下已經(jīng)排布了自來水管、消防管、煤氣管等管線，情況比較復(fù)雜，再增加排污管的難度較大。且馬路上的地下管網(wǎng)老化，無法再負(fù)荷新裝抽水馬桶帶來的污水排放量。

目前，衛(wèi)生設(shè)施改造技術(shù)方案，大多是在已有地下排污系統(tǒng)，或者具備鋪設(shè)排污管道的前提下進(jìn)行的。對(duì)于沒有排污管道的老舊小區(qū)，安裝馬桶就相當(dāng)于要鋪設(shè)一套新的排污系統(tǒng)，當(dāng)實(shí)際操作中缺乏施工條件時(shí)就產(chǎn)生了瓶頸，還存在與環(huán)衛(wèi)、路政等相關(guān)部門協(xié)調(diào)問題，實(shí)際操作難度大。

筆者選取了幾例國(guó)內(nèi)外新式馬桶進(jìn)行技術(shù)分析，探索其在老舊小區(qū)衛(wèi)生設(shè)施改造中應(yīng)用的可能性，并從設(shè)備提升的角度闡述解決排污管道鋪設(shè)難題的途徑，以及未來可能遇到的其他問題。

1 上海老舊小區(qū)衛(wèi)生設(shè)施改造難點(diǎn)分析

1.1 建筑通道較小，房屋結(jié)構(gòu)老化

一方面，上海老舊小區(qū)房屋密布交錯(cuò)，巷道狹窄，傳統(tǒng)排污管管徑較粗，地下預(yù)埋深度較大，出戶管道施工困難；另一方面，大部分上海老舊房屋屬于磚木結(jié)構(gòu)，房屋年齡久遠(yuǎn)，結(jié)構(gòu)老化，墻體下沉、傾斜較多，鋪設(shè)排污管道對(duì)原始結(jié)構(gòu)破壞較大，木地板閣樓較難兼顧靜音、衛(wèi)生及美觀。

1.2 室內(nèi)空間狹窄，相鄰關(guān)系復(fù)雜

老舊房屋室內(nèi)空間狹窄，還堆砌著很多生活雜物。傳統(tǒng)便器和排污管道安裝位置受限，有時(shí)候不可避免地要從住戶臥室頂上或者窗邊通過，再加上老舊房屋住戶情況復(fù)雜，業(yè)主、租戶、親戚鄰里住宿關(guān)系相互交織，周圍公共區(qū)域常常成為鄰里爭(zhēng)吵的焦點(diǎn)。

1.3 重力流排污方案受限，亟待創(chuàng)新方法

傳統(tǒng)抽水馬桶屬于重力流排污，污物通過下水管道首先集中在小區(qū)的化糞池或者隔離井中。在化糞池中，污物先進(jìn)入第一隔倉，然后在水的浸泡下軟化、散解，變成糞水，糞水中的殘?jiān)鼤?huì)沉淀在倉內(nèi)；隨后，污水進(jìn)入第二倉內(nèi)，繼續(xù)沉淀，等倉滿后通過排污管道流向污水處理廠，最后排入河道中。

傳統(tǒng)抽水馬桶占地面積約為1 m2，沖水量6～9 L（一盆水），出戶管道直徑約為100 mm。其優(yōu)勢(shì)：工藝成熟、設(shè)計(jì)施工方便，坐便器、安裝配套材料為市場(chǎng)通用件，加工簡(jiǎn)便。不足：施工周期長(zhǎng)，戶內(nèi)安裝坐便器位置受限；戶外管道預(yù)埋深，老舊小區(qū)地基條件、房屋結(jié)構(gòu)受限，施工難度大、成本高、管道維護(hù)難。

2 新式馬桶技術(shù)分析

新式馬桶相對(duì)于傳統(tǒng)抽水馬桶，在室內(nèi)端、排污端、污物處理末端幾個(gè)環(huán)節(jié)上均有所突破，有的改變了污物的形態(tài)和處理方式，有的改變了排污方式。通過設(shè)備的提升來解決既有老舊小區(qū)衛(wèi)生設(shè)施改造難題，也為既有馬桶產(chǎn)品的發(fā)展提供了思考。

2.1 冰凍馬桶

（1）工作原理：使用坐便器后，污物在內(nèi)桶冷卻至-15℃，衛(wèi)生物活性停止，污物凍成冰塊，沒有異味產(chǎn)生。

（2）室內(nèi)端：無異味，安裝簡(jiǎn)便，沒有噪聲，只需放置在靠近電力供應(yīng)的平整地面即可（圖1）。使用成本低，每天最多耗電1.44 kWh。使用中非常安靜，不會(huì)產(chǎn)生沖水噪聲。內(nèi)置污物桶，套可降解垃圾袋使用（圖2）。座圈保持舒適溫度，而不會(huì)感覺到冰冷。

（3）排污端：不用鋪設(shè)上下水管道和化糞池或集污井，將垃圾袋直接丟入堆肥箱。

（4）末端：冰凍馬桶與堆肥箱聯(lián)合使用促進(jìn)環(huán)保和資源再利用。通過堆肥箱發(fā)酵使污物最終轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥（圖3）。

（5）堆肥處理流程：堆肥箱用于污物儲(chǔ)存及堆肥。堆肥箱高溫發(fā)酵，徹底殺死各種病原菌，實(shí)現(xiàn)糞便無害化?？山到馑芰洗?，可與糞便共同發(fā)酵分解。堆肥箱無異味，不用電，需要半年更換活性炭。整個(gè)堆肥過程需要4～10 周，堆肥需要加入墊料，轉(zhuǎn)化成有機(jī)肥?？杉尤虢湍妇涌旆磻?yīng)速度。220 L 堆肥箱預(yù)計(jì)可供20 戶家庭使用。

圖1 冰凍馬桶產(chǎn)品示意圖

圖2 污物桶套垃圾袋示意圖

圖3 220 L 堆肥箱示意圖

2.2 燃燒馬桶

（1）工作原理：使用坐便器后，污物在內(nèi)部燃燒室高溫燃燒成灰，實(shí)現(xiàn)快速脫水，無異味，污物經(jīng)過燃燒體積減少約100 倍，燃燒后的灰倒掉或者收集再利用。

（2）室內(nèi)端：無異味，安裝簡(jiǎn)便，只需放置在靠近電力供應(yīng)的平整地面即可（圖4）。每次使用需更換內(nèi)紙袋。污物燃燒時(shí)需要關(guān)閉蓋子，沒有明火。燃燒時(shí)略有噪音。污物燃燒后產(chǎn)生少量煙塵，因此，需要鋪設(shè)排煙道，可連接家中其他煙道共同使用。

（3）排污端：不用鋪設(shè)上下水管道和化糞池或集污井。污物經(jīng)高溫燃燒成灰后體積大幅減小，存于馬桶內(nèi)置儲(chǔ)存桶中（圖5）。

（4）末端：污物燃燒后產(chǎn)生的煙灰已經(jīng)無害化，約使用100～200次后清理，可與煙灰一樣隨生活垃圾丟棄，同時(shí)產(chǎn)生的煙塵隨排煙管道排出。

2.3 真空馬桶

（1）工作原理：真空排水系統(tǒng)是由真空泵在密閉的排水管網(wǎng)中形成真空條件，通過各收集提升器中的真空隔膜閥，利用真空負(fù)壓產(chǎn)生的壓差使污水流向污水罐，最后排至市政污水管網(wǎng)或污水處理設(shè)備，屬于壓力流排水系統(tǒng)。

（2）室內(nèi)端：由于采用強(qiáng)排壓力管道，真空排污管道排布基本不受限制，坐便器可自由選擇位置安裝（圖6）。每次沖排約0.8 L 水用量，出戶管徑約為63 mm（一戶式）。在吸走污物的同時(shí)也吸走異味。使用習(xí)慣中接近傳統(tǒng)抽水馬桶。

（3）排污端：真空排污涉及到真空設(shè)備的安裝以及真空排污管的鋪設(shè)。真空設(shè)備可以選擇小型一戶式設(shè)備安裝在室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)一家一戶獨(dú)立真空系統(tǒng)（圖7），也可以選擇大型多戶式設(shè)備安裝在室外工作間，為多戶居民提供真空抽污動(dòng)力，大型設(shè)備對(duì)空間有一定的要求（圖8）。真空排污管屬于強(qiáng)排，管徑大為縮小，管線排布限制大為減小。

（4）末端：污物便于集中處理，可以連入市政排污管網(wǎng)，也可以獨(dú)立集中處理，經(jīng)過末端污水處理裝置，污物殘?jiān)D(zhuǎn)化為有機(jī)肥，出水可達(dá)一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)，有機(jī)肥體積大大減小，但需定期維護(hù)清理。

3 真空馬桶試點(diǎn)案例

試點(diǎn)案例：上海市嘉定區(qū)安亭鎮(zhèn)新黃路39 號(hào)。

（1）改造前現(xiàn)狀：出戶管道至污水井直線距離4 m，住戶房屋屬于院落低洼區(qū)域。戶外巷道狹窄，僅容一人穿行，線管、水管錯(cuò)落密布，大型巖石塊回填在通道及院落。房屋為磚木混合結(jié)構(gòu)，土坯墻。室內(nèi)空間窄小，僅有一張床的位置。

（2）改造過程：設(shè)備采用一戶式單體真空集便器，抽排一體化設(shè)計(jì)，單次沖水0.8 L（一瓶半礦泉水），用電0.005 kWh/次；真空降噪，設(shè)備運(yùn)行聲音僅20 dB，單次運(yùn)行1 min。配套個(gè)性化儲(chǔ)物柜解決儲(chǔ)物及衛(wèi)生問題。

圖4 燃燒馬桶產(chǎn)品示意圖

圖5 污物燃燒產(chǎn)物示意圖

圖6 真空排污管道示意圖

圖7 一戶式小型真空設(shè)備示意圖

圖8 多戶式真空系統(tǒng)示意圖

該房屋戶內(nèi)墻厚度不足20 cm，所有管道明布。由于住戶處所位于低洼區(qū)域，下雨天積水，墻地面返潮嚴(yán)重。所以，設(shè)備區(qū)域墻面需做1.2 m防水，地面找平防水處理。設(shè)備柜體防潮降噪，離地面有30 cm 防潮區(qū)，控制柜采用安全電壓，柜體防護(hù)等級(jí)IP65。

戶外真空排污管出戶管徑75 mm，預(yù)埋深度30 cm，開溝淺，施工遇大型條石輕打細(xì)磨，道路地面下采用DN100 鋼套管。施工周期僅9 d。

（3）改造后：解決住戶室內(nèi)衛(wèi)生設(shè)施使用需求，使用成本低，施工速度快，對(duì)房屋及路面破壞小，復(fù)原程度好。改造后實(shí)際效果如圖9～12所示。

圖9 一戶式單體真空集便器

4 新式馬桶與傳統(tǒng)抽水馬桶技術(shù)對(duì)比

冰凍馬桶和燃燒馬桶通過改變污物形態(tài)的方式，回避了傳統(tǒng)排污管道的鋪設(shè)。真空馬桶通過加壓強(qiáng)排的方式，放寬了排污管道鋪設(shè)的限制。三種新式馬桶與傳統(tǒng)抽水馬桶技術(shù)對(duì)比見表1。

5 新式馬桶適用性分析

（1）冰凍馬桶作為一種適用于無需市政管網(wǎng)的新式馬桶，在很多方面都滿足了老舊小區(qū)衛(wèi)生設(shè)施改造提升的要求。它通過冷凍原理運(yùn)行，完全無臭，克服了電動(dòng)粉碎馬桶的異味殘留問題。馬桶使用過程中非常安靜，避免了里弄建筑鄰里之間的打擾和尷尬。但是，在末端它需要居民將凍成冰塊的污物袋裝丟棄，相比抽水馬桶顯得復(fù)雜。在實(shí)際應(yīng)用中還有許多情況需要考量，如確定堆肥箱與用戶的配置比例，小區(qū)需要為堆肥箱配置一位操作員，簡(jiǎn)化用戶使用，規(guī)范堆肥箱操作，促使堆肥反應(yīng)正常運(yùn)行。冰凍馬桶目前在國(guó)際上應(yīng)用較少，主要用于北歐地區(qū)森林別墅等對(duì)環(huán)保要求高又不便鋪設(shè)排污管道的地方。

（2）燃燒馬桶同樣無需鋪設(shè)排污管，但是需要加裝一根排煙管，將燃燒產(chǎn)生的少量煙塵排出。污物經(jīng)燃燒后體積縮小，約使用100 次后才需清理丟棄，非常便民。但是它的工作原理與傳統(tǒng)抽水馬桶相差較大，污物燃燒時(shí)產(chǎn)生噪音和熱量，居民使用需要時(shí)間適應(yīng)。老舊小區(qū)部分房屋為磚木結(jié)構(gòu)，且房齡較老，污物燃燒時(shí)溫度可達(dá)600 ℃，在消防方面是否存在安全隱患還需進(jìn)一步驗(yàn)證，目前不適用于老舊小區(qū)衛(wèi)生設(shè)施改造。

（3）真空馬桶屬于加壓強(qiáng)排，排污管道管徑大幅減小，不受安裝高度限制，可同層排水和向上排水，雖然仍然需要鋪設(shè)排污管，但是基本克服了原本的改造施工困難。它根據(jù)實(shí)際情況可以形成多種組合，如單體小型真空機(jī)組，或者多戶式的大型真空機(jī)組系統(tǒng)，末端可以加裝污水處理設(shè)備，電力提供可以采用太陽能板，能較好地解決老舊小區(qū)改造中面臨的多種難題（圖13）。它通過負(fù)壓完全抽走污物，在衛(wèi)生防疫方面表現(xiàn)良好。相比傳統(tǒng)抽水馬桶，真空馬桶多了真空動(dòng)力機(jī)組，需要定期派遣專人進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)和有機(jī)肥清理，是一項(xiàng)長(zhǎng)期的、系統(tǒng)性的專業(yè)工作，對(duì)相關(guān)技術(shù)力量的儲(chǔ)備有所要求。在價(jià)格方面，相比常規(guī)便器要高，但綜合施工和使用成本優(yōu)于傳統(tǒng)便器施工費(fèi)用。

圖10 排污管墻外鋪設(shè)圖

圖11 排污管巷道鋪設(shè)圖

圖12 排污管至道路污水井鋪設(shè)圖

圖13 單體真空集便器設(shè)備示意圖

表1 新式馬桶與傳統(tǒng)抽水馬桶技術(shù)對(duì)比表

6 結(jié)語

新式馬桶通過設(shè)備本身的提升，為解決目前老舊小區(qū)衛(wèi)生設(shè)施改造難題提供了新辦法。相較于傳統(tǒng)抽水馬桶，新式馬桶有的改變了污物的形態(tài)，無需鋪設(shè)排污管道；有的通過真空強(qiáng)排放寬了排污管道鋪設(shè)的限制，在注重衛(wèi)生環(huán)保的同時(shí)，減小了實(shí)際施工的難度，同時(shí)經(jīng)濟(jì)性能較好。目前，真空馬桶技術(shù)已經(jīng)在上海嘉定區(qū)展開試點(diǎn)應(yīng)用，下一步將針對(duì)其應(yīng)用情況繼續(xù)深入研究。