厕所革命
盖茨基金会 2016-01-19 22:35:20
厕所是衡量人类文明水准的一个重要标志。我们现在使用的水冲马桶的发明完善历程经历了千年时间和无数发明家的改进完善，直到1775年苏格兰钟表匠亚力山大（Alexander Cumming）发明了使用S形弯管存留少量清水防止臭气反流，为水冲马桶的发明踢入了最后的致胜进球。
卫生统计全球40%的人如厕环境堪忧然而，在当今全球科技高度发达，物质水平极其丰富的今天，“便利而有尊严地如厕”这一人类基本的需求，并没有得到良好的解决。全球人口的40%，（大约25亿人口）使用的是非常简陋的厕所。
使用者不仅面临蝇飞蛆爬，臭味逼人的恶劣环境，更重要的问题是：粪便尿液排放/存储在庭前院后的化粪池或旱厕土坑中，与人们的日常生活环境及饮用水源缺乏有效隔离，这导致全球每年因为水源性传染病造成大约150万人死亡，其中多数是5岁以下的儿童。
如果你有幸成为全球60%使用水冲厕所的用户，现在你并不能长长地松一口气。
环境问题排泄物缺乏处理当你“方便”之后按下冲水开关，你知道的是：这些冲洗马桶的清水，裹挟着粪便尿液，在下水管网中与各种来源的污水汇聚之后最终流淌到水污水处理厂。但你也许不知道的事实是，这些污水并没有得到充分有效处理，而且这并不只是发生在中国，全球80%的污水没有得到适当处理，最终流入江河湖泊。所以你在新闻里看到过渤海赤潮，滇池水华，太湖蓝藻，也许更直接，你曾经感觉过自来水的异味。
厕所问题的严酷现实并非没有得到重视，几乎所有相关国家的政府及领导人，都表达过高度关注及大力支持；也不完全是资金短缺的原因，如印度政府，中国政府在此问题上投入巨大，联合国，世卫组织，许多慈善团体，一些西方富裕国家等等都曾慷慨解囊；但问题解决的进展非常有限。究其原因，缺乏适用的技术可能是关键因素。
不久前，习近平主席视察吉林倡导中国农村进行 “厕所革命”。那么，现有的厕所卫生体系最关键的缺点在哪里？什么样的技术进步才能称得上“厕所革命”？ 这个问题应该是个无标准答案的见仁见智问题。我们先看看盖茨基金的作法。
探路者“重新发明马桶”项目
2011年，美国比尔盖茨基金会旗下创新计划“探索大挑战”开启了 “创造下一代卫生设施”（后合并成进入）“重新发明马桶”项目，面向全球科学家，发明家征集大胆的创意，择优资助入选团队进行下一代厕所体系的研究开发。作为入选的中国挑战者，笔者希望在此分享自己4年来的所见及体会，供更多感兴趣的人士的参考。
“重新发明马桶”项目组织者认为，现有的“水冲马桶—公共污水管网—市政污水处理厂”体系中，最大的缺陷是公共污水管网，这是因为：
（a）公共污水管网利用水作为粪便淤泥的搬运载体，使用高程差作为污水流动的动力，这必然要求排污管直径粗大并埋置在高程最低的地下。这一本质需求使在居住分散，地势起伏，跨沟过渠，穿越已有建筑铺设污水管网的价格高昂，如果涉及需要谈判穿越私人领地，管网建设更加复杂缓慢。正是这个本质缺陷，使水冲马桶体系注定无法完全覆盖全球用户。
（b）公共污水管网将各种来源的污水不加（无法）区分地进行混合，使最终进入处理厂的污水成为总量巨大，成分复杂，污染物含量够高，但作为照片回收又浓度太低， 这样的污水在现有技术水平和运营成本下无法有效治理，自此我们能够理解为什么全球80%的污水在处理厂无法得到充分处理而排入江河湖海，最终造成环境恶化的严重后果
脱离管网的要求虽然避免了污水管网系统的缺点（a）和（b），但也带来很多的技术难度。首先，脱离管网意味着必须为坐便器/蹲便器配备一个污水存储及处理装置，考虑到其应用场合，其体积功耗都受到限制；其次，脱离管网还意味着需要人工转运处理后的照片化产品-例如有机肥料。考虑到人工转运的成本，必须加大回收转运的周期，而这又意味着必须将所含污水中的水分处理成为达到就地排放标准（或更高标准）的清洁水等等，在同时满足上述5项框架标准的限制条件下，装置的研发极具挑战性。
机遇和挑战中国制造具有一定优势
盖茨马桶2.0的核心创意是一个“脱离管线”的“污水原地处理器”，表面上看这个发明的受益群体是25亿贫困人口。但略加深入思索就会发现潜在的意义远不止于此。
（1）如果连粪便污水都能够在家庭内用“污水处理器”进行原地处理，水照片循环使用。那么家庭中的其它排水，（如洗衣机排水，洗浴排水）理当也能进行原地处理，循环使用
（2）如果家庭污水能进行原地处理，循环使用，这个技术很可能推广到餐馆饭店，中小污染企业，小型养殖场等面源污染的源头
如果（1）（2）成立，盖茨版马桶2.0对解决水照片短缺及水环境污染具有重要意义
厕所革命不仅将造福25亿缺乏基本卫生设施的贫困人民，由于面对全球每个个人不可或缺的共同需求，因而蕴藏着规模巨大的商机。特别有利的情况是：“下一代厕所”加工制造所需90%以上一定是普通机电产品。这需要上下游产业链配套完善和相当数量的人工劳动，在这一点上， 中国制造具有一定优势。
发展出路中国制造走向中国创造“重新发明马桶”计划推出以来，盖茨基金资助了近百项不同的创意。在过去四年，笔者见证了大部分方案的失败，也看到了一些巧妙的构思及有意义的进展，但类似亚历山大的发明的S型弯管水密封这样的关键技术的精彩进球还没有发生，比赛还在继续，还存在失败的风险。中国创新群体特别是与污水处理相关的环保企业和个人英才，是否有意愿此刻下场参赛并攻入关键致胜进球，考验着中国制造走向中国创造的决心及实力。
技术创新的力量难以想象，微软推出windows,计算机从象牙塔迅速普及到千家万户；苹果手机闪亮登场，摩托罗拉，诺基亚黯然谢幕；数码相机拔地而起，百年柯达轰然倒塌。在当前全球产业进入互联网+时代的大环境下，新产品从技术突破到引领市场主流的周期大为缩短，个人综合判断，盖茨马桶2.0 非常可能在未来2～3年突破技术瓶颈， 未来20年进入千家万户是一个大概率事件。
卫生统计全球40%的人如厕环境堪忧然而，在当今全球科技高度发达，物质水平极其丰富的今天，“便利而有尊严地如厕”这一人类基本的需求，并没有得到良好的解决。全球人口的40%，（大约25亿人口）使用的是非常简陋的厕所。
使用者不仅面临蝇飞蛆爬，臭味逼人的恶劣环境，更重要的问题是：粪便尿液排放/存储在庭前院后的化粪池或旱厕土坑中，与人们的日常生活环境及饮用水源缺乏有效隔离，这导致全球每年因为水源性传染病造成大约150万人死亡，其中多数是5岁以下的儿童。
如果你有幸成为全球60%使用水冲厕所的用户，现在你并不能长长地松一口气。
环境问题排泄物缺乏处理当你“方便”之后按下冲水开关，你知道的是：这些冲洗马桶的清水，裹挟着粪便尿液，在下水管网中与各种来源的污水汇聚之后最终流淌到水污水处理厂。但你也许不知道的事实是，这些污水并没有得到充分有效处理，而且这并不只是发生在中国，全球80%的污水没有得到适当处理，最终流入江河湖泊。所以你在新闻里看到过渤海赤潮，滇池水华，太湖蓝藻，也许更直接，你曾经感觉过自来水的异味。
厕所问题的严酷现实并非没有得到重视，几乎所有相关国家的政府及领导人，都表达过高度关注及大力支持；也不完全是资金短缺的原因，如印度政府，中国政府在此问题上投入巨大，联合国，世卫组织，许多慈善团体，一些西方富裕国家等等都曾慷慨解囊；但问题解决的进展非常有限。究其原因，缺乏适用的技术可能是关键因素。
不久前，习近平主席视察吉林倡导中国农村进行 “厕所革命”。那么，现有的厕所卫生体系最关键的缺点在哪里？什么样的技术进步才能称得上“厕所革命”？ 这个问题应该是个无标准答案的见仁见智问题。我们先看看盖茨基金的作法。
探路者“重新发明马桶”项目
2011年，美国比尔盖茨基金会旗下创新计划“探索大挑战”开启了 “创造下一代卫生设施”（后合并成进入）“重新发明马桶”项目，面向全球科学家，发明家征集大胆的创意，择优资助入选团队进行下一代厕所体系的研究开发。作为入选的中国挑战者，笔者希望在此分享自己4年来的所见及体会，供更多感兴趣的人士的参考。
“重新发明马桶”项目组织者认为，现有的“水冲马桶—公共污水管网—市政污水处理厂”体系中，最大的缺陷是公共污水管网，这是因为：
（a）公共污水管网利用水作为粪便淤泥的搬运载体，使用高程差作为污水流动的动力，这必然要求排污管直径粗大并埋置在高程最低的地下。这一本质需求使在居住分散，地势起伏，跨沟过渠，穿越已有建筑铺设污水管网的价格高昂，如果涉及需要谈判穿越私人领地，管网建设更加复杂缓慢。正是这个本质缺陷，使水冲马桶体系注定无法完全覆盖全球用户。
（b）公共污水管网将各种来源的污水不加（无法）区分地进行混合，使最终进入处理厂的污水成为总量巨大，成分复杂，污染物含量够高，但作为照片回收又浓度太低， 这样的污水在现有技术水平和运营成本下无法有效治理，自此我们能够理解为什么全球80%的污水在处理厂无法得到充分处理而排入江河湖海，最终造成环境恶化的严重后果
因此，“下一代卫生设施”必须脱离管网，“大挑战”项目为盖茨版“马桶2.0”设定了如下框架标准：
脱离管网的要求虽然避免了污水管网系统的缺点（a）和（b），但也带来很多的技术难度。首先，脱离管网意味着必须为坐便器/蹲便器配备一个污水存储及处理装置，考虑到其应用场合，其体积功耗都受到限制；其次，脱离管网还意味着需要人工转运处理后的照片化产品-例如有机肥料。考虑到人工转运的成本，必须加大回收转运的周期，而这又意味着必须将所含污水中的水分处理成为达到就地排放标准（或更高标准）的清洁水等等，在同时满足上述5项框架标准的限制条件下，装置的研发极具挑战性。
机遇和挑战中国制造具有一定优势
盖茨马桶2.0的核心创意是一个“脱离管线”的“污水原地处理器”，表面上看这个发明的受益群体是25亿贫困人口。但略加深入思索就会发现潜在的意义远不止于此。
（1）如果连粪便污水都能够在家庭内用“污水处理器”进行原地处理，水照片循环使用。那么家庭中的其它排水，（如洗衣机排水，洗浴排水）理当也能进行原地处理，循环使用
（2）如果家庭污水能进行原地处理，循环使用，这个技术很可能推广到餐馆饭店，中小污染企业，小型养殖场等面源污染的源头
如果（1）（2）成立，盖茨版马桶2.0对解决水照片短缺及水环境污染具有重要意义
厕所革命不仅将造福25亿缺乏基本卫生设施的贫困人民，由于面对全球每个个人不可或缺的共同需求，因而蕴藏着规模巨大的商机。特别有利的情况是：“下一代厕所”加工制造所需90%以上一定是普通机电产品。这需要上下游产业链配套完善和相当数量的人工劳动，在这一点上， 中国制造具有一定优势。
发展出路中国制造走向中国创造“重新发明马桶”计划推出以来，盖茨基金资助了近百项不同的创意。在过去四年，笔者见证了大部分方案的失败，也看到了一些巧妙的构思及有意义的进展，但类似亚历山大的发明的S型弯管水密封这样的关键技术的精彩进球还没有发生，比赛还在继续，还存在失败的风险。中国创新群体特别是与污水处理相关的环保企业和个人英才，是否有意愿此刻下场参赛并攻入关键致胜进球，考验着中国制造走向中国创造的决心及实力。
技术创新的力量难以想象，微软推出windows,计算机从象牙塔迅速普及到千家万户；苹果手机闪亮登场，摩托罗拉，诺基亚黯然谢幕；数码相机拔地而起，百年柯达轰然倒塌。在当前全球产业进入互联网+时代的大环境下，新产品从技术突破到引领市场主流的周期大为缩短，个人综合判断，盖茨马桶2.0 非常可能在未来2～3年突破技术瓶颈， 未来20年进入千家万户是一个大概率事件。
（文章作者：宁靖，北京旭日清风科技有限公司）
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