“美麗鄉村建設”理念下的生態型廁所系統的設計

本蓮芳 王紅玉

（蘭州石化職業技術學院，甘肅 蘭州 730060）

1 引言

廁所是人們日常生活中不可或缺的場所，也是衡量鄉村精神文明程度的一面鏡子。農村地區敞開式的旱廁，一直存在諸如以下的問題：一則氣味難聞，蚊蠅滋生，易引發傳染病；二則在冬季及雨雪天氣下如廁不便，易造成老年人跌滑倒；三則糞便中含有多種細菌、病毒，大部分旱廁糞尿污染物未經任何處理，直接用來施田、澆菜等，容易導致作物發病和土壤產生酸害，同時農民下田直接接觸糞液，也容易感染疾病。

習總書記在視察村容村貌時詳細了解旱廁和水沖廁所相關情況，他多次強調，隨著新農村建設的不斷推進，為了改善農村人居環境、提高農民生活質量、建成全面小康社會，要來個“廁所革命”，讓農村群眾用上衛生的廁所。黨的十九大報告提出實施鄉村振興戰略，要求按照“產業興旺、生態宜居、鄉風文明、治理有效、生活富裕”的總體要求，加快推進農業農村現代化，加快新農村建設的進程。鄉村振興不止要產業振興，更要有健康的人居環境，解決農村廁所問題則成了首當其沖需要解決的。因此，加快農村“廁所革命”勢在必行[1,2,3]。

開展“農村廁所革命”，建設生態環保廁所，將糞尿無害化處理并對其生態化循環利用，不僅增強土壤肥力，還能改善土質狀況，降低農業生產成本，促進農業發展。“農村廁所革命”是改善農村的人居環境、保障人民身體健康的重要措施，有著衛生效益、環境效益、社會效益，更有著經濟效益。經濟效益方面，在改善鄉村旅游中廁所臟亂差后，可以促進旅游業的發展；改廁不僅能夠減少一些疾病的醫療支出，還可以減少家用燃料的支出。

“農村廁所革命”自習近平總書記提出以來，各省市都出臺了《關于深入推進農村改廁工作的實施意見》，計劃盡快實現全國農村無害化衛生廁所全覆蓋。目前，各地政府正在迫切的尋求農村廁所改造的最佳方式。根據農村人居環境整治三年行動方案，到2020年衛生廁所的普及率達到要從2015年的75%上升到85%左右[4]。

當下農村廁所改造主要有旱廁和水沖式兩種改造形式，但是兩種改造方式還存在很多問題。傳統的旱廁改造方式多采用干封式，其工藝粗糙、工業化水平低、質量不易保證，又缺乏對現有產品的升級換代，不能滿足農民對生活精細化程度越來越高的要求，嚴重影響改廁的質量和進度；而直接利用自來水的水沖式廁所也造成水資源的極大浪費，同時，也存在糞便后期處理系統不健全的問題，因此，設計一種新的水沖式生態型廁所的處理系統，就顯得尤為重要[5,6]。

2 生態型廁所系統設計

圖1 生態型廁所系統設計

本系統利用農村的生活污水比如洗菜洗碗水、洗漱用水以及收集的雨水來沖洗廁所。排泄物及廁所沖洗水直接接入半封閉式貯糞池，然后通過抽污泵間歇式打入升流式厭氧消化池；該消化池底部反應區內存留大量厭氧微生物，要處理的排泄物從厭氧消化池部流入與池中微生物進行充分的接觸，微生物經水解、酸化及產甲烷過程對排泄物進行處理。其中氣體產物CH4以微小氣泡形式不斷放出，并隨著水流不斷上升，在上升過程中小氣泡相互接觸合并，形成較大的氣泡（這一過程也起到一個均勻攪拌的作用），同時，在厭氧消化池的上部設一三相分離器，上升的CH4氣體碰到三相分離器下部的反射板后穿過水層進入集氣室，然后通過上部的導氣管排出；而固液混合液經過則反射進入三相分離器的沉淀區，污水中的污泥發生絮凝顆粒逐漸增大，并慢慢沉降，沉淀至斜壁上的固體沿著斜壁滑回厭氧反應區內，最后通過下層的排渣口排出（這個地方每次可以不用完全排空，為后續處理提供厭氧微生物），與固體分離后的液體從沉淀區溢流堰上部溢出，然后排出消化池。其中液體部分也就是沼液可直接澆地或者制造沼液液體肥，而固體部分沼渣可制造沼渣有機肥。可通過政府補貼有機肥公司，促使有機肥公司向農民購買沼液和沼渣，將其加工后作為有機肥低價出售給農民。這樣既不需要農民自己運輸沼液和沼渣，節省人力，另外還可有一部分經濟收入。同時，這些有機肥的施用就避免了施用化肥帶來的一系列問題，促使土壤良性循環。該系統的厭氧消化池采用太陽能輔助加熱，能夠實現一年四季恒溫厭氧發酵過程，克服了農村地區冬季氣候寒冷而導致的處理能力差，甚至厭氧發酵過程停滯等問題。

本設計主要分以下幾部分內容：

1）設計生活污水及雨水收集貯存系統

通過收集貯存系統收集農村生活污水及雨水，用于水沖式廁所，極大的提高了水資源的利用效率，節約了成本。該收集貯存系統由引流管道和沉淀池組成，生活污水及雨水通過引流管道進入沉淀池，除去懸浮顆粒及其沉降物，之后用于廁所水源。

2）設計人畜排泄物處理系統——“間歇式升流厭氧消化池”

“間歇式升流厭氧消化池”是該系統的核心部分，包括消化池、分離器、導管、溢流堰等，消化池中利用微生物對排泄物進行無害化處理，在分離器中實現氣體、液體及固體的分離，并分別資源化利用。

3）太陽能加熱系統

由于厭氧發酵過程對溫度要求比較嚴格，一般需要在30～40℃進行，而在冬季尤其是北方的冬季，溫度很低，對厭氧發酵過程非常不利，因此，本系統采取利用太陽能將自來水加熱，通過熱的自來水給發酵罐保溫，利用完的水進入收集貯存系統，供水沖式廁所繼續使用。在發酵罐中設一溫度探測儀，實時監測罐內的溫度，根據情況調節熱水的溫度來保持發酵罐的溫度。該系統在夏季基本不使用，只在冬春季溫度較低時使用，而北方冬春幾乎沒有雨水來源，因此通過將保溫水冷卻后回收到集水箱用于廁所沖洗，循環利用，節約水資源。

3 設計的意義及應用價值

農村“廁所革命”是一項的重大民生工程，也是“鄉村振興”戰略迫切需要補齊的“短板”[7]。我國生態廁所的研究應用起步較晚，對于水沖式廁所，目前存在的問題一方面是浪費水資源，另一方面是處理后固液氣不能有效分離，因此，水資源的循環利用及處理后固、液、氣三相分離裝置生態廁所的設計及推廣具有前瞻性。

本方案設計的系統基于以上存在的問題，采用雨水及污水收集系統，節省水資源；對于排泄物的處理采用升流厭氧消化池裝置，即可進行厭氧發酵，實現糞便無害化處理，又可實現固、液、氣三相有效分離，分離后能更好的分類利用，另外，本系統設計的太陽能加熱裝置可保證在北方冬季發酵罐正常運行，大大提高其應用范圍。本系統裝置大大了改善如廁環境，即可以以單戶分散模式改造，也可以集中改造。本方案設計的系統需要動力消耗較低，后期花費較少，且固、液分別制備有機肥還田，有一定的經濟效益，促進了農村經濟的發展。官方數據顯示， 廁所改造所產生的直接經濟效益產出比達到1∶5.3[7]。

4 結語

農村廁所改造是全面建設小康社會、建設美麗鄉村的重要發展內容[8]。目前，我國農村廁所改造要落實到位，不僅需要政府大力支持，還需要農村居民改變觀念[9,10]，認同“廁所革命”，接受“廁所革命”。本文設計的生態型廁所系統可根據農村的環境條件做到拆裝（南方地區太陽能加熱系統不需要配套）和組合，改造的成本在農村居民接受范圍之內，實現了農村廁所的低成本改造，具有其普適性和推廣性，為農村廁所改造增加新的建設思路。通過農村廁所改造，實現衛生效益、環境效益、社會效益、經濟效益，為鄉村振興戰略的實施增添新的發展動力。