论新式马桶解决上海老旧小区卫生设施改造难题

■ XIN Jianchun ZHANG Zhengjun LIU Yingchun

0 引言

上海致力于消灭“拎马桶”，开展卫生设施改造已有十余年。市区两级政府通过多种改造方案，解决老旧小区居民如厕难题。对于房屋条件允许的，通过成套改造进行卫生设施安装；对于条件不允许的，采用“一平方米”马桶工程，配合整体卫浴等技术方案进行改造[1]。2019 年数据统计，全市共有33万户家庭卫生设施短缺，其中没有卫生设施的15.8 万户[2]。2019 年已启动1.1 万户非旧改地块无卫生设施改造，2020 年计划再启动实施9 000 户。截至2020 年5 月底，已启动实施5 336 户非旧改地块无卫生设施老旧住房改造[3]。

上海老旧小区卫生设施改造工作正有力有序推进，但据社情民意反映，在实际操作过程中仍面临若干难题：一些老旧小区缺少排污管道铺设条件，改造难度较大。沿街房屋如需安装抽水马桶，则要将排污横管暗埋在人行道下，污物排入小区内的化粪池或隔离井，污水再进入市政管线。但人行道下已经排布了自来水管、消防管、煤气管等管线，情况比较复杂，再增加排污管的难度较大。且马路上的地下管网老化，无法再负荷新装抽水马桶带来的污水排放量。

目前，卫生设施改造技术方案，大多是在已有地下排污系统，或者具备铺设排污管道的前提下进行的。对于没有排污管道的老旧小区，安装马桶就相当于要铺设一套新的排污系统，当实际操作中缺乏施工条件时就产生了瓶颈，还存在与环卫、路政等相关部门协调问题，实际操作难度大。

笔者选取了几例国内外新式马桶进行技术分析，探索其在老旧小区卫生设施改造中应用的可能性，并从设备提升的角度阐述解决排污管道铺设难题的途径，以及未来可能遇到的其他问题。

1 上海老旧小区卫生设施改造难点分析

1.1 建筑通道较小，房屋结构老化

一方面，上海老旧小区房屋密布交错，巷道狭窄，传统排污管管径较粗，地下预埋深度较大，出户管道施工困难；另一方面，大部分上海老旧房屋属于砖木结构，房屋年龄久远，结构老化，墙体下沉、倾斜较多，铺设排污管道对原始结构破坏较大，木地板阁楼较难兼顾静音、卫生及美观。

1.2 室内空间狭窄，相邻关系复杂

老旧房屋室内空间狭窄，还堆砌着很多生活杂物。传统便器和排污管道安装位置受限，有时候不可避免地要从住户卧室顶上或者窗边通过，再加上老旧房屋住户情况复杂，业主、租户、亲戚邻里住宿关系相互交织，周围公共区域常常成为邻里争吵的焦点。

1.3 重力流排污方案受限，亟待创新方法

传统抽水马桶属于重力流排污，污物通过下水管道首先集中在小区的化粪池或者隔离井中。在化粪池中，污物先进入第一隔仓，然后在水的浸泡下软化、散解，变成粪水，粪水中的残渣会沉淀在仓内；随后，污水进入第二仓内，继续沉淀，等仓满后通过排污管道流向污水处理厂，最后排入河道中。

传统抽水马桶占地面积约为1 m2，冲水量6～9 L（一盆水），出户管道直径约为100 mm。其优势：工艺成熟、设计施工方便，坐便器、安装配套材料为市场通用件，加工简便。不足：施工周期长，户内安装坐便器位置受限；户外管道预埋深，老旧小区地基条件、房屋结构受限，施工难度大、成本高、管道维护难。

2 新式马桶技术分析

新式马桶相对于传统抽水马桶，在室内端、排污端、污物处理末端几个环节上均有所突破，有的改变了污物的形态和处理方式，有的改变了排污方式。通过设备的提升来解决既有老旧小区卫生设施改造难题，也为既有马桶产品的发展提供了思考。

2.1 冰冻马桶

（1）工作原理：使用坐便器后，污物在内桶冷却至-15℃，卫生物活性停止，污物冻成冰块，没有异味产生。

（2）室内端：无异味，安装简便，没有噪声，只需放置在靠近电力供应的平整地面即可（图1）。使用成本低，每天最多耗电1.44 kWh。使用中非常安静，不会产生冲水噪声。内置污物桶，套可降解垃圾袋使用（图2）。座圈保持舒适温度，而不会感觉到冰冷。

（3）排污端：不用铺设上下水管道和化粪池或集污井，将垃圾袋直接丢入堆肥箱。

（4）末端：冰冻马桶与堆肥箱联合使用促进环保和资源再利用。通过堆肥箱发酵使污物最终转化为有机肥（图3）。

（5）堆肥处理流程：堆肥箱用于污物储存及堆肥。堆肥箱高温发酵，彻底杀死各种病原菌，实现粪便无害化。可降解塑料袋，可与粪便共同发酵分解。堆肥箱无异味，不用电，需要半年更换活性炭。整个堆肥过程需要4～10 周，堆肥需要加入垫料，转化成有机肥。可加入酵母菌加快反应速度。220 L 堆肥箱预计可供20 户家庭使用。

图1 冰冻马桶产品示意图

图2 污物桶套垃圾袋示意图

图3 220 L 堆肥箱示意图

2.2 燃烧马桶

（1）工作原理：使用坐便器后，污物在内部燃烧室高温燃烧成灰，实现快速脱水，无异味，污物经过燃烧体积减少约100 倍，燃烧后的灰倒掉或者收集再利用。

（2）室内端：无异味，安装简便，只需放置在靠近电力供应的平整地面即可（图4）。每次使用需更换内纸袋。污物燃烧时需要关闭盖子，没有明火。燃烧时略有噪音。污物燃烧后产生少量烟尘，因此，需要铺设排烟道，可连接家中其他烟道共同使用。

（3）排污端：不用铺设上下水管道和化粪池或集污井。污物经高温燃烧成灰后体积大幅减小，存于马桶内置储存桶中（图5）。

（4）末端：污物燃烧后产生的烟灰已经无害化，约使用100～200次后清理，可与烟灰一样随生活垃圾丢弃，同时产生的烟尘随排烟管道排出。

2.3 真空马桶

（1）工作原理：真空排水系统是由真空泵在密闭的排水管网中形成真空条件，通过各收集提升器中的真空隔膜阀，利用真空负压产生的压差使污水流向污水罐，最后排至市政污水管网或污水处理设备，属于压力流排水系统。

（2）室内端：由于采用强排压力管道，真空排污管道排布基本不受限制，坐便器可自由选择位置安装（图6）。每次冲排约0.8 L 水用量，出户管径约为63 mm（一户式）。在吸走污物的同时也吸走异味。使用习惯中接近传统抽水马桶。

（3）排污端：真空排污涉及到真空设备的安装以及真空排污管的铺设。真空设备可以选择小型一户式设备安装在室内，实现一家一户独立真空系统（图7），也可以选择大型多户式设备安装在室外工作间，为多户居民提供真空抽污动力，大型设备对空间有一定的要求（图8）。真空排污管属于强排，管径大为缩小，管线排布限制大为减小。

（4）末端：污物便于集中处理，可以连入市政排污管网，也可以独立集中处理，经过末端污水处理装置，污物残渣转化为有机肥，出水可达一级A 标准，有机肥体积大大减小，但需定期维护清理。

3 真空马桶试点案例

试点案例：上海市嘉定区安亭镇新黄路39 号。

（1）改造前现状：出户管道至污水井直线距离4 m，住户房屋属于院落低洼区域。户外巷道狭窄，仅容一人穿行，线管、水管错落密布，大型岩石块回填在通道及院落。房屋为砖木混合结构，土坯墙。室内空间窄小，仅有一张床的位置。

（2）改造过程：设备采用一户式单体真空集便器，抽排一体化设计，单次冲水0.8 L（一瓶半矿泉水），用电0.005 kWh/次；真空降噪，设备运行声音仅20 dB，单次运行1 min。配套个性化储物柜解决储物及卫生问题。

图4 燃烧马桶产品示意图

图5 污物燃烧产物示意图

图6 真空排污管道示意图

图7 一户式小型真空设备示意图

图8 多户式真空系统示意图

该房屋户内墙厚度不足20 cm，所有管道明布。由于住户处所位于低洼区域，下雨天积水，墙地面返潮严重。所以，设备区域墙面需做1.2 m防水，地面找平防水处理。设备柜体防潮降噪，离地面有30 cm 防潮区，控制柜采用安全电压，柜体防护等级IP65。

户外真空排污管出户管径75 mm，预埋深度30 cm，开沟浅，施工遇大型条石轻打细磨，道路地面下采用DN100 钢套管。施工周期仅9 d。

（3）改造后：解决住户室内卫生设施使用需求，使用成本低，施工速度快，对房屋及路面破坏小，复原程度好。改造后实际效果如图9～12所示。

图9 一户式单体真空集便器

4 新式马桶与传统抽水马桶技术对比

冰冻马桶和燃烧马桶通过改变污物形态的方式，回避了传统排污管道的铺设。真空马桶通过加压强排的方式，放宽了排污管道铺设的限制。三种新式马桶与传统抽水马桶技术对比见表1。

5 新式马桶适用性分析

（1）冰冻马桶作为一种适用于无需市政管网的新式马桶，在很多方面都满足了老旧小区卫生设施改造提升的要求。它通过冷冻原理运行，完全无臭，克服了电动粉碎马桶的异味残留问题。马桶使用过程中非常安静，避免了里弄建筑邻里之间的打扰和尴尬。但是，在末端它需要居民将冻成冰块的污物袋装丢弃，相比抽水马桶显得复杂。在实际应用中还有许多情况需要考量，如确定堆肥箱与用户的配置比例，小区需要为堆肥箱配置一位操作员，简化用户使用，规范堆肥箱操作，促使堆肥反应正常运行。冰冻马桶目前在国际上应用较少，主要用于北欧地区森林别墅等对环保要求高又不便铺设排污管道的地方。

（2）燃烧马桶同样无需铺设排污管，但是需要加装一根排烟管，将燃烧产生的少量烟尘排出。污物经燃烧后体积缩小，约使用100 次后才需清理丢弃，非常便民。但是它的工作原理与传统抽水马桶相差较大，污物燃烧时产生噪音和热量，居民使用需要时间适应。老旧小区部分房屋为砖木结构，且房龄较老，污物燃烧时温度可达600 ℃，在消防方面是否存在安全隐患还需进一步验证，目前不适用于老旧小区卫生设施改造。

（3）真空马桶属于加压强排，排污管道管径大幅减小，不受安装高度限制，可同层排水和向上排水，虽然仍然需要铺设排污管，但是基本克服了原本的改造施工困难。它根据实际情况可以形成多种组合，如单体小型真空机组，或者多户式的大型真空机组系统，末端可以加装污水处理设备，电力提供可以采用太阳能板，能较好地解决老旧小区改造中面临的多种难题（图13）。它通过负压完全抽走污物，在卫生防疫方面表现良好。相比传统抽水马桶，真空马桶多了真空动力机组，需要定期派遣专人进行维护保养和有机肥清理，是一项长期的、系统性的专业工作，对相关技术力量的储备有所要求。在价格方面，相比常规便器要高，但综合施工和使用成本优于传统便器施工费用。

图10 排污管墙外铺设图

图11 排污管巷道铺设图

图12 排污管至道路污水井铺设图

图13 单体真空集便器设备示意图

表1 新式马桶与传统抽水马桶技术对比表

6 结语

新式马桶通过设备本身的提升，为解决目前老旧小区卫生设施改造难题提供了新办法。相较于传统抽水马桶，新式马桶有的改变了污物的形态，无需铺设排污管道；有的通过真空强排放宽了排污管道铺设的限制，在注重卫生环保的同时，减小了实际施工的难度，同时经济性能较好。目前，真空马桶技术已经在上海嘉定区展开试点应用，下一步将针对其应用情况继续深入研究。