摘要:文章以西藏自治區(qū)拉薩市林周縣卡孜鄉(xiāng)克布村為例,對(duì)生態(tài)廁所技術(shù)進(jìn)行了深入探討和應(yīng)用效果評(píng)估。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有廁所技術(shù)的綜合分析和改良,文章提出了針對(duì)高原環(huán)境的優(yōu)化策略,尤其是引入了太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)及草木灰收集裝置,改進(jìn)糞便處理流程。這些創(chuàng)新技術(shù)不僅顯著提升了農(nóng)村衛(wèi)生條件,還促進(jìn)了資源的有效利用和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。
農(nóng)村廁所建設(shè)作為國(guó)家實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略中的一項(xiàng)重點(diǎn)工作,旨在提高農(nóng)村居民的生活質(zhì)量。隨著“廁所革命”的深入,多種環(huán)保型廁所技術(shù)在各地得到實(shí)踐應(yīng)用,并取得了良好效果。文章以西藏自治區(qū)拉薩市林周縣卡孜鄉(xiāng)克布村為例,旨在探索適應(yīng)高原地區(qū)的廁所建設(shè)技術(shù),解決傳統(tǒng)廁所技術(shù)在這一區(qū)域內(nèi)不適應(yīng)的難題。
現(xiàn)有廁所技術(shù)分析與選擇
國(guó)內(nèi)現(xiàn)行技術(shù)
當(dāng)前農(nóng)村廁所建設(shè)展現(xiàn)出多元化趨勢(shì),經(jīng)文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)以下六項(xiàng)技術(shù)較為可靠:三格化糞池型、雙翁漏斗型、沼氣池型、帶排水系統(tǒng)的水沖式廁所、糞尿分集式旱廁、雙坑交替式旱廁,如圖1所示。
廁所常見(jiàn)技術(shù)分類
1.三格化糞池型
主要依賴高密度沉降原理,有效分離糞便與尿液,隨后通過(guò)厭氧發(fā)酵過(guò)程,全面殺滅病原體及蟲卵;同時(shí),預(yù)防蚊蟲滋生,確保糞便的無(wú)害化處理。
2.雙翁漏斗型
前后串聯(lián)的兩個(gè)儲(chǔ)糞罐,通過(guò)巧妙的進(jìn)糞與過(guò)糞管道布局,對(duì)前槽進(jìn)行深層厭氧發(fā)酵,使其對(duì)環(huán)境中的有害組分進(jìn)行自然分層,有效去除其中的危害組分,提高其處理效果。
3.沼氣池型
巧妙連接廁所、牲畜圈舍與沼氣池,將人類與牲畜的排泄物統(tǒng)一引入發(fā)酵室,對(duì)其進(jìn)行集中厭氧降解,并采用專用的管線對(duì)其進(jìn)行回收,達(dá)到環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的目的。
4.帶排水系統(tǒng)的水沖式廁所
對(duì)靠近城市污水處理設(shè)施的區(qū)域,通過(guò)完善的下水管道系統(tǒng),將抽水馬桶的廢水直接引至城市污水處理廠,保證廁所的潔凈及衛(wèi)生,保護(hù)周邊環(huán)境。
5.糞尿分集式旱廁
采用獨(dú)特的便池結(jié)構(gòu),將糞、尿分開收集,并將尿液稀釋后直接用作農(nóng)田肥料;同時(shí),將糞便集中貯存,提高資源利用率。
6.雙坑交替式旱廁
采用兩個(gè)化糞池輪換使用的方式,一個(gè)坑位使用時(shí),另一個(gè)坑位進(jìn)行自然堆肥,待一坑滿溢時(shí)進(jìn)行清理并輪換使用,有效延長(zhǎng)清理周期,降低維護(hù)成本。
技術(shù)對(duì)比與選擇
1.技術(shù)對(duì)比
梳理各項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)形成表格(見(jiàn)下表),可以清楚地看到每項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。因?yàn)檗r(nóng)村的經(jīng)濟(jì)條件較差,所以要在農(nóng)村推廣一種新的廁所技術(shù),成本的計(jì)算必不可少。圖2所示為每項(xiàng)技術(shù)的前期建設(shè)和后期管理運(yùn)行的成本。
2.總結(jié)選擇
綜合考慮技術(shù)適用性、經(jīng)濟(jì)性和安全性,糞尿分集式旱廁因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、抗凍性好等優(yōu)勢(shì),被選為克布村廁所改造的基礎(chǔ)模型。
各技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)表
廁所分類 具體類型 適用地區(qū) 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)
水沖廁所 三格化糞池廁所 適用地區(qū)廣泛 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于施工建造和維護(hù)管理,造價(jià)低廉 施工技術(shù)要求高;冬季上凍
雙甕漏斗式廁所 土層較厚的地區(qū) 造價(jià)低廉,大腸桿菌等致病細(xì)菌滅殺率高 施工技術(shù)要求高;清掏困難;冬季上凍
沼氣池廁所 飼養(yǎng)家畜的家庭 既能循環(huán)使用,又能保護(hù)環(huán)境;具有一定的經(jīng)濟(jì)效益 施工技術(shù)要求高;建造成本大;有可能傳染蚊蠅病
下水管網(wǎng)廁所 集中布局的居民點(diǎn)、具備市政給排水條件 如廁環(huán)境干凈整潔;受氣候地形影響小 冬季上凍;無(wú)法適應(yīng)復(fù)雜地形與布局分散的村莊
旱廁 糞尿分集式旱廁 貧困、寒冷、缺水的地區(qū) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于施工建造和維護(hù)管理;造價(jià)低廉;抗凍 不適宜的發(fā)酵時(shí)間和溫度導(dǎo)致糞便的發(fā)酵度降低;受覆蓋層的嚴(yán)重影響
雙坑交替式旱廁 貧困、寒冷、缺水的地區(qū) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,經(jīng)濟(jì)要求低,抗凍性好 無(wú)害化處理程度低;污染大、臭味重
林周縣克布村的廁所現(xiàn)狀
通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn),林周縣大部分農(nóng)村仍采用旱廁,僅有4%—5%的村莊采用無(wú)公害衛(wèi)生公廁及其他方式。林周縣克布村由于污水排出的管道未連接廁所,所以仍在使用旱廁。
林周縣克布村民居旱廁建造在民居二樓,下面則為糞便堆積的地方,需要居民定期灑草木灰覆蓋排泄物,并在一段時(shí)間后將草木灰分解后的糞便清運(yùn)到田地中。
克布村場(chǎng)地問(wèn)題
1.地下管網(wǎng)的問(wèn)題
林周縣克布村由于與城市供水管網(wǎng)相距較遠(yuǎn),用水都是自家打來(lái)的。缺乏完善的排水系統(tǒng),僅有上水管線。
2.民居距離問(wèn)題
村民居住分散,集中處理污水和排泄物難度大。
淺析克布村的環(huán)境狀況
當(dāng)考慮在高海拔山區(qū)林周縣克布村進(jìn)行農(nóng)村廁所建設(shè)時(shí),選用合適的創(chuàng)新改造方法,將會(huì)直接影響工程的進(jìn)行難度、總體費(fèi)用和工作效率。以下是一些關(guān)于在這個(gè)區(qū)域內(nèi)影響廁所選擇的因素說(shuō)明。
1.地理位置
林周縣克布村地處西藏中部,拉薩市東北方、拉薩河上游彭波河河谷地區(qū),屬高原溫帶半干旱高原季風(fēng)氣候區(qū)。
2.氣候條件
(1)低溫嚴(yán)寒
林周縣年平均溫度偏低,極端最低溫度可達(dá)-22℃以下,冬季尤其寒冷。這就造成水沖式馬桶由于水管凍結(jié)而無(wú)法工作,從而影響了居民的正常生活。
(2)光照優(yōu)勢(shì)
得益于高原地區(qū)豐富的太陽(yáng)輻射,光照條件優(yōu)越。這為實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能集熱和發(fā)電提供了有利條件,有助于提升農(nóng)村廁所的抗寒性能和村民的整體使用體驗(yàn)。
(3)自然災(zāi)害頻發(fā)
由于區(qū)域內(nèi)頻繁發(fā)生的洪澇、泥石流和干旱等自然災(zāi)害,對(duì)廁所改造提出了較高彈性的要求,并采取封閉式設(shè)計(jì),減少外界帶來(lái)的影響。
3.聚落特征
克布村及周圍村落分散、相距較遠(yuǎn),造成生活垃圾集中處置困難。排水管網(wǎng)的鋪設(shè)造價(jià)較高且效率較低,給施工帶來(lái)了很大困難。
4.當(dāng)?shù)亓?xí)俗
村民習(xí)慣利用牦牛糞灰進(jìn)行糞肥的分解和除臭,這種傳統(tǒng)體現(xiàn)了當(dāng)?shù)厝说闹腔?,不僅循環(huán)利用了資源,而且保護(hù)了環(huán)境。同時(shí),盡管林周縣水資源并不匱乏,但受限于排水系統(tǒng)不完善,在這個(gè)區(qū)域,使用旱廁仍是主流。因此,創(chuàng)新改造農(nóng)村廁所時(shí),要從地方文化出發(fā)。
改良與探討
現(xiàn)有問(wèn)題
現(xiàn)有的林周縣居民旱廁有以下兩點(diǎn)問(wèn)題:首先,村民們不僅需要用覆蓋材料來(lái)掩蓋污物,過(guò)一段時(shí)間還要進(jìn)行清除,耗力且不方便;其次,使用過(guò)程中會(huì)有新的糞便進(jìn)入儲(chǔ)糞池,可能導(dǎo)致清掏儲(chǔ)糞池時(shí),糞便發(fā)酵不徹底。
改良技術(shù)
在當(dāng)?shù)孛窬訋幕A(chǔ)上,針對(duì)排泄物處理,在加速分解、草木灰的收集以及清理排泄物這幾方面進(jìn)行技術(shù)改造,促進(jìn)無(wú)害化的同時(shí)方便村民。
1.用自然資源(太陽(yáng)能)制作集熱組件
排泄物進(jìn)入廁所后,通過(guò)分集裝置將尿液與糞便分開。糞便采用太陽(yáng)能加熱組件進(jìn)行烘干,使其水分蒸發(fā),異味消除,細(xì)菌死亡;尿液,通過(guò)專門的管道收集完成后,直接添加自來(lái)水稀釋或集合起來(lái),可以將其用作液態(tài)化肥或經(jīng)后續(xù)加工制成化肥干粉。
該集熱組件由鋼筋、當(dāng)?shù)靥烊凰槭ㄖ睆?0—50毫米)、6毫米厚的普通玻璃、鋁合金框架和鍍鋅鐵皮等構(gòu)成(如圖4)。由于石頭具有很好的吸熱和儲(chǔ)熱能力,加上石頭與石頭的間隙便于熱氣的流通,可以更加均衡地吸收熱量,因此用它來(lái)儲(chǔ)存熱量、傳遞熱量。為了散熱,在裝置上、下設(shè)置兩列散熱孔。整體結(jié)構(gòu)采用鋼筋橫向承載(如圖5)。
好處:首先,在民廁內(nèi)使用集熱器,通過(guò)增加溫度,使其更加干燥;通過(guò)提高或降低糞便的pH值,使其更好地與植物草木灰混合到一起,使糞便中的病菌減少至對(duì)身體無(wú)害的程度;其次,將糞便收集組件進(jìn)行改裝后,可以使用有組織的熱壓力差異來(lái)儲(chǔ)存糞便,使封閉處理房間里的廢氣流動(dòng)速率更快,從而使廁所內(nèi)的空氣質(zhì)量得到提升,改善廁所的環(huán)境衛(wèi)生。
2.增設(shè)草木灰收集器
草木灰作為當(dāng)?shù)爻S玫母采w材料,既可以促進(jìn)糞肥的分解,又可以避免糞肥黏附在地面上,所以該村很多家庭仍用草木灰來(lái)覆蓋、分解排泄物。在廁所的一側(cè)安裝草木灰收集裝置,容積為12L,每一次如廁自動(dòng)使用草木灰0.5L,可供24次使用。此外,裝置內(nèi)設(shè)置了旋轉(zhuǎn)杠桿,在如廁時(shí),轉(zhuǎn)動(dòng)杠桿,帶動(dòng)傳送裝置,把草木灰推到蓋子上,為之后的工作做好準(zhǔn)備。
3.處理后的排泄物出口裝置
出口呈長(zhǎng)方形,大小為3.75×25.00毫米,發(fā)酵結(jié)束后,裝置內(nèi)部旋轉(zhuǎn)攪拌槳,使用時(shí)可以排出處理后的排泄物,不使用的時(shí)候都用木頭密封。這樣不僅降低了熱耗,還防止了堆料的滲漏。
針對(duì)克布村的實(shí)際情況,生態(tài)旱廁技術(shù)展現(xiàn)了良好的適應(yīng)性,有效解決了高寒、缺水環(huán)境下的廁所衛(wèi)生問(wèn)題。引入太陽(yáng)能加熱裝置和草木灰收集裝置,不僅提升了廁所使用效率和衛(wèi)生水平,還降低了廁所的改造和維護(hù)成本,為高原地區(qū)廁所改造提供了可借鑒的模式。
大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目“鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略背景下農(nóng)村生態(tài)廁所改造研究——以林周縣克布村為例”(項(xiàng)目編號(hào):202410694011)。