“美麗鄉(xiāng)村建設(shè)”理念下的生態(tài)型廁所系統(tǒng)的設(shè)計

本蓮芳 王紅玉

（蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730060）

1 引言

廁所是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡膱鏊彩呛饬苦l(xiāng)村精神文明程度的一面鏡子。農(nóng)村地區(qū)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(fā)傳染??；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(xì)菌、病毒，大部分旱廁糞尿污染物未經(jīng)任何處理，直接用來施田、澆菜等，容易導(dǎo)致作物發(fā)病和土壤產(chǎn)生酸害，同時農(nóng)民下田直接接觸糞液，也容易感染疾病。

習(xí)總書記在視察村容村貌時詳細(xì)了解旱廁和水沖廁所相關(guān)情況，他多次強(qiáng)調(diào)，隨著新農(nóng)村建設(shè)的不斷推進(jìn)，為了改善農(nóng)村人居環(huán)境、提高農(nóng)民生活質(zhì)量、建成全面小康社會，要來個“廁所革命”，讓農(nóng)村群眾用上衛(wèi)生的廁所。黨的十九大報告提出實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，要求按照“產(chǎn)業(yè)興旺、生態(tài)宜居、鄉(xiāng)風(fēng)文明、治理有效、生活富裕”的總體要求，加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化，加快新農(nóng)村建設(shè)的進(jìn)程。鄉(xiāng)村振興不止要產(chǎn)業(yè)振興，更要有健康的人居環(huán)境，解決農(nóng)村廁所問題則成了首當(dāng)其沖需要解決的。因此，加快農(nóng)村“廁所革命”勢在必行[1,2,3]。

開展“農(nóng)村廁所革命”，建設(shè)生態(tài)環(huán)保廁所，將糞尿無害化處理并對其生態(tài)化循環(huán)利用，不僅增強(qiáng)土壤肥力，還能改善土質(zhì)狀況，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展?！稗r(nóng)村廁所革命”是改善農(nóng)村的人居環(huán)境、保障人民身體健康的重要措施，有著衛(wèi)生效益、環(huán)境效益、社會效益，更有著經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)濟(jì)效益方面，在改善鄉(xiāng)村旅游中廁所臟亂差后，可以促進(jìn)旅游業(yè)的發(fā)展；改廁不僅能夠減少一些疾病的醫(yī)療支出，還可以減少家用燃料的支出。

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

當(dāng)下農(nóng)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(tǒng)的旱廁改造方式多采用干封式，其工藝粗糙、工業(yè)化水平低、質(zhì)量不易保證，又缺乏對現(xiàn)有產(chǎn)品的升級換代，不能滿足農(nóng)民對生活精細(xì)化程度越來越高的要求，嚴(yán)重影響改廁的質(zhì)量和進(jìn)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(fèi)，同時，也存在糞便后期處理系統(tǒng)不健全的問題，因此，設(shè)計一種新的水沖式生態(tài)型廁所的處理系統(tǒng)，就顯得尤為重要[5,6]。

2 生態(tài)型廁所系統(tǒng)設(shè)計

圖1 生態(tài)型廁所系統(tǒng)設(shè)計

本系統(tǒng)利用農(nóng)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(yīng)區(qū)內(nèi)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(jìn)行充分的接觸，微生物經(jīng)水解、酸化及產(chǎn)甲烷過程對排泄物進(jìn)行處理。其中氣體產(chǎn)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(shè)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(jìn)入集氣室，然后通過上部的導(dǎo)氣管排出；而固液混合液經(jīng)過則反射進(jìn)入三相分離器的沉淀區(qū)，污水中的污泥發(fā)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(yīng)區(qū)內(nèi)，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(xù)處理提供厭氧微生物），與固體分離后的液體從沉淀區(qū)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(jī)肥?？赏ㄟ^政府補(bǔ)貼有機(jī)肥公司，促使有機(jī)肥公司向農(nóng)民購買沼液和沼渣，將其加工后作為有機(jī)肥低價出售給農(nóng)民。這樣既不需要農(nóng)民自己運(yùn)輸沼液和沼渣，節(jié)省人力，另外還可有一部分經(jīng)濟(jì)收入。同時，這些有機(jī)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(huán)。該系統(tǒng)的厭氧消化池采用太陽能輔助加熱，能夠?qū)崿F(xiàn)一年四季恒溫厭氧發(fā)酵過程，克服了農(nóng)村地區(qū)冬季氣候寒冷而導(dǎo)致的處理能力差，甚至厭氧發(fā)酵過程停滯等問題。

本設(shè)計主要分以下幾部分內(nèi)容：

1）設(shè)計生活污水及雨水收集貯存系統(tǒng)

通過收集貯存系統(tǒng)收集農(nóng)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(jié)約了成本。該收集貯存系統(tǒng)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(jìn)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(shè)計人畜排泄物處理系統(tǒng)——“間歇式升流厭氧消化池”

“間歇式升流厭氧消化池”是該系統(tǒng)的核心部分，包括消化池、分離器、導(dǎo)管、溢流堰等，消化池中利用微生物對排泄物進(jìn)行無害化處理，在分離器中實現(xiàn)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(tǒng)

由于厭氧發(fā)酵過程對溫度要求比較嚴(yán)格，一般需要在30～40℃進(jìn)行，而在冬季尤其是北方的冬季，溫度很低，對厭氧發(fā)酵過程非常不利，因此，本系統(tǒng)采取利用太陽能將自來水加熱，通過熱的自來水給發(fā)酵罐保溫，利用完的水進(jìn)入收集貯存系統(tǒng)，供水沖式廁所繼續(xù)使用。在發(fā)酵罐中設(shè)一溫度探測儀，實時監(jiān)測罐內(nèi)的溫度，根據(jù)情況調(diào)節(jié)熱水的溫度來保持發(fā)酵罐的溫度。該系統(tǒng)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(huán)利用，節(jié)約水資源。

3 設(shè)計的意義及應(yīng)用價值

農(nóng)村“廁所革命”是一項的重大民生工程，也是“鄉(xiāng)村振興”戰(zhàn)略迫切需要補(bǔ)齊的“短板”[7]。我國生態(tài)廁所的研究應(yīng)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(fèi)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(huán)利用及處理后固、液、氣三相分離裝置生態(tài)廁所的設(shè)計及推廣具有前瞻性。

本方案設(shè)計的系統(tǒng)基于以上存在的問題，采用雨水及污水收集系統(tǒng)，節(jié)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(jìn)行厭氧發(fā)酵，實現(xiàn)糞便無害化處理，又可實現(xiàn)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(tǒng)設(shè)計的太陽能加熱裝置可保證在北方冬季發(fā)酵罐正常運(yùn)行，大大提高其應(yīng)用范圍。本系統(tǒng)裝置大大了改善如廁環(huán)境，即可以以單戶分散模式改造，也可以集中改造。本方案設(shè)計的系統(tǒng)需要動力消耗較低，后期花費(fèi)較少，且固、液分別制備有機(jī)肥還田，有一定的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。官方數(shù)據(jù)顯示， 廁所改造所產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)出比達(dá)到1∶5.3[7]。

4 結(jié)語

農(nóng)村廁所改造是全面建設(shè)小康社會、建設(shè)美麗鄉(xiāng)村的重要發(fā)展內(nèi)容[8]。目前，我國農(nóng)村廁所改造要落實到位，不僅需要政府大力支持，還需要農(nóng)村居民改變觀念[9,10]，認(rèn)同“廁所革命”，接受“廁所革命”。本文設(shè)計的生態(tài)型廁所系統(tǒng)可根據(jù)農(nóng)村的環(huán)境條件做到拆裝（南方地區(qū)太陽能加熱系統(tǒng)不需要配套）和組合，改造的成本在農(nóng)村居民接受范圍之內(nèi)，實現(xiàn)了農(nóng)村廁所的低成本改造，具有其普適性和推廣性，為農(nóng)村廁所改造增加新的建設(shè)思路。通過農(nóng)村廁所改造，實現(xiàn)衛(wèi)生效益、環(huán)境效益、社會效益、經(jīng)濟(jì)效益，為鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實施增添新的發(fā)展動力。