“美丽乡村建设”理念下的生态型厕所系统的设计

本莲芳 王红玉

（兰州石化职业技术学院，甘肃 兰州 730060）

1 引言

厕所是人们日常生活中不可或缺的场所，也是衡量乡村精神文明程度的一面镜子。农村地区敞开式的旱厕，一直存在诸如以下的问题：一则气味难闻，蚊蝇滋生，易引发传染病；二则在冬季及雨雪天气下如厕不便，易造成老年人跌滑倒；三则粪便中含有多种细菌、病毒，大部分旱厕粪尿污染物未经任何处理，直接用来施田、浇菜等，容易导致作物发病和土壤产生酸害，同时农民下田直接接触粪液，也容易感染疾病。

习总书记在视察村容村貌时详细了解旱厕和水冲厕所相关情况，他多次强调，随着新农村建设的不断推进，为了改善农村人居环境、提高农民生活质量、建成全面小康社会，要来个“厕所革命”，让农村群众用上卫生的厕所。党的十九大报告提出实施乡村振兴战略，要求按照“产业兴旺、生态宜居、乡风文明、治理有效、生活富裕”的总体要求，加快推进农业农村现代化，加快新农村建设的进程。乡村振兴不止要产业振兴，更要有健康的人居环境，解决农村厕所问题则成了首当其冲需要解决的。因此，加快农村“厕所革命”势在必行[1,2,3]。

开展“农村厕所革命”，建设生态环保厕所，将粪尿无害化处理并对其生态化循环利用，不仅增强土壤肥力，还能改善土质状况，降低农业生产成本，促进农业发展。“农村厕所革命”是改善农村的人居环境、保障人民身体健康的重要措施，有着卫生效益、环境效益、社会效益，更有着经济效益。经济效益方面，在改善乡村旅游中厕所脏乱差后，可以促进旅游业的发展；改厕不仅能够减少一些疾病的医疗支出，还可以减少家用燃料的支出。

“农村厕所革命”自习近平总书记提出以来，各省市都出台了《关于深入推进农村改厕工作的实施意见》，计划尽快实现全国农村无害化卫生厕所全覆盖。目前，各地政府正在迫切的寻求农村厕所改造的最佳方式。根据农村人居环境整治三年行动方案，到2020年卫生厕所的普及率达到要从2015年的75%上升到85%左右[4]。

当下农村厕所改造主要有旱厕和水冲式两种改造形式，但是两种改造方式还存在很多问题。传统的旱厕改造方式多采用干封式，其工艺粗糙、工业化水平低、质量不易保证，又缺乏对现有产品的升级换代，不能满足农民对生活精细化程度越来越高的要求，严重影响改厕的质量和进度；而直接利用自来水的水冲式厕所也造成水资源的极大浪费，同时，也存在粪便后期处理系统不健全的问题，因此，设计一种新的水冲式生态型厕所的处理系统，就显得尤为重要[5,6]。

2 生态型厕所系统设计

图1 生态型厕所系统设计

本系统利用农村的生活污水比如洗菜洗碗水、洗漱用水以及收集的雨水来冲洗厕所。排泄物及厕所冲洗水直接接入半封闭式贮粪池，然后通过抽污泵间歇式打入升流式厌氧消化池；该消化池底部反应区内存留大量厌氧微生物，要处理的排泄物从厌氧消化池部流入与池中微生物进行充分的接触，微生物经水解、酸化及产甲烷过程对排泄物进行处理。其中气体产物CH4以微小气泡形式不断放出，并随着水流不断上升，在上升过程中小气泡相互接触合并，形成较大的气泡（这一过程也起到一个均匀搅拌的作用），同时，在厌氧消化池的上部设一三相分离器，上升的CH4气体碰到三相分离器下部的反射板后穿过水层进入集气室，然后通过上部的导气管排出；而固液混合液经过则反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝颗粒逐渐增大，并慢慢沉降，沉淀至斜壁上的固体沿着斜壁滑回厌氧反应区内，最后通过下层的排渣口排出（这个地方每次可以不用完全排空，为后续处理提供厌氧微生物），与固体分离后的液体从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出消化池。其中液体部分也就是沼液可直接浇地或者制造沼液液体肥，而固体部分沼渣可制造沼渣有机肥。可通过政府补贴有机肥公司，促使有机肥公司向农民购买沼液和沼渣，将其加工后作为有机肥低价出售给农民。这样既不需要农民自己运输沼液和沼渣，节省人力，另外还可有一部分经济收入。同时，这些有机肥的施用就避免了施用化肥带来的一系列问题，促使土壤良性循环。该系统的厌氧消化池采用太阳能辅助加热，能够实现一年四季恒温厌氧发酵过程，克服了农村地区冬季气候寒冷而导致的处理能力差，甚至厌氧发酵过程停滞等问题。

本设计主要分以下几部分内容：

1）设计生活污水及雨水收集贮存系统

通过收集贮存系统收集农村生活污水及雨水，用于水冲式厕所，极大的提高了水资源的利用效率，节约了成本。该收集贮存系统由引流管道和沉淀池组成，生活污水及雨水通过引流管道进入沉淀池，除去悬浮颗粒及其沉降物，之后用于厕所水源。

2）设计人畜排泄物处理系统——“间歇式升流厌氧消化池”

“间歇式升流厌氧消化池”是该系统的核心部分，包括消化池、分离器、导管、溢流堰等，消化池中利用微生物对排泄物进行无害化处理，在分离器中实现气体、液体及固体的分离，并分别资源化利用。

3）太阳能加热系统

由于厌氧发酵过程对温度要求比较严格，一般需要在30～40℃进行，而在冬季尤其是北方的冬季，温度很低，对厌氧发酵过程非常不利，因此，本系统采取利用太阳能将自来水加热，通过热的自来水给发酵罐保温，利用完的水进入收集贮存系统，供水冲式厕所继续使用。在发酵罐中设一温度探测仪，实时监测罐内的温度，根据情况调节热水的温度来保持发酵罐的温度。该系统在夏季基本不使用，只在冬春季温度较低时使用，而北方冬春几乎没有雨水来源，因此通过将保温水冷却后回收到集水箱用于厕所冲洗，循环利用，节约水资源。

3 设计的意义及应用价值

农村“厕所革命”是一项的重大民生工程，也是“乡村振兴”战略迫切需要补齐的“短板”[7]。我国生态厕所的研究应用起步较晚，对于水冲式厕所，目前存在的问题一方面是浪费水资源，另一方面是处理后固液气不能有效分离，因此，水资源的循环利用及处理后固、液、气三相分离装置生态厕所的设计及推广具有前瞻性。

本方案设计的系统基于以上存在的问题，采用雨水及污水收集系统，节省水资源；对于排泄物的处理采用升流厌氧消化池装置，即可进行厌氧发酵，实现粪便无害化处理，又可实现固、液、气三相有效分离，分离后能更好的分类利用，另外，本系统设计的太阳能加热装置可保证在北方冬季发酵罐正常运行，大大提高其应用范围。本系统装置大大了改善如厕环境，即可以以单户分散模式改造，也可以集中改造。本方案设计的系统需要动力消耗较低，后期花费较少，且固、液分别制备有机肥还田，有一定的经济效益，促进了农村经济的发展。官方数据显示， 厕所改造所产生的直接经济效益产出比达到1∶5.3[7]。

4 结语

农村厕所改造是全面建设小康社会、建设美丽乡村的重要发展内容[8]。目前，我国农村厕所改造要落实到位，不仅需要政府大力支持，还需要农村居民改变观念[9,10]，认同“厕所革命”，接受“厕所革命”。本文设计的生态型厕所系统可根据农村的环境条件做到拆装（南方地区太阳能加热系统不需要配套）和组合，改造的成本在农村居民接受范围之内，实现了农村厕所的低成本改造，具有其普适性和推广性，为农村厕所改造增加新的建设思路。通过农村厕所改造，实现卫生效益、环境效益、社会效益、经济效益，为乡村振兴战略的实施增添新的发展动力。