根据2007年国务院颁布的《大型群众性活动安全管理条例》^[5]的分类，本研究所针对的聚集性活动是指由法人或者其他组织举办，每场次预计参加人数达到1 000人以上的大型群众性活动 (如体育赛事、文艺演出等非日常举办的活动) ，根据人流量 (参与人数：x) 的不同可分为小型聚集性活动 (1 000人≤x<5 000人) 和大型聚集性活动 (x≥5 000人) 。

聚集性活动种类繁多，类型复杂，不同情景中需要的应急厕所功能和特点具有差异性。在人员集中的固定场所 (如频繁承接各类体育赛事和演唱会的体育场馆) 举办的聚集性活动，会不定期地受到巨大人流量的冲击。其中的应急厕所需要有良好的市政设施 (管网、集中式处理系统等) 作基础，或以先进的处理技术 (浓缩、循环利用等) 作支撑，以便于迅速、安全地处理大量的粪污。有些聚集性活动在举办时则没有固定的场所，比如活动范围较广、人员分散的城市马拉松，若提前设置好数量足够的固定厕所会耗费大量成本。而且，由于马拉松举办间隔较长，会在平日出现大量厕所空置的现象。因此，这类聚集性活动则要求应急厕所具有较高的灵活性、移动性，强调使用时的便利性、私密性和使用后的清洁存储、安全运输和处理。也有些聚集性活动的人流量波动较大，如常在节假日承接大量游客的展会，在建设这类活动中的应急厕所时，不仅要考虑满足高峰时期的人流量需求，也要考虑在人流低峰期减少不必要的运营支出。

根据聚集性活动定义中具有的短时、人员密集的特点，不同情景中需要的应急厕所的功能和特点也具有一致性。2019年爆发的新冠疫情凸显了对排泄物进行消毒管理的重要性。钟南山、李兰娟院士团队分别从新冠肺炎患者的粪便样本中分离出了新型冠状病毒，这一发现也证实了排出的粪便中的确存在活病毒^[6]，新冠病毒可以在人体胃肠系统中增值，具有粪口传播的风险^[7]。相比于日常生活，聚集性活动中人员流动性大，这加快了病菌传播的速度，粪污的安全处理与处置更为重要。由于部分聚集性活动性质较为灵活，一般需要无下水道系统介入。无下水道卫生系统通过对现有的应急厕所进行技术创新改造，使其可以通过自身处理系统实现粪便管理与离网运行^[8]。系统前端是用户界面 (便池、马桶等) ，后端处理技术包括生物、物理和化学等单元处理 (厌氧消化、电化学消毒、焚烧等) 。无下水道卫生系统能够满足聚集性活动举办灵活的特点，更能够通过对粪便进行安全处理、运输与处置以及隔离地下水等措施，防止病菌的粪口传播问题^[9]。

本研究选取了一些有代表性的应急厕所技术，根据应急程度的高低分为3类，通过对各技术的性能进行比较分析，归纳出典型的处理模式，以便于和各类型的聚集性活动情景进行初步适配，具体技术特点见表1。

表1中列举了坑式厕所、UD厕所、移动式粪便消毒厕所和打包厕所4种典型的高应急性厕所技术。它们都具有建造方便、成本偏低、源头处理方式简易和使用舒适度偏低的特点。

1) 坑式厕所。坑式厕所是最常见的无下水道卫生系统，以简易坑厕的变化形式沟渠厕所和钻孔厕所为典型模式^[11,22]，沟渠厕所和钻孔厕所的结构如图1所示。作为一种简易的无下水道卫生系统，坑式厕所仅仅具有排泄物的收集、处置 (就地填埋) 功能。地下水污染是钻孔厕所容易引发的一个问题，目前仍可以在墨西哥的农村地区见到大量钻孔厕所的应用^[23]。坑式厕所适用于不具有成熟的集中式排水管网系统，偶尔举办临时性小型聚集性活动的村镇地区。

2) 便携式粪尿分集厕所。便携式粪尿分集(urine-diverting，UD)厕所是在越南农村地区开发的UD干式厕所^[24]和发达国家用于露营的UD无水厕所基础上开发的。UD厕所由塑料纸板制成，便于运输和储存^[12]。UD厕所具有建造简便、使用清洁和成本低廉的特点，但它不具备足够的粪污储存容量，频繁运输又会消耗大量的财力。因此，该厕所技术不便于在缺乏管网连接能力的大型聚集性活动中使用。而且，通过塑料纸板制造的简易厕所，导致了它容易损坏的特点，因此UD厕所仅适用于举办频繁且使用频次不高的小型聚集性活动中。

3) 移动式粪便消毒厕所。图2是一种移动式粪便消毒厕所的示意图^[11]。移动式粪便消毒厕所的技术较成熟，已有多种产品用于露营等家庭活动中^[22]。基于移动式粪便消毒厕所不需挖坑、运输灵活、便于迅速投入使用和粪污能够被很好地控制隔离的特点，它也可以在一些聚集性活动中作为应急厕所使用。但是，它的运营成本较高，需要频繁进行粪污的清空和运输，不便于长期使用。

4) 打包厕所。图3是打包厕所的粪便运输流程，打包机将排泄物打包封口后，运送并储存于集装箱内，再进行外运^[13]。打包密封技术能够通过集装箱运输的方式对粪便进行密封运输，对环境影响较小^[25]，大大减少了疾病传播的概率。而且，打包厕所的建造对于环境条件的要求不高，使用过程不需水，装置简单易检修，适用于大部分地区。

表1中列举了蠕虫厕所、真空厕所、免水可冲厕所和电化学厕所4种典型的中应急性厕所技术。相比于低应急性厕所，它们往往需要更多的建造成本，但具有更高的使用清洁度和舒适度。

1) 蠕虫厕所。蠕虫厕所^[11,15]是指排泄物通过管道排入蠕虫层，形成蚯蚓堆肥，流出物通过排水层渗入土壤的应急厕所技术。图4是蠕虫厕所的示意图。蠕虫厕所具有资源利用率高、可持续性强、产物安全和运营成本低的特点，适于在频繁举办的小型聚集性活动中使用。

2) 真空厕所。真空排污系统作为一项成熟的技术已在全世界许多发达国家和地区大范围应用，真空厕所由负压管道两端的压力梯度驱动，通过气压差将便器内的排泄物吸入管道内。图5是普通水冲厕所和真空厕所的对比图。真空厕所对于防止病菌飞沫传播有着突出的优势^[16-17]。但是，真空厕所的基建投资成本较高，真空度也会提升冲水噪声而降低使用舒适度^[26]。

3) 电化学厕所。近年来，电化学(electrochemical, EC)消毒被认为是一种分散式废水处理的可行方法。有研究发现，EC消毒能够对各种水基质中的80种微生物病原体进行广谱消毒^[27-28]，并且EC系统有由太阳能供电的潜力^[29]。EC技术可以和移动式厕所结合，形成一套资源回用率高的前端便器-后端厌氧发酵-EC处理系统^[30]，可以实现较高的资源利用率和较好的消毒效果。

4) 免水可冲厕所。免水可冲厕所不需水，能够利用收集的尿液冲洗粪便。图6为免水可冲厕所示意图^[18]，已在第29届奥运会中应用的免水可冲厕所具有节水、后期清运成本低、能耗低、负荷能力强、易搭建等优点，适合应用于资源化要求较高但举办频次较低的大型活动中^[31]。

表1中列举了纳米膜厕所、干化焚烧厕所和等离子驱动气化厕所3种典型的低应急性厕所技术。目前，大部分低应急性厕所技术仍在研发中。比起厕具本身，低应急性厕所往往具有更加完整、独立的能源循环系统，能够更好地利用聚集性活动中短时产生大量粪污的特点产能，这也代表着未来应急厕所的重要发展方向。

1) 纳米膜厕所。PARKER等^[19]开发的一种纳米膜厕所，能够利用纳米膜从上清液中回收水，从固体废物中回收能量，在不依赖大量外部能源或水资源的情况下实现粪污的原位处理。厕所使用电池供能，厕所系统的最终产物可以用来发电。纳米膜厕所对技术水平的要求较高，能够实现完整的能源循环链和较高的资源回收效率^[32]。

2) 干化焚烧厕所。STOKES等^[20]开发的一种能量循环利用的干化焚烧厕所，通过以下步骤运行：1) 固液分离；2) 固体废物干燥固定；3) 固体废物燃烧和液体废物消毒。该系统不需要外部能源，可以将粪污转化为燃料，部分余热被散热器收集，通过热电设备的转换，为系统提供电能^[3]。同时，高温处理能够杀灭粪污中的病原微生物，切断疾病传染的途径^[33]。能量的完全循环利用是干化焚烧厕所系统的一大优势，然而系统的运行需要充足的物料供给。

3) 等离子驱动气化厕所。图7是一种依托等离子体驱动气化技术的厕所粪污处理系统流程图，能够实现完全的能量循环^[21]。这一技术实现了完全的系统独立，不需要外接电力设施和污水管道。等离子驱动气化系统的独立性使得自身不需要向外界输送、倾倒或处理任何废物，对资源的回收利用大大降低了运营成本，但该系统的基建费用较高。

聚集性活动中应急厕所全流程分析如图8所示。在厕所粪污处理的源头、过程和末端中，各自具有不同的处理侧重点。在源头，一般需要对粪污进行消毒灭菌和减量化处理以减轻后续处理系统的负担。随后，根据是否连接下水管网对处理过程进行区分。最后，对粪污进行资源化利用或直排处理。

聚集性活动中厕所系统选择的几个重要影响因素主要有活动规模、活动频次、活动范围和是否连接下水管网4点。一方面，可以根据末端的处理方法将粪污处理方法分为直排和资源化处理2类。大规模聚集性活动常常伴随着大量的粪污产生，而对大量的粪污进行集中处理可以基本抵消资源化设施的成本投入，甚至带来利润。因此，规模较大的聚集性活动产生的粪污更适合进行资源化处理。另一方面，又可以根据粪污运输距离将粪污处理方法分为原位和异位2类。异位处理的方式相对更加灵活。然而，较高的粪污运输成本限制了异位处理的长期应用，使其更适用于举办频次较低的聚集性活动。此外，活动范围和是否连接下水管网的因素也能够通过影响粪污处理的成本，从而影响处理模式的选择。适用于聚集性活动中的厕所系统模式可以归纳为5种，分别是：1) 下水道混合处理模式；2) 稳定化-原位直排模式；3) 稳定化-异位直排模式；4) 浓缩-原位资源化模式；5) 浓缩-异位资源化模式。

下水道混合处理模式即为粪污经由下水道运输至市政污水处理厂进行污水混合处理的模式。作为5种厕所系统模式中唯一的下水道系统，在具备市政管网连接的条件下适用于大多数聚集性活动中。虽然下水道混合处理模式较为便捷、安全，但局限性较大，应用需要具有完整的前期基建基础。由于下水道系统灵活度较低、资源利用率较差，常规的下水道混合处理模式往往难以充分满足日益灵活、大型的聚集性活动需求，比较适用于对环境清洁性要求偏高，地点固定且举办频繁的大型聚集性活动中。

稳定化-原位直排模式指的是，粪污产生后不进行转移或输送，而在原地进行稳定化处理后直接排放的模式。稳定化-原位直排属于无下水道厕所系统中最为简易的一种模式，仅仅保留了对粪污的基础清洁和安全处置过程。如沟渠厕所和钻孔厕所系统就是典型的原位稳定化-直排模式，往往通过在粪污上方人工放置覆土的方式以起到隔绝气味、减少污染的作用，实现初步的稳定化^[11]。它们可以在短时间内快速构建，但其坑式构造易使地下水被污染，需要较为频繁的监督维护^[10]。此外，由于该模式下的粪污不向外输送，直接在源头处理和处置，而厕所的容量有限，最终能承接的粪污量很低。因此，坑式厕所适用于不具有成熟的集中式排水管网系统，对厕所设施的应急需求较高的小型聚集性活动中。

稳定化-异位直排模式指的是，粪污产生后转移或输送至外部处理设施进行稳定化处理后直接排放的模式。稳定化-异位直排模式下的厕所系统灵活性较高，如移动式粪便消毒厕所和打包厕所的便器都具有较高的便携性，但也因为它移动便携的特点，导致便器无法承装大量的粪污，需要频繁进行运输清空。与稳定化-原位直排模式使用覆土简单稳定粪污的方式相比，该模式中为了确保运输安全，一般使用特制的容器和药剂来稳定粪污，如移动式便携消毒厕所内部的储存罐含有能够减少臭味外溢、初步消毒的化学清洁材料^[11]，部分打包厕所的打包袋含有分解有机物的酶，或具有吸水功能，能够初步实现粪污的减量化^[14]。考虑到粪污运输成本的限制，稳定化-异位直排模式下的厕所系统常适用于举办频率较低，人流量偏小且对清洁性要求较高的小型聚集性活动中。稳定化-直排模式中的粪污也有资源化利用的潜力，但由于该模式下粪污产量往往较小，且一般仅在源头经过简单的稳定处理，考虑成本的限制一般不适于进行资源化利用。

浓缩-原位资源化模式指的是，粪污产生后不向外部转移或输送，而是在源头进行减量化处理以减小粪污体积，之后在系统内部通过完整的循环系统实现粪污资源化利用。该模式下的粪污通过源头的浓缩处理和末端的资源化利用，能够明显减小粪污的体积，以便于系统不会较快地被粪污占据而无法继续使用。蠕虫厕所是比较典型的浓缩-原位资源化系统之一，已在乌干达有广泛应用，以缓解当地坑厕填充过快的问题^[34]。1 kg人类粪便约可以转化成100~200 g蚯蚓堆肥，蚯蚓堆肥约每5年排空1次^[15]。在规模较大的蠕虫厕所设施中，蚯蚓培育费用并不会占据过大的成本^[35]。规模的提升可以在一定程度上减少资源化利用的成本，这也是浓缩-原位资源化模式主要适用于大型聚集性活动的主要原因。如研发中的电化学厕所、纳米膜厕所和干化焚烧厕所等系统，均能够在更大覆盖范围的前提下提升厕所技术的资源利用效率、人员分配效率和使用舒适度，这些优势也能够与越来越频繁、大型的聚集性活动举办趋势相适应。

浓缩-异位资源化模式指的是，粪污产生后在源头进行减量化处理以减小粪污体积，随后向外部转移或输送，实现粪污的资源化利用。该模式中的厕所技术相比于稳定化-原位直排模式而言，一方面在源头增加了源分离和无害化预处理步骤，以便于提高粪污资源化的转化效率，另一方面设置了更为灵活的厕所设施，以便于转移粪污，减轻分散化处理的成本负担。如UD厕所中的粪便在与尿液分离后，通过石灰和干燥介质 (如碳化稻壳或干燥土壤) 的混合处理，以实现干燥、碱化、消毒、除臭，最终可安全地用于农业堆肥或填埋^[12]。免水可冲厕所同样在源头进行了粪尿源分离，厕所的结构大大提高了尿液的纯度，能够实现粪污的减量化、无害化和可资源化。粪污的收集运输成本和便器非固定导致的损耗是限制该模式下厕所技术发展的重要原因。

在无下水道系统中，稳定化-直排模式中厕所技术倾向于从原位向异位转变，而浓缩-资源化模式中厕所技术则倾向于从异位向原位转变。稳定化-直排模式的优势在于厕所技术简单和设施建造简便，原位直排不够卫生和粪污储量小的缺陷较为明显，而异位直排可以及时清空粪污，在处理源头和末端进行更加灵活的稳定化处理。浓缩-资源化模式的优势则在于资源利用率较高，又由于该模式往往适用于较大型的聚集性活动，粪污产量较大，为降低运输成本，内部循环的原位资源化系统是更合适的选择。

在复杂人员参与的聚集性活动中，人体排泄物未经处理而直排入土壤或下水道会造成较高的病菌传播概率。在粪污处理的全过程中，包括如厕和排泄物的存储、运输、处理与处置，都存在着人体暴露于粪污病原体的风险。消毒灭菌作为粪污源头处理的重要步骤之一，随着新冠疫情常态化的趋势，逐渐受到了更多的关注。

对于粪便中指示性微生物的灭菌一直是粪污卫生安全处理的重点。研究表明，紫外线照射、75%乙醇或有效氯消毒剂的喷洒或擦拭能够有效灭活厕所内部表面的病原体^[9]。在部分聚集性活动中，有时会由于主办方管理不够成熟或活动条件限制，需要使用者对粪污进行简单的消毒灭菌操作。尹福斌等^[36]发现，加碱 (如氨或石灰) 作消毒剂对粪尿进行初步消毒可以有效去除粪便污泥中的指示性微生物 (粪大肠杆菌、粪链球菌、沙门氏菌) 。此外，作为新的研究热点的新冠病毒，在重力流污水管道系统抽送的过程中，会雾化并作为气溶胶进行传播^[37]，在塑料和不锈钢便器表面可存在2~3 d^[38]。针对新冠病毒的灭活研究表明，氯基消毒剂具有杀菌谱宽、灭活效率高、易分解、残渣少等优点，是目前较为经济的新冠病毒消毒剂^[39]。

在聚集性活动中，当设施足够发达、管理资源充足的情况下，应以氯基消毒剂作为主要消毒手段在源头阻隔病毒的传播，并在后续的运输、处理与处置过程中采用合适的阻隔或消毒手段防止病原体外溢。在部分缺乏充足消毒条件的聚集性活动中，也应确保采用合适的消毒手段 (如加碱) 对粪污进行初步的病原体阻隔或杀灭操作。聚集性活动中的人员组成复杂，极易形成交叉感染，应尽量避免应用无法进行消毒或病原体阻隔的厕所粪污处理技术 (如土壤直排、重力流下水道直排等) 。

随着科技的发展进步，人们的生活变得更加便利。当聚集性活动中的参加者活动范围更广、活动区域更灵活时，厕所的固定属性就显得不便。虽然完整下水道水冲式厕所是现阶段实现厕所粪污处理最流行、最卫生的解决方案，但是已无法充分满足高频、大型、灵活的聚集性活动需求。无下水道卫生系统则在厕所的移动性发展上展现了较高的潜力。

无下水道卫生系统是分散污水处理的一种方式，通过在源头对粪污进行收集和处理，避免了长距离运输成本的投入和对中央下水道系统的破坏。无下水道系统对于水资源有限、卫生基础设施不足的发展中地区而言更具有实用价值^[40]。根据厕所便器对水的需求程度，可将无下水道厕所卫生系统分为循环冲洗模式、微水冲模式和免水旱厕模式。在聚集性活动中，人们对于应急厕所的需求从最初能基本满足生理需求的免水旱厕模式，已逐步发展为目前主流的便携式微水冲模式。从“人找厕”到“厕跟人”，如厕的便利性可以在更广泛的时空范围中实现。无下水道厕所系统正向着移动性更高、覆盖范围更广的小型微缩循环系统发展。然而，在应用于聚集性活动的无下水道系统的技术成熟度和管理方面，目前仍然缺乏统一的评价标准^[41]。

随着无下水道系统的不断发展，对于粪污末端处理方式更多地倾向于以资源化的形式回收能源。大多数情况下，粪便中未稀释的液体组分盐度过高，难以直接在农业中应用，粪污中的固体组分经稳定化处理而达到要求的卫生质量后，可以作为有价值的土壤改良剂和肥料进行资源化利用^[42]。图9是粪便污泥处理的典型工艺路线。

在聚集性活动的应急厕所技术发展变化中，由于无下水道系统能满足聚集性活动举办地点灵活分散的特点而逐渐占据了主流。无下水道系统分散处理粪污的特性也便于对粪污进行资源化处理。目前对于粪污处理趋于在源分离-安全处理与处置的前提下向着固体气化-产能量、固体堆肥-产肥料、液体净化-水资源循环利用的方向发展。

智慧厕所的目标是通过适当的智慧化措施提供充足、完善的卫生服务，以确保所有的使用者都能够获得足够的卫生资源^[43]。在现有技术下，智慧厕所这一目标仍未完全实现。聚集性活动中的厕所往往人流量较大，很难通过人力进行完善的卫生监管，并且常常出现拥堵的现象。因此，利用日益发达的物联网技术，完善满足聚集性活动需求的智慧厕所系统十分必要。

在厕所内设置气味传感器、湿度传感器、超声波传感器、红外传感器、声波传感器等设备^[43-45]，可以对厕所进行气体安全、污水排放、水位高低等问题的监测，并在厕所异常运行时及时通知维修部门检修，大大节约了人力资源的投入。同时，在物联网技术的帮助下，传感器能在不同的公厕内收集相关参数 (如如厕的人流量、性别差异、大便/小便行为差异、每人次使用时长、每人次用水量等^[46]) 并将其上传数据库，再将数据传输到使用者的电子设备上^[44]。通过物联网的介入，使用者能够方便地在聚集性活动中确定厕所的空余位置与清洁情况，为使用者节约了寻找和清洁厕所的时间。在未来，聚集性活动中的厕所将通过完善用户检测、污垢检测、气味感知、清洁者监控、节水等模块^[45]为使用者提供更加卫生、清洁、智能的全面服务。