水处理器 纯化水制备系统

比尔·盖茨站在美国华盛顿的一台巨大的机器前，对着镜头抿了一口。“这是水。”他点点头，郑重确认。

在OP侧的沉淀池中，“原材料”首先燥。

这台机器是用来处理粪便的。这是2015年1月。为了宣传这款名为OmniProcessor（后被翻译为“通用处理器”，以下简称OP）的机器，盖茨还上了一档访谈节目，一口吞下，和主持人一起展示了“我真的喝不下了”。那个月，盖茨做了充分的努力。他在个人网站“GatesNotes”上通过动画解释了OP原理，这似乎“更快、更经济”。首先对粪便进行加热，实现“固液分离”，固体部分燃烧发电，使整机能源自给自足，液体经过过滤，达到饮用水标准。

第一个OP是由一家名为Janicki Bioenergy的美国公司（后来的“Sedron Technologies”）设计和制造的，但这个想法并没有在美国推广。作为OP的发起人，比尔及梅林达·盖茨基金会（以下简称“盖茨基金会”）的工作人员当时表示，发达国家现有的下水道设施不适合发展中国家，有必要为发展中国家开发更简单的卫生系统。

当时，联合国的一份报告估计，将10亿人产生的粪便转化为沼气理论上足够1000万至1800万个家庭使用。国际卫生组织还指出，在卫生状况不佳的地区，每投入1美元改善粪便处理系统，就可以节省4.3美元的医疗费用。

然而，纸上谈兵的新能源花了近7年时间才被引入现实。2021年11月，首款商用J-OP V2处理器在塞内加尔达喀尔郊外投产。

“第二代”OP

今年10月，在盖茨基金会的“巨大挑战”年会期间，该报记者在达喀尔参观了这款“第二代”OP。

非洲健康问题的一个特点是快速城市化。有研究指出，在全球化之下，许多非洲国家的食品价格倒挂，即进口食品比当地农作物便宜，当地传统农业正在消亡，年轻人从事农业没有前途，大量人口涌入城市谋生。没有下水道的城市只能草草挖一些化粪池来应对人口膨胀。

总有一种说法是“废物是一种放错地方的资源”，这在非洲城市拥挤的街道上尤其令人不快。一项新技术由一名美国原创设计师、一家中国制造商和一家非洲本土企业承担需要什么条件？

奥普会见非洲城市

非洲人口继续增长。根据联合国的数据，基于高出生率，1900年非洲有1.4亿人，2022年有14亿人，预计2050年将增加到25亿人，占当时全球人口的25%。但人口多并不意味着当地的经济发展就能得到保障。

至于塞内加尔，根据世界银行的数据，2020年，当地每名妇女平均生育4.45个孩子，这是自20世纪80年代以来当地生育率逐渐下降的结果。

在这种背景下，迅速建成的城市略显“狂野”。在达喀尔街头和总统府周边一两公里范围内，记者看到车水马龙、人流如织，不时能看到一辆“真实”的马车和车顶笼子里无助的羊群。当地企业Delvic承包了当地一些卫生设施的建设，并要求高管们谁来清理这些街头动物的粪便。他们笑着回答:“谁也不去。”

塞内加尔国家卫生办公室（以下简称ONAS）秘书长法图·莫克塔尔·法尔表示，塞内加尔政府正在努力达到联合国可持续发展目标6“清洁饮用水和卫生设施”的相关要求，因此对市政系统进行了改革。她称赞盖茨基金会援助的OP项目节水和发电，燃烧后的炉灰可以用来制造肥料，具有经济效益。

据德尔维克公司的高管说，选址的原因是它离达喀尔人口密集区不是那么远，而且它紧挨着污水处理厂，可以处理工厂产生的污泥。这样做的副作用是设备贬值很快，在海风中一天天生锈。

从2015年登陆塞内加尔的第一台OP“原型机”到2021年的第二代机器，ONAS净化和副产品部门主任阿卜杜拉耶·马洛·盖耶承认，这条路并不平坦。第一台原型机过滤的饮用水质量很好，炉灰也可以使用，但发电量只有预期的40%——第二代机修改了发电机的设计，现在“变得”自给自足。

面对达喀尔的粪便处理问题，他们尝试了其他技术。德尔维克承包的项目还包括OP旁边的污水处理厂，污水处理中将产生大量沼气。德尔维克目前的另一个重要项目是沼气回收，目标是覆盖污水处理厂80%的能源消耗。

他们放弃了城市化粪池来转化沼气。马洛解释说，这与达喀尔的城市结构有关。传统上，当化粪池满了时，居民会叫工人来挖粪肥。有些化粪池很大，一到五年才挖一次。沼气在此期间产生并挥发。

所以，他们把希望寄托在OP上。马洛说，除了第一代OP外，发电量也不如预期。起初，工人们从化粪池中挖出的“原材料”并不理想，里面混有大量沙子。在预处理阶段，他们增加了一个看似简单的过滤器来解决这一问题——但这意味着这些混合垃圾的处理成本，“我们必须买单。”

为了防止达喀尔居民将垃圾扔进化粪池，ONAS作为政府部门开展了专门的宣传活动、广播问答和焦点小组讨论。

作为达喀尔市政项目的承包商，德尔维克公司的一名高管Bassirou Rousow形容该公司的账目紧张，毛利率为8%，除去税费后这不是一家盈利的企业。

据报道，作为市政改革的一部分，他们提高了工厂工人的待遇，并在一开始就购买了保险，试图以良好的工作环境改变他们平时低效的工作方式。一些折旧设备需要翻新。他们不禁抱怨达喀尔的高价。相比之下，居民支付的除污费用有多低-折算下来，一立方米粪便只需支付不到0.5美元，“世界上最低的”，这还不够在当地购买一瓶水。挖粪车和运输司机属于其他企业，德尔维克对他们没有管理权。作为后端加工公司，Delvic希望提高价格。

让OP产生足够的收入，这是他们迫切的现实需求。

然而，德尔维克也表示相信ONAS将继续与他们合作，因为它看到了更新技术后的盈利前景。

站在OP投下的阴影中，Sow开始想象，如果在人口快速增长的情况下，OP的规模能小一点就更好了。根据Sedron Technologies在官方网站上的数据，第一个OP在塞内加尔的第一年处理了700吨粪便，而Sow表示，第二代OP的处理能力约为该数字的两倍。“对于一些小城市来说，这个规模太大了。”理想情况下，应该为其他没有下水道的城市建造一个人口更多的小城市和第二个城市。

中国的出口和内销。

作为盖茨基金会在中国的合作伙伴之一，北京二七机车工业有限公司在2021年仅用4个月就完成了这台“第二代”OP的组装。

达喀尔街头的中国痕迹，据中国超市的店员介绍，中国大部分人来自路桥公司。

该公司副总经理陈赵辉告诉记者，作为一家参与改进的制造商，让OP变得更“便携”仍是意料之外的事情，更希望它在面对不同热值的粪便和各种杂质时更稳定、适应性更好:“想着改装，说白了，就像想在走好之前跑一跑。”

此前，在美国第一辆OP的基础上，二七机车进行了自动化和模块化改装，并在安徽省蚌埠市五河县建造了一辆中国版OP，但其功能略有不同。用于处理当地污水处理厂后端污泥，并于2021年8月投入使用。

陈承认，由于现实条件的限制，尽管OP项目的追求之一是卫生和100%杀灭粪便中的病原体，但一些国内工业设计在非洲项目中尚未实现。例如，中国版OP自动进料，工人尽量不接触前端的粪便和后端的炉灰。在非洲，粪便在非洲的烈日下晒干，然后由挖掘机挖出，由翻斗车送到OP。灰烬应该是用分离器从焚烧炉中取出的，非洲项目的效果不好，可能需要拿塑料袋来取。

遗憾的原因之一是非洲的工业设施薄弱。陈回忆说，在非洲组装OP是一项艰苦的工作。从美国运来了三四十个集装箱，中国方面需要再找一些零部件，但具体情况要到非洲当地开箱后才能得知。当他们到达当地时，他们发现一些特殊尺寸的零件无法购买，团队需要在塞内加尔的海边用钢板手工制作。焊工和铆工很少，当OP运行时，它需要的消防员更少，因此需要在现场进行培训。

最初，在看好欧普科技后，盖茨基金会在亚洲寻找合作伙伴，选定的一家是二七机车，另一家是印度公司，但后者没有做。二七机车的传统产品是铁路配套设备，包括钢轨打磨车和路基处理车。他们以前不是环保设备企业，他们希望实现业务多元化。

对于盖茨基金会为何选择二七机车，陈赵辉表示，一个原因是工厂在北京，便于沟通，另一个原因是列车设备的建设需要很大的空间，也适合大型环保设备的调试。盖茨基金会的代表前来参观，当他们看到它时感到非常震惊。

合作开始后，有“巨大的压力”。为了改造，二七机车一家一家拜访国内设备供应商，各种部件都要专门制造。

他们工作的初心是看好欧普的技术理念。陈介绍，目前国内干化焚烧处理污泥的设备不多。为了稳定焚烧，各种污泥处理工艺包括添加煤和加油。OP的焚烧炉使用天然气预热，并在粪便中添加石英砂，排放量低。

他直言，在中国将这项技术应用于粪便处理存在一定的障碍。原因与非洲合作伙伴类似，也是“收集难”:“一些社区的化粪池和公共厕所需要用粪车收集。”从锅炉技术来说，处理污水后端的污泥和处理粪便没有太大区别。然而，中国许多大型水产养殖企业都有自己的想法，有的想发酵堆肥，有的用它作为牲畜就地的垫料。

相比之下，OP的优点是气味较小，卫生压力较小。“1000多度，什么都烧焦了。”

“脑洞”的落地过程

2011年，盖茨基金会发起“厕所创新”挑战，希望全球科研人员提出一些可能性，试图实现:清除人类排泄物中的细菌，回收能源、纯净水和营养等有用物质；独立运行，无需额外的供水、供电和下水管道；用户日均支出控制在0.5美元以内；可以在贫困地区可持续发展；发达国家和发展中国家和地区的居民都愿意使用它。

这一“巨大的挑战”激发了许多提案，其中一些乍一看是“脑洞”。

达喀尔街头的马车

例如，在2021年，该基金会发表了一份文件，回顾了这一“巨大挑战”的十年，提到了三项已投入商业化的发明。除了OP，瑞士公司Helbling的产品是在浴室里放一个马桶，看起来就像一般的马桶一样，只是它有一个很大的“靠背”——粪便中的水在背部机器中被分离并重新使用，固体部分被加热到160度并变成小块；英国克兰菲尔德大学的发明更为激进，他们试图在家庭卫生设施中设置一个带有发电机的焚烧炉，“这可能会产生多余的能量为手机充电”。

显然，成为这个奇妙想法的后端制作人需要一些勇气。2011年，这项“大挑战”的一等奖授予了加州理工学院的团队。面对“固液分离”，研究团队提出了在污水中放置两个电极的想法，首先将水电解成氢气和氧气，然后将其回收。

这项技术后来由中国企业宜兴艾克森生态环卫设备有限公司开发。该公司董事长周小康回忆说，当他参加盖茨基金会的活动并了解到这一想法时，没有原型展示，只是一个概念-在聊天后，其他公司的代表非常担心。这种概念有许多明显的弱点，例如成本高，电解水需要贵金属作为电极并频繁更换，以及公共厕所被理解为低端部件，用户和维护者的素质较低。用户会把各种垃圾扔进去，公司也不太可能请高级技术工人进行日常维护。高科技似乎进不了厕所。

周小康还可以举出更多厕所“堵”的实际问题。例如，粪肥的份额很复杂，有时不可预测。在这个行业待久了，他会了解到一些外人无法想象的痛点。例如，人们总是习惯在公园的公共厕所里小便，但建筑工地一侧的公共厕所总是收集大量粪便——双方不能使用同一套设备。但他仍然认识到加州理工学院“电解水”的想法是高科技的，并希望参与其中。

回想起来，周小康说，他刚开始沿着这条道路开发新设备时，他“相当担心”:“每个人都对我抱有很大的期望，对吗？我总觉得这个事情做不成了。”

在这种情况下，另一方面，盖茨基金会的代表表示“（成功的）可能性本来就很小”，这让他松了一口气，让这些研究有了更大的容错率。盖茨基金会提供了一些研究费用来监督进展，但没有提到“接受”。

如果说周小康的公司有什么突破，按照他的说法，科学就是从简单到复杂。“我们把复杂的变回简单的”。这么说似乎并不稀奇。阿克森公司在电解水之前增加了一个类似于传统化粪池的预处理。首先，分离一些水以降低电解压力。维护的人工问题由互联网解决，用户可以远程监控厕所的情况并指导现场工人进行维护。这样，在2014年，第一个为200人设计的原型将花费50万人民币，而现在一个同样大小的公共厕所的成本是26，000美元。他在塞内加尔和南非获得订单。

他很少关注国内市场。周小康坦言，由于一些景区或偏远地区卫生系统的需求，往往只需要几个公厕，不像非洲可能需要几十个或几百个，具有规模效应。

他的合作伙伴盖茨基金会在官网展示了他的产品登陆中国的图片。周小康解释说，那是在江苏省一所校园的操场上。操场白天用于教学，晚上向居民开放。公厕最好能“就地消化”，有其使用场景。