堆肥式马桶是将生活排泄物通过微生物分解后进行处理的马桶，是一种粪便的干式处理过程。这个过程会将粪便进行有机分解，然后形成类似于堆肥的物质。整个处理过程是通过微生物（主要是细菌和菌类）在有氧条件下进行的。大部分的堆肥式厕所在整个处理过程中都不需要水，因此也被称为“干式厕所”。
大多数堆肥式厕所是在每次“方便”完之后向马桶内放入碳添加物，如锯末、椰糠、煤泥等。这些物质能使粪便中产生小孔以促进氧化分解，同时提高碳氮比，减少了异味。大部分堆肥式厕所对粪便的处理是常温处理。马桶中的堆肥仓在一定时间后可以促进病原体的死亡。在马桶堆肥仓中处理完之后，粪便堆积物便可取出厕所进入第二次分解过程，用更长时间促进常温分解，也进一步使更多的病原体死亡。
堆肥式马桶处理后再经过二次分解，粪便便成为可以用于肥沃土壤的堆肥。有的堆肥式马桶带有尿液分离孔，可以将尿液和粪便分离，以控制堆肥仓中过多的水分。有一种堆肥式马桶叫做蚯蚓马桶，这种马桶是可以冲水的，粪便被冲到蚯蚓培育箱中，里面已经放有锯末、煤泥等堆肥材料，这些混合物就由蚯蚓来完成分解过程，也是一种生态有机环保式厕所。
堆肥式厕所不像冲水厕所一样需要连接化粪池或者下水道，因此可以广泛应用于景区公厕、偏远的度假别墅、生态度假村、远离城市的独门独户和发展中国家的农村等。
“堆肥式厕所”涵盖的范围非常广泛，在不同国家有不同的含义。例如，在德国和北欧国家，堆肥主要指有氧处理的过程。这种堆肥方式是通过提高温度来促进微生物活动来完成的，或者不增加温度而通过缓慢堆肥或低温堆肥完成。如果使用蚯蚓来完成堆肥，那么在整个过程中也不需要增温。
堆肥式厕所不同于坑厕和树厕（非洲一种厕所，在地上挖坑方便，盛满粪便后便在这个坑中栽一棵树），这两种厕所都不对粪便进行有机分解，其产生的养分也可能污染地下水，或者造成真菌传播，或者无法进行最佳的养分回收。也不同于尿液分离干式厕所（就是厕坑和小便池分开的厕所），这种厕所杀灭真菌是通过使粪便脱水而达到的，其粪便池要尽量保持干燥。堆肥式厕所则要在堆肥室中保持一定的水分。
堆肥式厕所是废物资源利用回收的环保生态厕所，所以有的人把堆肥式厕所叫做“生态厕所”。但是严格来说，生态厕所和堆肥式厕所还是有所区别的。
堆肥式厕所又被称为“锯末厕所”，主要是指厕所内的堆肥仓可以进行氧化的粪便数量有限。“斜坡式”厕所也是一种堆肥式厕所，只不过它的堆肥仓特别大，而且可以堆放未经消化的有机物，以增加堆肥仓内的碳氮比。而家用的堆肥式厕所的堆肥仓和马桶是一体的，这种堆肥仓容积较小，被称为“自储式堆肥厕所”。
“斜坡式”堆肥厕所
“自储式”堆肥厕所
堆肥式厕所特别适合于没有供水系统、下水道或污水处理系统的地区，它也能增强卫生系统在面临诸如气候变化、地震或海啸等自然灾害时的适用性。堆肥式厕所还能减少甚至消除化粪池对环境的污染（特别是和污水处理系统结合使用时效果尤为明显）。
这种类型的厕所能够通过将粪便转换为肥料实现资源的循环利用，并可大量用作作物有机肥和土壤改良剂。
一个堆肥式厕所由两部分构成，一个蹲便器或坐便器和一个堆肥仓，堆肥仓又分为四部分：
1、存储或堆放盒
2、一个通风口，以保证厕所在有氧降解过程中臭气可以排出
3、一个渗漏口或尿液导流口，以便排出多余的液体
4、一个出入口以便取出里面的堆肥
很多堆肥式厕所是将尿液和粪便都盛放在堆肥仓中，也不再将尿液渗出。有的智能马桶会用水清洗肛门，这样堆肥仓里有少量水也不会有太大影响。
如果堆肥仓中尿液或水（用于肛门清洗）过多则会阻止厌氧条件的生成，这会使堆肥仓过度饱和，从而产生臭味和细菌。一般坐便式马桶会发生这种情况。在男厕所中使用无水式小便池便能解决这个问题，而且在农村地区，男性直接在大树下小便更是司空见惯。
上图为堆肥式马桶构造图，使用的人脚放在台阶上，坐在马桶盖上，尿液会在马桶内前部通过尿液分离管道流向马桶后部的尿液收集转换仓，粪便则通过马桶内后部落入堆肥搅拌桶中，使用者把堆肥材料（秸秆、土壤等）通过粪便口和滑门倒入堆肥搅拌桶中，然后摇动堆肥滚筒把手，将材料和粪便充分混合，减少气味，然后将混合物倒入堆肥仓中进行有氧反应，形成堆肥后由堆肥仓门取出堆肥，将形成的堆肥进行处理。
堆肥仓建在地上或地下都可以，它可以和马桶是一体的，也可以是单独设置的。
除了堆肥仓之外，还需要安排排尿管道避免尿液渗漏到堆肥仓中，因为尿液中多余的水分会使堆肥仓产生厌氧效应阻碍分解的产生。排尿管道可以提高堆肥质量，因为尿液中所含的大量氨会降低堆肥内的微生物活力。堆肥式厕所通过温度控制大大降低了排泄物的体积，使堆肥仓和外部环境隔绝并保持温暖，这可以加快堆肥的成型速度。
在堆肥反应过程中产生的气体要及时排出，这些气体包括：硫化氢（H2S）、氨、一氧化二氮（N2O），挥发性有机化合物（VOC），这些气体在生成过程中都会产生异味。气体中也包含甲烷，虽然甲烷没有异味，但是为了保证安全也要及时排出。
堆肥式厕所实现了废物利用，将粪便转化为养料，但是如果处理不当也会造成病毒的传播。堆肥式厕所中的杀菌率是比较低的，尤其对于蛔虫卵在内的蠕虫卵更是如此。如果处理不当，非常容易造成疾病的传播。人体粪便加工成的堆肥一般只经过中温处理或直接从堆肥仓中取出，这对于粮食生产是极不安全的。高温和延长堆肥时间则可以解决这个问题，这两种方式可以杀死蛔虫卵在内的大部分顽固性细菌，而感染蛔虫病在很多发展中国家非常普遍。
堆肥中的细菌在40-60摄氏度时被氧化分解，其中一部分在氧化中就被消耗了，从而减少了堆肥体积，也减少了潜在的病原体。因此，加热是杀灭病菌的有效方式。另外，放置足够长的时间（一般一到两年）也可以杀灭真菌，向堆肥中添加新的材料也同样可以起到杀菌的效果。
一般情况下，将堆肥在55摄氏度下持续加热两星期，或在60摄氏度下持续加热，一星期便能够使堆肥内的真菌保持安全水平，但也有将堆肥的灭菌标准定为62度下加热1小时，50度下加热一天，46度下加热一星期，43度加热1个月，但这些标准都有些过于乐观。
不论如何，堆肥式厕所只要经过适当的灭菌处理，便能够成为非常环保、节水、无污染且方便使用的厕所，非常有利于今后生态建筑发展的应用。
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