江苏常熟真空厕所黑水收集与利用方案设计

江苏常熟真空厕所黑水收集与利用方案设计中国科学院亚热带农业生态研究所莫继荣常熟真空厕所已安排39个坐式收便器，平均日收集黑水0.6吨，黑水贮存罐24吨，40天必须抽走一次黑水，回到大田循环利用。

本方案围绕迫在眉睫的黑水消化作初步设计，更多黑水高经济价值转换利用途径和真空厕所使用在生态循环系统中节水、改良土壤理化性状、改善农产品质量安全度、提高农作物产量、节能减排、保护环境等方面的效果评价，在科研课题中进行设计。

有关生活垃圾源头分离、分类收集，禽畜粪便真空收集的后续利用随公司产品开发进度，在黑水利用的基础上，日后作综合利用模式设计。

一、黑水利用与蔬菜、瓜果类种植面积配套设计围绕黑水直接作肥料代替化肥进行配套设计。

1、黑水有效成分分析与计算通常人每天约排粪0.5千克，含水量65%；排尿量约为1500毫升。

人粪有效成分（%）：氮1.0 ，五氧化二磷0.36，氧化钾0.34；人尿有效成分（%）：氮0.43 ，五氧化二磷0.06 ，氧化钾0.28。

因为坐式收便器每天使用人次的不确定性，所以只能按黑水收集量作有效成分的估算。

黑水有效成分年收集总量估算表1 单位:公斤氮五氧化二磷氧化钾粪71.2 25.6 24.2尿275.2 38.4 179.2合计346.4 64 203.4计算依据:收便器39个、日收集黑水0.6吨、年收集黑水219吨、15.4公斤/日、个。

粪0.5公斤/人、日，冲水0.5公斤/人、日，总量1.0公斤/人、日；尿1.5公斤/人、日，冲水2.5公斤/人、日、5次，总量4公斤/人、日。

每个收便器每天收集一个人的黑水是约5公斤，平均每天使用的人数3人。

黑水中粪含量3.25%，黑水中尿含量29.22%表注:黑水有效成分需要实地分季度进行抽样测定。

2、黑水消化利用需要种植的蔬菜、瓜果类作物面积估算黑水中含氮量最高，钾次之，氮、钾比例配合较好；含磷偏低，需要外部补充。

新开发菜地，头年平均每亩年产蔬菜4000公斤，3年后达到6000公斤，平均每年增加产量667公斤；16种不同种类代表性蔬菜、瓜果每产1000公斤需要4.6公斤氮，采取地膜覆盖，减少黑水随雨水淋溶流失，淋溶与渗漏流失占20%，黑水肥效利用率按80%计算，添加生物菌肥种，从空气中固氮、从土壤中解磷解钾供应30%的需肥量，实际用肥量只占需肥量的90%，即16种不同种类代表性蔬菜、瓜果每产1000公斤需要4.14公斤氮；秸秆还田提供50%氮，头年矿质化利用率25%，秸秆头年供肥占需肥量的12.5%、第2年秸秆供肥占需肥量的25%、第3年秸秆供肥占需肥量的37.5%、第4年秸秆供肥占需肥量的50%。

据此，计算需要安排蔬菜、瓜果种植面积28亩(见表2)。

水田利用黑水、秸秆还田改种蔬菜、瓜果头四年可种面积估算表2作物产量(公斤/亩) 每亩需氮量(公斤/亩)秸秆供氮量(公斤/亩)需黑水供氮量(公斤/亩)可种面积(亩)第一年4000 16.56 2.07 14.49 23.9第二年4667 19.32 4.83 14.49 23.9第三年5334 22.08 8.28 13.80 25.1第四年6000 24.84 12.42 12.42 27.9表注:黑水全年可供总氮量346.4公斤。

二、瓜果、蔬菜周年供应品种搭配设计1、品种搭配原则以有机肥代替化肥后，能够突出风味的瓜果和瓜果类蔬菜为主，叶菜类、根茎类蔬菜为辅；以市场行销，经济效益好的品种为主，搭配一定常规蔬菜；用工较多的精细菜，与用工较少的大路菜搭配；以野菜和保健蔬菜增加品种特色；从营养学角度，膳食纤维含量高的品种安排一定面积；生育期长、短品种结合，加上反季节育苗，保证好周年供应。

2、品种按排见下表33、不同季节能够产出蔬菜见下图1瓜果、蔬菜周年供应品种搭配表3月份1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12辣椒 1.5亩 育苗 移栽 始收至10月底结束 接油菜薹 茄子 1亩 育苗 移栽 始收至10月底结束 接白菜苔黄瓜 1.5 育苗 移栽收获连播一次接香菜、莴苣蕃茄 2亩 育苗 移栽 始收至10月底结束 接菠菜、莴苣豇豆 1.5亩 育苗 移栽收获接胡萝卜、芹菜、莴苣丝瓜 0.5亩 育苗 移栽 始收至10月底结束 接红菜薹秋葵 1亩 育苗 移栽 始收至8月底结束 接红菜薹薯尖0.5亩购苗 始收至10月底结束 接香菜 紫贝菜 1.5亩 购苗 始收至10月底结束 套萝卜 藜蒿 1亩 购苗 始收至10月底结束套萝卜菜心1.5亩直播 始收，生育期45天，至10月底结束，每3天播1分。

接大蒜 上海青 1.3亩 直播 始收，全年可种植，生育期40天，每3天播1分地。

生菜1.2亩直播 全年可种植，生育期70天，每3天播半分地。

娃娃菜 1亩 育苗 收获 豇豆7月-8月收获接大蒜西瓜 4.5亩地 育苗 移栽 始收至10月底结束，每隔10天播3分地 接娃娃、大白菜 草莓5亩地3-6月草莓育苗2亩，7-8月上山花芽分化，9月初下山移栽5亩，10月中始收至次年5月底收毕。

3-8月余下3亩种甜瓜，每隔10天播2分地5月始收至8月底收毕。

7-8月草莓苗上山2亩地种苋菜。

苗床1.5亩钢架大棚，头年3月育苗；4-6月1.5亩种西瓜；7-10月1亩地种西瓜，5分地育秋季蔬菜苗；10月至次年3月早春蔬菜育苗。

月 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 生菜 上海青 薯尖 紫贝 藜蒿 菜心娃娃菜辣椒茄子黄瓜蕃茄豇豆丝瓜 秋葵西瓜香瓜胡萝卜芹菜莴苣红菜薹香菜大蒜胡萝卜芹菜莴苣红菜薹香菜大蒜油菜薹白菜苔菠菜萝卜娃娃菜大白菜 图1 不同季节能够产出蔬菜种类三、黑水转运、存储、利用设计 见下图2四、场地利用规划设计 见下图3场地规划设计说明：整个生产生活场地30亩，其中生产用地28亩，生活、泵站 黑水罐单层75平米双层活动板房5×2.8×2 化粪池水井滴灌池发酵池空坪道路滴灌管网杀虫灯灰水湿地泵站黑水罐抽水机渣汁层清水层水泵滴灌池28立方中间加过滤层化粪池离地1米6立方滴灌池图2 黑水转运、存储、利用设计图滴灌管道 路洗菜池 图3 场地利用规划设计图设施场地2亩，包含员工生活、办公、接待、生产、产品预处理、包装功能。

员工与外来人员的生活污水处理，黑水直接排入化粪池，灰水用小块人工湿地处理，生活垃圾中生物成分和作净菜处理的残料进入发酵池处理变成肥料，整个生产、生活场地建设为生态、环保、循环的展示窗口和新农村建设的样板，科研项目试验基地。

场地中安排一口水井，主要考虑常熟自然灌溉水资源污染严重，采用地下水灌溉有利于提高产品品质；另外，所租场地，利用电排抽水灌溉，与周围地块用水可能有矛盾，蔬菜用井水灌溉的成本没有增加；地下水如能作生活用水、洗菜池用水，可以节省自来水铺设管道和水费，洗菜池用水作为蔬菜灌溉水循环利用。

单层75平米双层活动板房，分为上下4间各19平米房。

一楼办公、接待房1间；产品包装1间；产品控温预处理和包装后暂放房1间；厨房、生活用1间；另建一个偏房作生产用具和生产资料仓库。

二楼作员工宿舍和工作人员、外来人员暂住房。

化粪池存储黑水和进行过滤。

滴灌池容量6吨(内空2.5×2×1.2，带精确刻度)，用于调配不同作物所需黑水的肥效成分浓度，底部离地1米高度，利用自然落差输送液体肥料到地里植株根部，省时、省工、省水、省肥。

杀虫灯布置4盏，主要收集场地内和周边地块害虫的成虫，减少害虫的产卵，降低害虫虫口密度。

所需电源线路布置，没在图中标出，另架线路。

五、生产、技术方案1、所有栽培作物的生产技术均按国家颁布的标准进行。

具体而言，按国家有机产品标准要求，用循环手段取代现有作物栽培技术标准中的化肥用量。

2、通过土壤生石灰消毒、选用抗性品种、品种合理搭配轮作、生物有机肥拮抗土传病菌、合理控制田间湿度、棚内紫外灯杀菌、矿物农药、生物农药等綜合措施控制病虫害，银黑地膜覆盖除草，杜绝化学农药。

3、黑水、有机肥、秸秆的肥效成分进行测定，取得最佳产量与品质的可操作、可复制、指导性强的施肥方案，对黑水回收利用在循环农业中的效果作出客观评价。

4、对土壤理化系性状作定期观测与检测，对有机肥施用与土壤生态条件改善作出客观评价。

5、分不同种类取代表性品种进行产品农残、硝酸盐、亚硝酸盐、代表性营养物质水平、口感、风味测定，对不施化肥、不用农药产品质量安全度作出评价。

6、对采用黑水与地膜覆盖后的节水量作出实测数据评价。

7、采用旋耕与开沟机、滴灌设施、银黑地膜除草提高劳动功效，节省劳动力，降低生产成本，将劳动用工用于集中解决采摘、包装上。

六、生产、技术、经营、销售管理方案(一)、生产管理方案1、农场包括生产、生活设施在内为30亩，隶属公司事业发展部管理，由公司主管部门制定生产计划交农场执行。

2、实行场长承包管理制度，公司指定场长和财物保管各一人，场长与财务保管参与农场生产劳动，另配备固定生产4人。

3、场长自行招募生产工人，组织生产，落实生产计划。

4、在生产计划允许范围内，场长作出生产、生活资料用款计划，公司批准后，借款采购，统一由财物保管临时记帐管理，有公司主管领导签字后，在公司报帐。

5、分工负责各项工作的员工，必须写好各田块、各道工序人、财、物使用时间、使用量，当日气象、作物生长状况、采摘收获量的农事记录。

6、生产、生活场地卫生必须每天保持好，经得起随时抽检。

(二)、技术管理方案1、公司统一制定各品种栽培技术操作规程，由公司主管领导培训员工到位，场长负责现场技术监督、指导、实施到位。

2、公司统一制定各品种采摘标准，由公司主管领导培训员工到位，场长负责现场技术监督、指导、实施到位。

3、公司统一制定各品种包装标准，由公司主管领导培训员工到位，场长负责现场技术监督、指导、实施到位。

4、产品生产、采摘、包装、销售整个过程的各工序责任人建立可追溯制度。

每批次产品来自的生产地块、地块负责人的农事记录，采摘日期，采摘量，包装人，销售到哪个客户，均建立代码，产品质量能追查各工序责任人。

(三)、经营管理方案1、为了节省投资，避免亏损，实行公司主管部门领导下的场长承包负责制。

2、公司主管农场的负责人，在农场组建初期，负责生产、技术方案的制定，通讯指导，定期检查，适时调整方案。

3、农场经营管理目标：第一，及时消化利用公司39个真空厕所的黑水；第二，保证一年四季瓜果、蔬菜供应不断；第三，总结瓜果、蔬菜不用农药、化肥高产栽培可复制的过硬技术。

4、公司主管农场的负责人由科研项目课题组按月发放4000元薪水和200元通讯费用，报销来农场工作的必要的交通费用、并免费提供食宿。

5、公司投入农场场地建设和生产设施固定资产投资和第一批产品到产出时流动资金。

在第一批产品产出前场长月薪3000元，财物保管月薪2000元，员工月薪900元，生活费每人每月400元，客餐另外补贴5元/餐，不配炊事员，由内部安排轮流提前下工值日解决。