无下水道厕所安全及性能测试国际标准ISO 30500解读

李子富，邱婷婷，吴 昊，许雯佳，程世昆，金 璠

（1.北京科技大学，北京 100083；2.上海市环境工程设计科学研究院有限公司，上海 200232；3.北京蓝洁士科技发展有限公司，北京 100044）

0 引言

根据联合国机构公布的最新数据，2020 年全球仍有36 亿人口缺乏排泄物安全处理处置的卫生厕所，其中19 亿人口甚至没有基本的卫生厕所，4.94 亿人口仍然以露天大小便为主［1］。厕所的“卫生”是指厕屋有门、墙、顶，室内清洁并能基本保持无异味，粪便可以在暂存、就地处理或异地处理后，有效降低粪便中致病因子的传播，达到粪便无害化的要求；卫生厕所的“安全”则是卫生厕所设施可以防止水污染，切断水致疾病传播，改善公众健康和生活质量。从字面上讲，无下水道厕所泛指不连接下水道的所有厕所，早期的无下水道厕所主要是简易的坑厕和旱厕，无法达到无害化处理的要求。随着人民生活水平的提高，无下水道厕所也趋于系统化和资源化，例如粪污处理一体化的厕所系统和资源化的堆肥厕所。

安全管理的卫生厕所指厕所排泄物能够进行安全的处理和处置，不合格的卫生设施和受到污染的水也与霍乱、痢疾、甲肝、伤寒等疾病的传播有关。为了给安全管理的厕所提供统一的评价标准，国际标准化组织（ISO）于2016 年批准同意成立了无下水道厕所安全及性能测试国际标准编制技术委员会，标准编制委员会成员国有46个，编制委员会专家分别来自于工业界、政府部门、研究机构和非政府组织等［2］。中国是该标准编制的参加成员单位，笔者作为中国编委会代表参加了该标准的编制。中国的厕所问题已引起国家领导人和中央政府的高度重视，通过“厕所革命”行动计划，中国农村卫生厕所及无害化卫生厕所普及率稳步上升［3］。但是，要实现人人享有安全卫生厕所的目标还有很长的路要走，尤其是在我国缺水、高寒等极端气候地区或基础设施建设不完善的地区，传统水冲式厕所应用受限，而无下水道卫生厕所不需要连接下水道或排水管网系统便能使用，满足卫生需求。因此学习和了解该标准并将其应用于无下水道户用厕所和公共厕所系统安全性能的评估，将会进一步推动厕所技术的进步和安全卫生厕所的普及。

1 编制无下水道厕所安全及性能测试国际标准的依据

本标准主要以国际标准化组织的标准、国际电工学会的标准、美国环保署的测试方法、世界卫生组织的水质标准等作为编制依据，主要参考标准如下，凡是标注日期的标准表明所注日期的版本适用于本标准，而凡是没有标注日期的标准，其最新版本（包括所有修改单）适用于本标准。

1）国际标准化组织，ISO 20816-1 机械振动-机械振动的测量和评估第1 部分：概述；

2）国际标准化组织，ISO/IEC 17065：2012 合格评定-有关机构认证产品、工艺和服务的要求；

3）国际电工委员会，IEC 60942：2017 电声学-声音校准器；

4）国际电工委员会，IEC 61260-1：2014 电声学-分倍频程和频程频带滤波器第1 部分：规格；

5）国际电工委员会，IEC 61672-1：2013 电声学-声级计第1 部分：规格；

6）欧洲标准化委员会，EN 997：2012 带存水弯的座便器和座便器套件；

7）欧洲标准化委员会，EN 13725：2003 空气质量-通过动态嗅觉测定法测定气味浓度；

8）美国环保署，EPA 方法1A 用于带有小排气管和通风管的固定污染源的样本和速度导线；

9）美国国家卫生基金会/美国国家标准协会，NSF/ANSI 41：2011 非液体渗透处理系统；

10）世界卫生组织，饮用水水质指南第4 版。

本标准依据上述国际上比较权威的相关标准，制定了设备质量、噪声、空气质量、水质等控制指标，有利于标准的实施和推广应用。

2 编制无下水道厕所安全及性能测试国际标准的目的

全球约有19 亿人无法获得基本卫生服务，没有粪污安全管理的卫生厕所，联合国在新的可持续发展目标（Sustainable Development Goals，SDCs）中确定了到2030 年要确保所有人享有卫生设施，实现厕所设施的安全管理，保证人类排泄物得到妥善处理和处置。ISO 30500 标准提供了厕所卫生系统实现环境保护目标所需要的技术要求、测试方法和可持续性注意事项，在其所支持的卫生系统中，前端负责收集、输送特定的输入物，后端充分处理输入物，最终保证固体、液体和气体输出物可以安全再利用或直接排放。

编制本标准的目的是针对现有无下水道厕所系统和未来研发的厕所系统从设计和测试方面制定相关的安全和性能指标，以促使厕所系统满足人类排泄物安全管理的要求，为联合国的可持续发展目标SDGs 提供支持。另外，由于ISO 的公信力，该标准受到国际的公认，应用该标准有助于为生产商和政府节省时间和资源、提高用户对产品的信心、提高在需要的地方生产和部署该技术的能力，帮助用户获得有尊严、可靠、安全、卫生、无异味的体验，帮助在地下管道和电力设施不完备的地区开发更好的厕所。因此，本标准的主要目的包括：

1）保护公共健康、环境；

2）确保政府、公司、用户得到安全、有效和可靠的厕所系统；

3）促进满足本标准要求的厕所装备的推广应用；

4）激励技术创新，以满足未来发展的需求；

5）避免重复研发工作。

3 无下水道厕所系统定义

本标准范围内的无下水道厕所系统是基于预制集成的处理装置，包括前端单元（厕所或便器）和后端单元（处理设施），如图1 所示。无下水道厕所是指在没有城市下水道可以排水、没有城市供水管网供水、也没有城市供电电网供电的条件下能够正常使用的厕所。

图1 无下水道排放厕所系统示意Figure 1 Schematic diagram of the non-sewered sanitation system

前端单元是指小便器、蹲便器、坐便器，冲厕方式包括传统水冲洗、舀水冲洗、无水冲洗或者利用机械作用的微水冲洗和无水冲便器，冲厕方式也可能包括尿液分集单元如尿液分集水冲厕所、尿液分集无水冲厕所等。后端单元主要是指处理部分，包括物理、化学和生物处理单元工艺（如厌氧发酵反应器、燃烧反应器、电化学处理反应器、膜处理反应器等），后端处理单元可以采用1 种工艺，也可以采用多种工艺组合方式。图1 中的输入物料主要是指人类粪尿排泄物，也可包括其他物料，而输出物料包括固体产物、液态产物、气体产物以及附带的异味和噪声。

在合理设计和使用无下水道卫生厕所的情况下，一般前端单元能够完成对粪污的收集和输送，厕所能否实现无害化和资源化，关键是后端的处理单元能否将前端输送来的污物处理达标。传统下水道卫生系统由于排水管网的高昂投资使很多经济落后地区望而却步，尤其是广大农村地区，其运行消耗的费用主要来自于处理单元的定期维护、输出物料转移和污垢清洗。

4 ISO 标准的指标体系

本标准详细规定了无下水道厕所系统设计和测试的安全及性能要求，污物经符合本标准要求的卫生系统处理后将不含细菌、病毒和其他有害病原体，从而保护人类和饮用水等宝贵资源，消除致病疾病暴发的可能，促进经济、社会和环境的可持续发展。

厕所系统设计应确保用户按照生产厂家要求的方式安全使用，系统设计和产品应确保不识字或识字不多的使用者能够安全地使用系统前端厕所部分，同时没有专业技术知识的用户能根据生产厂家要求进行日常维护。

厕所系统应能够至少处理人类的粪便、尿液、经血、呕吐物、冲厕水、肛门清洁液、厕纸及其他人体排出的液体/固体物质，生产厂家也可能会列出其他类型的可联合处理的物料。

系统在确保按照生产商的说明书进行使用和维修条件下，可在生产商规定的系统负荷或使用频率下至少运行10 a。

4.1 厕所产品安全性能设计要求

在进行厕所系统性能认证时，首先对提供的文件进行审核，主要包括厕所产品的一般技术信息、一般安全资料、过程设计安全资料、材料安全资料、机电设备安全资料、用户界面体验安全性资料、维护设计资料、产品使用寿命资料等方面的审核。

4.2 厕所产品安全性能测试要求

安全性能测试要求包括实验室测试和现场测试两部分。

实验室测试包括泄漏测试如水封性和气密性测试、加载测试、机械性能测试、环境参数测试如低温和高温条件下产品运行性能测试、影响人的健康参数测试、气体产物排放浓度和成分测试、噪声强度测试、异味成分和浓度测试、电气安全性能测试等。

现场测试主要包括厕所系统运行可靠性测试、排放产物的环境指标测试、影响人的健康参数测试如致病微生物（细菌、肠道原生动物、寄生虫、病毒等）指标测试等。

针对不同的厕所系统可以分为3 种类型：①第一类厕所，前端单元为1 个便器，后端单元的处理部分没有生物处理；②第二类厕所，前端单元为1个便器，后端单元的处理部分包括1 个或多个生物处理工艺；③第三类厕所，前端单元包括多个便器。

不同类型厕所系统的实验测试要求也不相同，主要要求如下：①第一类厕所，须进行实验室试验，且进行不少于30 d 的现场测试试验；②第二类厕所，须进行实验室试验，且进行不少于5 个月的现场测试试验；③第三类厕所，须进行实验室试验，且进行不少于5 个月的现场测试试验，根据便器数量确定相应的测试试验（前端便器数量为2～5 时，需要进行不少于2 个便器的测试试验；前端便器数量大于5 时，需要进行不少于3个便器的测试试验）。

4.3 产品性能认证程序

无下水道厕所系统产品认证程序包括文件审核、实验室测试试验、现场测试试验、产品认证过程，如图2 所示。

图2 无下水道厕所系统产品认证程序和测试要求［2］Figure 2 Product certification procedures and testing requirements for a non-sewered sanitation system［2］

4.3.1 文件审核

文件审核部分主要包括以下几方面：总的技术资料审核、系统总的安全审核、过程设计安全审核、材料安全审核、机电部件安全审核、用户界面体验审核、系统维护设计审核、可持续性审核。

通过产品生产企业提供的文件，主要审核厕所系统可以处理的物料、处理能力、设计年限、火灾与防爆保护、结构完整性、部件性能、密封部件安全性、方便表面清洁、材料阻燃性、化学或生物制剂添加的安全性、连接部件可靠性、电气电子部件可靠性、高低温表面的极端温度、标识清晰度、使用舒适度、易操作性、易清洁性等。其中系统维护设计审核，需要审核系统维护工作的频度及复杂度、维护工作是否方便开展、是否需要特殊的工具和设备、是否提供使用手册以及使用手册是否清楚完整、系统安装和运输是否方便等。系统的可持续审核主要包括系统是否需要补充营养物质（如氮、磷、钾）、是否需要补水、是否有能耗、是否生产能源以及全生命周期评估分析等。

4.3.2 实验室测试

实验室测试涉及加载形式、机械要求、环境技术参数、健康参数、室内外空气质量参数、声学参数、气味参数、电器参数等内容。

实验室测试审核部分包括测试试验方案设计、正常情况投加物料测试试验、特殊情况物料投加测试试验、人粪隔离效果、清空组件性能、防滑绊跌部件、运动部件的密封性、处理物料的控制参数测试（包括有机物、总固体、氮磷含量、pH 等）、健康参数测试（包括致病菌、寄生虫、原生动物、病毒）、空气质量参数测试（包括室内及室外周边）、噪声参数测试、气味参数测试、控制系统测试以及系统中断后电器系统释放的剩余能量等。

针对实验室系统安全和性能测试，无下水道厕所安全及性能测试国际标准给出了测试程序。如表1 所示，不考虑测试准备时间，完成实验室完整的测试至少需要32 d。

表1 实验室测试程序［2］Table 1 Laboratory test procedures［2］

4.3.3 现场测试

现场性能测试包括环境性能参数和卫生学参数两部分。现场测试采用定型生产的产品，通过实际使用测试正常使用过程中的环境技术参数和健康参数，并通过测试参数分析确认系统是否满足要求。目前，环境性能参数规定较为宽泛，与我国的污水排放标准、大气污染物排放标准等还未衔接。卫生学参数主要依据国际上采用的噬菌体等指标，我国还没有相关的测试标准。在转为国家标准时需要与我国国情相符。

5 ISO 标准与我国农村户厕标准对比分析及面临的挑战

无下水道厕所主要在一些远离城市排水系统的地区使用，如农村、城市远郊区、旅游景点等。针对农村厕所管理，2012 年我国颁布了GB 19379—2012 农村户厕卫生规范，其中的卫生标准值包括9 项［4］；2021 年颁布的GB/T 17217—2021公共厕所卫生规范中的卫生标准值包括8 项［5］；ISO 30500 提出了气、液、固、噪声、异味5 类卫生标准值共计45 项。3 个标准的具体标准指标值见表2～表4。该国际标准在无下水道厕所性能评价方面的卫生指标设计更加精细和具体，而我国的农村户厕和城市公厕的标准规范只是较为笼统地对视觉、卫生、嗅觉、气味和微生物做了限制。相比之下，ISO 30500 对无下水道卫生厕所的卫生指标设计更加系统、全面。总体来说，按照该国际标准要求的卫生学指标控制能够为如厕者提供一个舒适、卫生、安全的如厕环境，同时能够控制厕所产生的污染，更好地保护环境。

表2 GB 19379—2012 的厕所卫生指标Table 2 Toilet sanitation related indexes of GB 19379—2012

表3 GB/T 17217—2021 的厕所卫生指标Table 3 Toilet sanitation related indexes of GB/T 17217—2021

表4 ISO 30500 的厕所卫生指标Table 4 Toilet sanitation related indexes of ISO 30500

ISO 30500 是国际标准化组织颁布的第1 个无下水道厕所性能认证标准，测试分析参数多，有些参数的分析我国还没有测试标准，如病毒相关指标测试等。该标准包含无下水道卫生厕所系统的安全性、功能性、可用性、可靠性和可维护性的标准，可为开发技术成熟和安全的卫生设施提供全面的要求和建议，为开发者设计未来的卫生设施提供指导，并最终能帮助他们作为认证产品上市［6］。该标准自2018 年起在国际专家范围内展开了讨论，自2020 年起已被印度、南非等地正式启用为国家标准，由政府全面推广和实施，也已被我国纳入了国家标准计划，并完成征求意见稿，正在审查中。

目前，我国农村中适合户厕和无害化卫生厕所的GB 19379—2012 和适合公共厕所的GB/T 17217—2021 在卫生指标方面尚有待提高，而GB/T 18092—2008 免水冲卫生厕所并未从环保指标上提出要求，还尚未出台关于无下水道卫生厕所的国家标准。此外，文化和旅游部曾发布旅游行业标准LB/T 071—2019 可持续无下水道旅游厕所基本要求［7］、生态环境部曾发布生态环境标准HJ 1160—2021 环境标志产品技术要求无下水道卫生系统［8］，都是依据ISO 30500 进行编制。因此，我国需逐步完善标准体系，以便该标准能够用于我国无下水道厕所的认证，提高无下水道厕所技术的水平和标准要求。

6 结论和展望

无下水道厕所安全及性能测试国际标准ISO 30500 是一个指导性标准，不是针对具体的特定厕所产品。因此本标准的制定，鼓励现有厕所产品生产厂家对照该标准不断进行已有厕所系统的改善和提高，同时也鼓励具有研发能力的机构和企业进行技术创新，开发出新的厕所产品，满足本标准的要求，为全球没有享有卫生安全厕所设施的人们提供解决方案，为实现联合国提出的可持续发展目标中关于卫生厕所的目标作出贡献。为满足联合国提出的粪污安全管理的厕所系统要求，我国农村厕所必须从现有的卫生厕所及卫生无害化厕所改造转化为满足粪污安全管理的卫生厕所。同时该标准的宣贯和国家标准的采标工作将是该标准在我国实施的重要举措，需要积极推进。这对于我国厕所升级改造和农村厕所革命将起到积极的促进作用。

致谢：感谢国家重点研发计划项目（2019YFC 0408700 和2018YFC1903206）、全国城镇环境卫生标准化技术委员会、国家标准化管理委员会等对于参与该标准编写的大力支持，同时对比尔及梅琳达•盖茨基金会对于该标准的立项和积极推进表示感谢。