生态改造让农厕也能高大上

作者: 张浩菲 唐红 王柯晴 阿旺索朗

生态改造让农厕也能高大上0

摘要:文章以西藏自治区拉萨市林周县卡孜乡克布村为例,对生态厕所技术进行了深入探讨和应用效果评估。通过对现有厕所技术的综合分析和改良,文章提出了针对高原环境的优化策略,尤其是引入了太阳能加热系统及草木灰收集装置,改进粪便处理流程。这些创新技术不仅显著提升了农村卫生条件,还促进了资源的有效利用和生态环境的可持续发展。

农村厕所建设作为国家实施乡村振兴战略中的一项重点工作,旨在提高农村居民的生活质量。随着“厕所革命”的深入,多种环保型厕所技术在各地得到实践应用,并取得了良好效果。文章以西藏自治区拉萨市林周县卡孜乡克布村为例,旨在探索适应高原地区的厕所建设技术,解决传统厕所技术在这一区域内不适应的难题。

现有厕所技术分析与选择

国内现行技术

当前农村厕所建设展现出多元化趋势,经文献调研发现以下六项技术较为可靠:三格化粪池型、双翁漏斗型、沼气池型、带排水系统的水冲式厕所、粪尿分集式旱厕、双坑交替式旱厕,如图1所示。

厕所常见技术分类

1.三格化粪池型

主要依赖高密度沉降原理,有效分离粪便与尿液,随后通过厌氧发酵过程,全面杀灭病原体及虫卵;同时,预防蚊虫滋生,确保粪便的无害化处理。

2.双翁漏斗型

前后串联的两个储粪罐,通过巧妙的进粪与过粪管道布局,对前槽进行深层厌氧发酵,使其对环境中的有害组分进行自然分层,有效去除其中的危害组分,提高其处理效果。

3.沼气池型

巧妙连接厕所、牲畜圈舍与沼气池,将人类与牲畜的排泄物统一引入发酵室,对其进行集中厌氧降解,并采用专用的管线对其进行回收,达到环境友好、经济实惠的目的。

4.带排水系统的水冲式厕所

对靠近城市污水处理设施的区域,通过完善的下水管道系统,将抽水马桶的废水直接引至城市污水处理厂,保证厕所的洁净及卫生,保护周边环境。

5.粪尿分集式旱厕

采用独特的便池结构,将粪、尿分开收集,并将尿液稀释后直接用作农田肥料;同时,将粪便集中贮存,提高资源利用率。

6.双坑交替式旱厕

采用两个化粪池轮换使用的方式,一个坑位使用时,另一个坑位进行自然堆肥,待一坑满溢时进行清理并轮换使用,有效延长清理周期,降低维护成本。

技术对比与选择

1.技术对比

梳理各项技术的特点形成表格(见下表),可以清楚地看到每项技术的优缺点。因为农村的经济条件较差,所以要在农村推广一种新的厕所技术,成本的计算必不可少。图2所示为每项技术的前期建设和后期管理运行的成本。

2.总结选择

综合考虑技术适用性、经济性和安全性,粪尿分集式旱厕因其结构简单、造价低廉、抗冻性好等优势,被选为克布村厕所改造的基础模型。

各技术优缺点表

厕所分类 具体类型 适用地区 优点 缺点

水冲厕所 三格化粪池厕所 适用地区广泛 结构简单,易于施工建造和维护管理,造价低廉 施工技术要求高;冬季上冻

双瓮漏斗式厕所 土层较厚的地区 造价低廉,大肠杆菌等致病细菌灭杀率高 施工技术要求高;清掏困难;冬季上冻

沼气池厕所 饲养家畜的家庭 既能循环使用,又能保护环境;具有一定的经济效益 施工技术要求高;建造成本大;有可能传染蚊蝇病

下水管网厕所 集中布局的居民点、具备市政给排水条件 如厕环境干净整洁;受气候地形影响小 冬季上冻;无法适应复杂地形与布局分散的村庄

旱厕 粪尿分集式旱厕 贫困、寒冷、缺水的地区 结构简单,易于施工建造和维护管理;造价低廉;抗冻 不适宜的发酵时间和温度导致粪便的发酵度降低;受覆盖层的严重影响

双坑交替式旱厕 贫困、寒冷、缺水的地区 结构简单,经济要求低,抗冻性好 无害化处理程度低;污染大、臭味重

林周县克布村的厕所现状

通过调研发现,林周县大部分农村仍采用旱厕,仅有4%—5%的村庄采用无公害卫生公厕及其他方式。林周县克布村由于污水排出的管道未连接厕所,所以仍在使用旱厕。

林周县克布村民居旱厕建造在民居二楼,下面则为粪便堆积的地方,需要居民定期洒草木灰覆盖排泄物,并在一段时间后将草木灰分解后的粪便清运到田地中。

克布村场地问题

1.地下管网的问题

林周县克布村由于与城市供水管网相距较远,用水都是自家打来的。缺乏完善的排水系统,仅有上水管线。

2.民居距离问题

村民居住分散,集中处理污水和排泄物难度大。

浅析克布村的环境状况

当考虑在高海拔山区林周县克布村进行农村厕所建设时,选用合适的创新改造方法,将会直接影响工程的进行难度、总体费用和工作效率。以下是一些关于在这个区域内影响厕所选择的因素说明。

1.地理位置

林周县克布村地处西藏中部,拉萨市东北方、拉萨河上游彭波河河谷地区,属高原温带半干旱高原季风气候区。

2.气候条件

(1)低温严寒

林周县年平均温度偏低,极端最低温度可达-22℃以下,冬季尤其寒冷。这就造成水冲式马桶由于水管冻结而无法工作,从而影响了居民的正常生活。

(2)光照优势

得益于高原地区丰富的太阳辐射,光照条件优越。这为实现太阳能集热和发电提供了有利条件,有助于提升农村厕所的抗寒性能和村民的整体使用体验。

(3)自然灾害频发

由于区域内频繁发生的洪涝、泥石流和干旱等自然灾害,对厕所改造提出了较高弹性的要求,并采取封闭式设计,减少外界带来的影响。

3.聚落特征

克布村及周围村落分散、相距较远,造成生活垃圾集中处置困难。排水管网的铺设造价较高且效率较低,给施工带来了很大困难。

4.当地习俗

村民习惯利用牦牛粪灰进行粪肥的分解和除臭,这种传统体现了当地人的智慧,不仅循环利用了资源,而且保护了环境。同时,尽管林周县水资源并不匮乏,但受限于排水系统不完善,在这个区域,使用旱厕仍是主流。因此,创新改造农村厕所时,要从地方文化出发。

改良与探讨

现有问题

现有的林周县居民旱厕有以下两点问题:首先,村民们不仅需要用覆盖材料来掩盖污物,过一段时间还要进行清除,耗力且不方便;其次,使用过程中会有新的粪便进入储粪池,可能导致清掏储粪池时,粪便发酵不彻底。

改良技术

在当地民居厕所的基础上,针对排泄物处理,在加速分解、草木灰的收集以及清理排泄物这几方面进行技术改造,促进无害化的同时方便村民。

1.用自然资源(太阳能)制作集热组件

排泄物进入厕所后,通过分集装置将尿液与粪便分开。粪便采用太阳能加热组件进行烘干,使其水分蒸发,异味消除,细菌死亡;尿液,通过专门的管道收集完成后,直接添加自来水稀释或集合起来,可以将其用作液态化肥或经后续加工制成化肥干粉。

该集热组件由钢筋、当地天然碎石(直径30—50毫米)、6毫米厚的普通玻璃、铝合金框架和镀锌铁皮等构成(如图4)。由于石头具有很好的吸热和储热能力,加上石头与石头的间隙便于热气的流通,可以更加均衡地吸收热量,因此用它来储存热量、传递热量。为了散热,在装置上、下设置两列散热孔。整体结构采用钢筋横向承载(如图5)。

好处:首先,在民厕内使用集热器,通过增加温度,使其更加干燥;通过提高或降低粪便的pH值,使其更好地与植物草木灰混合到一起,使粪便中的病菌减少至对身体无害的程度;其次,将粪便收集组件进行改装后,可以使用有组织的热压力差异来储存粪便,使封闭处理房间里的废气流动速率更快,从而使厕所内的空气质量得到提升,改善厕所的环境卫生。

2.增设草木灰收集器

草木灰作为当地常用的覆盖材料,既可以促进粪肥的分解,又可以避免粪肥黏附在地面上,所以该村很多家庭仍用草木灰来覆盖、分解排泄物。在厕所的一侧安装草木灰收集装置,容积为12L,每一次如厕自动使用草木灰0.5L,可供24次使用。此外,装置内设置了旋转杠杆,在如厕时,转动杠杆,带动传送装置,把草木灰推到盖子上,为之后的工作做好准备。

3.处理后的排泄物出口装置

出口呈长方形,大小为3.75×25.00毫米,发酵结束后,装置内部旋转搅拌桨,使用时可以排出处理后的排泄物,不使用的时候都用木头密封。这样不仅降低了热耗,还防止了堆料的渗漏。

针对克布村的实际情况,生态旱厕技术展现了良好的适应性,有效解决了高寒、缺水环境下的厕所卫生问题。引入太阳能加热装置和草木灰收集装置,不仅提升了厕所使用效率和卫生水平,还降低了厕所的改造和维护成本,为高原地区厕所改造提供了可借鉴的模式。

大学生创新创业训练项目“乡村振兴战略背景下农村生态厕所改造研究——以林周县克布村为例”(项目编号:202410694011)。

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