农村生态厕所系统优化设计——以洛阳市孟津县朱家仓26号院为例

张玮扬 朱丹君 和楠 杨红 苏文艺 刘静洁河南科技大学艺术与设计学院

农村生态厕所系统优化设计
——以洛阳市孟津县朱家仓26号院为例

张玮扬 朱丹君 和楠 杨红 苏文艺 刘静洁
河南科技大学艺术与设计学院

文章针对我国中西部农村旱厕设施简陋、异味大、冲厕不便、不能满足多种人群需求、沼气开发建设率低等问题，设计出再生水和自来水双向冲水系统，简易蹲坐两用马桶圈的整体厕所新型设施。并结合家居院落功能分区改造与沼气系统设置形成一个完整的农村厕所生态系统。通过创新设计，切实解决农村厕所卫生状况不佳、排水困难及资源的生态可持续使用问题，具有较高的推广价值。

农村厕所 沼气 环境优化设计 厕所设计

随着我国经济的发展，城镇化推进，农村经济状况进一步得到改善。人们的物质生活水平不断提高的同时，精神意识形态的卫生意识需求也更加强烈。但由于农村资源有限，农村人口旧有的保守如厕习惯等限制，日常生活中不可避免的如厕问题却迟迟未能解决。农村的家庭公共厕所问题亟待解决，经过作者实地调查研究发现，农村厕所问题主要集中反映在以下几个方面：

第一、农村厕所设备简陋，一般没有完备的自来水管网，因此缺乏冲水设施易导致粪便淤积，卫生状况堪忧。

第二、现有农村厕所多为旱厕，粪便的堆积气味难闻、蚊蝇滋生，易导致卫生问题；而另一方面，旱厕的积粪池对儿童和老人也造成安全隐患；粪便处理不及时，又造成了对沼气这种清洁能源的浪费。

第三、在农村，广泛存在厕所和居所没有明显界限，缺乏规划，导致厕所和居住环境混杂的问题。一方面家居活动动线不流畅，造成人员如厕不便；另一方面产生的气味和病菌可能会散播到居住环境之中，直接危害人们的健康。

第四、农村厕所仅仅具备基本的功能设施，并不能满足人群的多元需求。如：缺少辅助卫生设施，老年人、儿童等特殊人群如厕不便，不能体现人文关怀。

现今的科学技术和材料能够辅助解决以上问题，所以我们应把更多的注意力放在基层和弱势群体上，关注他们的民生需求。因此我们对农村厕所进行以下的系统的优化设计：

1 再生水和自来水双向冲水系统

该系统针对农村厕所缺乏完备的冲水设施和自来水管网而设计。

所选案例位于河南省洛阳市北部，该地区年平均降水量530 —1100毫米，降水量随时间分布具有显著的季节性特点。我们通过对当地气候分析，设计出农村厕所再生水和自来水双向冲水系统（如图1），主要分为三个部分：

1.雨水收集系统。独特的“漏斗形屋顶设计”具有双层过滤系统，通过首层过滤网对大颗粒物质过滤和第二层活性炭吸附细微杂质最终形成再生水，达到冲洗标准并便于清理。

2.雨水和自来水共用的管网系统。在降水充沛时期，以再生水冲洗为主要的使用方式；在降水不足时期，以自来水冲洗为主要的使用方式。两种冲洗管道可根据需求相互切换，最终形成雨水和自来水共用的管网系统。

3.冲水系统。再生水水箱位于男女厕所隔墙之间，利用水自身的重力水龙头控制流量即可在洗手池清洗，之后的废水在经过洗手池下方的过滤装置的过滤，直接由斜向管道自流进入便池达到冲洗的目的，在此形成了生态的冲水系统。

图1 再生水和自来水双向冲水系统

2 新型蹲坐两用式马桶卫生设施设计

该设计是针对农村厕所不能满足人群的多元需求、缺乏对特殊使用人群的人文关怀而进行的优化设计。

新型蹲坐两用式马桶内设辅助性的防滑扶手，其中带有荧光涂料，方便夜晚使用。使用时，将坐便圈放下，此时“H”形固定结构固定支撑架，“U”形旋转挡板控制支撑架的位置，此时坐便圈下支撑架自然打开，与座架立柱形成具有稳固承重性能的矩形作为简易坐便器供人们使用。蹲坐两用式结构设计可以满足不同人群的需要，配以安全扶手将安全性达到最优，有效解决实际问题。产品选取坚固耐用易清洁高强度PVC材料，成本较低、易于加工，适合农村家庭使用。该产品能够发挥最大限度的功能来解决入厕便的问题，为老人等弱势群体提供舒适安全的如厕环境是该项目人性化设计的体现。

图2 新型蹲坐两用式马桶使用状态图 　

图3 新型蹲坐两用式马桶自然状态图图

3 高效能沼气、家居、养殖系统

该设计是针农村厕所缺乏规划造成人员如厕不便，粪便处理不及时，产生的气味和病菌可能会散播到居住环境之中危害人们的健康而进行设计。具体分为以下三方面：

图4 农村户型规划及管网图

3.1 厕所和房屋布局系统优化

该设计对案例中的洛阳市孟津县朱家仓26号院整体的房屋布局和空间进行重新的规划设计（如图4），主要划分为居住区，庭院区，菜园区和沼气池区。由于案例地块是属于温带季风气候，夏季多偏南风，冬季多偏北风，将厕所和猪舍设置于房屋的西南角方位，属于盛行风向的下风向，防止异味随风向扩散，使人们能够正常居住生活不受影响。

3.2 沼气系统与房屋分区系统贯穿联系

厕所入口设置在庭院区内方便家庭成员如厕，而厕所和猪舍的排泄管道设置在另一侧，共用部分地下管道，节省管材。居住区内厨房的设置位于距沼气转化系统水平对应区域，使得用电线路和管道线路最为简短，节省管线费用。该沼气池有10立方米位于地下，只有出料口、活动盖等沼气操作的区域在地上部分，仅占菜园区小部分面积。

3.3 农村沼气系统的运作

首先，人畜粪便经系统管网进入沼气池后经过厌氧发酵处理产生的沼气，既可以利用这种清洁燃料进行烹饪做饭，又能将沼气连接于综合发电装置上产生电能，解决家庭的基本用电问题。而沼气系统产生的沼气渣利用沼气抽渣泵经过“S”状灌溉管道分解处理采用滴灌技术对自家菜园区的蔬菜提供肥料，最终形成了一套较为完善的沼气运行系统。（如图5）

图5 沼气系统运行图

4 结语

以上的农村生态厕所系统优化设计，利用现有科学技术和材料，以最便利、最价廉、最节能的方式实现资源利用最优化，适合在我国大部分农村地区推广。不仅在冲水、防臭、废物处理与再利用等方面改善了农村卫生环境，而且为农村地区的人们提供了一套较为完善的沼气开发利用系统。此次关于农村厕所的优化设计，本着人文关怀精神，立足于基层民生需求，积极响应国家关于大力推进城镇化的号召，切实关注解决农村发展的基本问题展开，为改善基层农村卫生设施，建设社会主义新农村打开了一条新思路。

［1］ 李文华.生态农业的技术与模式［M］.北京：化学工业出版社.2005.

［2］ 张宪荣.工业设计理念与方法［M］.北京：北京理工大学出版.2003.

［3］ 刘春荣.人机工程学应用［M］.上海：上海人民美术出版社.2004.

［4］ 李文华.生态农业的技术与模式［M］.北京：化学工业出版社.2005.

［5］ 刘德江.沼气生产与利用技术［M］.北京：中国农业大学出版.2008.

［6］ 徐立明，王传秋，杨瑞.农村沼气技术与建设［M］.北京：中国农业科学技术出版社，2008.

备注

文中设计方案已申请实用新型专利；

河南科技大学2015年度大学生研究训练计划（SRTP）项目（编号：2015071）。