寒旱地區(qū)農(nóng)村改廁關(guān)鍵技術(shù)試驗研究

張宏生 戴寶成

（1.涇川縣農(nóng)業(yè)項目服務中心，甘肅 涇川 744399；2.涇川縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，甘肅 涇川 744399）

0 引言

農(nóng)村“廁所革命”開展以來，國家相繼出臺了一系列扶持“廁所革命”的政策，各級政府投入了大量的資金，廣大農(nóng)村地區(qū)開始大規(guī)模實施改廁項目，不斷探索符合當?shù)貙嶋H的改廁模式，農(nóng)村“廁所革命”取得了階段性成效。農(nóng)村“廁所革命”事關(guān)農(nóng)村居民健康和廣大農(nóng)民根本福祉，衛(wèi)生廁所的普及和使用情況將直接影響鄉(xiāng)村振興的成色［1-2］。但從2021—2022年全國范圍開展的問題廁所摸底調(diào)查情況來看，近年來農(nóng)村改廁過程中出現(xiàn)了不容忽視的問題，已改建的衛(wèi)生廁所閑置、棄用、報廢問題比較突出。尤其在寒旱地區(qū)，農(nóng)村改廁面臨著諸多現(xiàn)實問題：部分偏遠山區(qū)的農(nóng)村嚴重缺水，污水管網(wǎng)建立困難；冬季寒冷，衛(wèi)生廁所需要適當?shù)谋卮胧?；部分土質(zhì)松散的地區(qū)，埋在地下的聚乙烯三格化糞池會塌陷、沉降［3］。因此，筆者以甘肅省涇川縣農(nóng)村改廁為例，研究寒旱地區(qū)農(nóng)村改廁關(guān)鍵技術(shù)，以期能提高農(nóng)村改廁質(zhì)量和衛(wèi)生廁所使用率，促進農(nóng)村人居環(huán)境改善，鞏固農(nóng)村“廁所革命”成果。

1 農(nóng)村改廁主推模式及存在的技術(shù)短板

1.1 農(nóng)村改廁主推模式

2019年，甘肅省衛(wèi)生健康委員會、甘肅省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳、甘肅省科學技術(shù)廳等部門編制了《甘肅省農(nóng)村改廁技術(shù)指導手冊》，指導手冊中的改廁模式包括三格化糞池水廁、雙翁式衛(wèi)生廁所、雙坑交替式廁所、糞尿分集式廁所、完全上下水道水沖式廁所和閣樓式衛(wèi)生旱廁。在全國范圍內(nèi)大規(guī)模實施農(nóng)村“廁所革命”項目的推動下，涇川縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局堅持因地制宜，尊重群眾意愿，科學選擇改廁模式，通過改造提升、改建達標、配套新建等多種方式，穩(wěn)步推進農(nóng)村戶用衛(wèi)生廁所改造。通過近3 a的農(nóng)村改廁探索與實踐，三格式化糞池水廁和閣樓式衛(wèi)生旱廁這兩種模式已成為目前寒旱地區(qū)農(nóng)村改廁的主推模式。

1.2 技術(shù)短板

目前，寒旱地區(qū)推廣的三格式化糞池水廁和閣樓式衛(wèi)生旱廁在實際施工和使用中仍然存在一定技術(shù)短板。一是三格式化糞池都是由聚乙烯或聚氯乙烯材料制成，抗壓強度低。寒旱地區(qū)農(nóng)村冬季寒冷，凍土層厚，必須將三格式化糞池埋在凍土層以下才能保證廁所能常年使用。在施工過程中，施工單位需要把三格式化糞池埋在凍土層80～120 cm以下，三格式化糞池池坑開挖深度為200～240 cm，化糞池上回填土方2～3 m2，如此才能保證廁所能常年使用。但在此模式下，三格式化糞池上層土方總質(zhì)量在3 t以上，容易導致三格式化糞池受壓變形、隔板倒塌、串水等問題發(fā)生。二是寒旱地區(qū)目前推廣的閣樓式衛(wèi)生旱廁中的糞污在蹲便器下貯糞坑原地堆積，不易流動，要依靠人工用鐵锨清掏，清理周期2～3 d，否則糞污就會堆積，影響廁所內(nèi)環(huán)境衛(wèi)生，而且清掏起來非常麻煩，容易造成臭氣擴散，污染周圍環(huán)境。

2 三格式化糞池水廁技術(shù)創(chuàng)新集成應用

三格式化糞池水廁是一種無害化衛(wèi)生廁所，是目前寒旱地區(qū)農(nóng)村改廁主要推廣的模式。三格式化糞池水廁由廁房、便器和三格式化糞池等幾部分組成。三格式化糞池是廁所的核心部分，主要作用是利用過糞管阻攔糞渣糞皮、促進糞便厭氧發(fā)酵、使寄生蟲卵自然沉淀，對糞便進行無害化處理。三格式化糞池的質(zhì)量直接關(guān)系到改廁質(zhì)量及廁所使用壽命。目前，寒旱地區(qū)農(nóng)村推廣的三格式化糞池大多是三格注塑或滾塑一體化密封化糞池。三格式化糞池的3個池容積比例要求為2∶1∶3，有效容積不小于1.5 m3，壁厚不低于7 mm。涇川縣遵循《農(nóng)村戶廁衛(wèi)生規(guī)范》（GB 19379—2012）［4］，在三格式化糞池水廁施工中集成應用三格式化糞池保溫防護技術(shù)、洗澡間改建廁屋技術(shù)、庭院雨水集流沖廁技術(shù)、電動沖廁技術(shù)、過糞管安裝改進技術(shù)等，積極引導群眾開展水窖、廢棄沼氣池收集雨水沖廁，破解三格式化糞池水廁在實際施工和使用中存在的技術(shù)難題，提高三格式化糞池水廁使用率。

2.1 三格式化糞池保溫防護技術(shù)

2.1.1 工藝流程。該項目提供了一種“三格式化糞池保溫防護裝置”（見圖1），包括防護罩、防護蓋板。防護罩包括前罩蓋、后罩蓋、底罩，底罩位于化糞池的底部，前罩蓋與后罩蓋均扣在化糞池的頂部，且前罩蓋和后罩蓋的下端抵接在底罩的上端面上。前罩蓋、后罩蓋、底罩圍合的內(nèi)腔斷面為拱形結(jié)構(gòu)且與化糞池的外形匹配，前罩蓋、后罩蓋、底罩圍合的外形為長方形；前罩蓋、后罩蓋的上方設有防護蓋板，防護蓋板包括泡沫板、鋼筋混凝土板，泡沫板的底部貼合在前罩蓋、后罩蓋的上端，鋼筋混凝土板位于泡沫板的上方，且鋼筋混凝土板的外形尺寸大于前罩蓋與后罩蓋組合的外形尺寸。

2.1.2 工作原理。防護罩內(nèi)部呈鐘罩拱形結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⑸戏降氖芰Ψ稚鬟f至化糞池上表面，且其本身也能夠承受部分壓力。同時，防護罩上加蓋有防護蓋板，防護蓋板上的鋼筋混凝土板面積大于防護罩，可以將上方土方的壓力傳遞給周圍的下方土層，減少化糞池的承載負荷，避免了化糞池局部受力過大造成坍塌變形。此外，用泡沫材料包裹化糞池，可對化糞池內(nèi)物料進行保溫，避免冬季化糞池內(nèi)污水結(jié)冰影響廁所正常使用，同時可以減小頂部回填土壤厚度，減少上方負載，進一步避免變形，節(jié)省土方開挖及回填人工費用。

2.1.3 使用效果。在化糞池外包裹防護罩，在防護罩加裝防護蓋板，減小了化糞池局部負載，避免了化糞池被擠壓內(nèi)凹變形；對化糞池進行保溫，避免化糞池內(nèi)部結(jié)冰，保證了化糞池能夠全年正常使用。試驗結(jié)果表明：在三格式化糞池外包裹防護罩，池坑深度可減少開挖30～40 cm，減少三格化糞池上方負荷1.5 t。各地可根據(jù)當?shù)囟緝鐾翆由疃葲Q定三格式化糞池池坑開挖深度。

2.1.4 優(yōu)選案例。在涇川縣2021—2022年農(nóng)村改廁項目建設過程中，在玉都鎮(zhèn)端賢村、尹家洼村，黨原鎮(zhèn)永豐村選擇改廁示范戶對上述技術(shù)進行了試驗研究。試驗項目中，三格式化糞池保溫防護裝置用保溫巖棉和苯板替代，通過1 a時間觀察，三格式化糞池內(nèi)隔板正常，化糞池未出現(xiàn)任何變形。

2.2 洗澡間改建廁屋技術(shù)

2.2.1 技術(shù)要點。了解洗澡間內(nèi)上下水管道布局，在不損壞上下水管道的前提下，合理規(guī)劃，選定坐便器安裝位置，盡量選在洗澡間一角，只需要在坐便器安裝位置用水鉆打一個直徑11 cm的圓孔，對洗澡間內(nèi)其他設施不會造成損壞。打孔中心點距離后墻30～35 cm，距離側(cè)墻40～45 cm。在洗澡間外，用卷尺丈量，找到坐便器打孔中心對應的點位，選定化糞池開挖位置，化糞池走向與排糞管預埋方向一致，以便排糞通暢。如果受地形限制，化糞池走向與排糞管預埋方向相垂直，則化糞池走向必須正南正北規(guī)劃，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)?；S池坑開挖尺寸為長200 cm、寬130 cm、深180 cm；儲水通坑開挖尺寸為直徑60 cm、深150 cm?；S池坑和儲水通坑要同時開挖。排糞管道長度300 cm，最遠不能超過400 cm，盡量減少拐彎，開挖深度60 cm，寬度20 cm。把排糞管道地溝開挖到洗澡間外墻后，用洛陽鏟或土銼子對準打孔方向，掏直徑15 cm的洞，深度與洗澡間打孔位置一致。在洗澡間內(nèi)，用水鉆在坐便器安裝中心點垂直打直徑11 cm洞，再沿后墻垂直打直徑5 cm洞，用于穿進出水管和電線。

2.2.2 優(yōu)點。洗澡間內(nèi)安裝有上下水管，且通常用瓷磚貼面，內(nèi)部衛(wèi)生整潔，改建成衛(wèi)生廁所可以一步到位，達到進院入室、如廁方便的目的；同時，施工難度不大，還可減少廁屋修建，減輕農(nóng)戶經(jīng)濟負擔。

2.3 庭院雨水集流沖廁技術(shù)

根據(jù)農(nóng)戶庭院地面硬化情況、水道走向及三格式化糞池安裝位置，合理布局設計，在三格式化糞池周圍預埋一個1 m3以上的貯水罐，在貯水罐上口安裝過濾網(wǎng)，利用貯水罐收集雨水進行沖廁。

2.4 電動沖廁技術(shù)

在三格式化糞池水廁施工中，在地下預埋250 L蓄水桶，在蓄水桶內(nèi)配備小功率水泵，采用電動沖廁技術(shù)，徹底解決農(nóng)村自來水不穩(wěn)定的問題，保證廁所一年四季正常使用。

2.5 過糞管安裝改進技術(shù)

在三格式化糞池水廁施工中，化糞池坑深度為180～200 cm?；S池與蹲便器（坐便器）連接管為直徑11 cm的PVC硬管，接頭處用PVC膠粘接，地基稍有一點沉降，過糞管連接處就會脫落。把過糞管改為同規(guī)格的內(nèi)帶鋼絲的軟管，能有效解決化糞池沉降導致的過糞管接頭脫落現(xiàn)象。雖然是一個小小的改動，但通過這種改進，每戶可避免直接經(jīng)濟損失2 000元。

3 新型衛(wèi)生旱廁創(chuàng)新技術(shù)

3.1 主要特征

該項目提供了一種便于清理糞污的衛(wèi)生旱廁（見圖2），包括廁屋、貯糞間、混凝土蓋板、入便開口、貯糞車等結(jié)構(gòu)。貯糞車車廂的側(cè)端可拆卸，連接有車轅，車廂底部設置的滾輪包括安裝在車廂底部的行駛輪和安裝在車廂底面中間位置的導向輪。同時，廁屋內(nèi)設置有踏步，踏步位于貯糞間的一側(cè)。

3.2 工作原理

在使用時，糞便從入便開口落入貯糞車的車廂內(nèi)；貯糞車內(nèi)物料需要清理時，將貯糞車從貯糞間拉出，推移插板使得插板對進糞口進行遮蔽，再將貯糞車推移至糞便集中處理目的地；抽開插板，抬起車轅將車廂傾斜，使糞污沿傾斜面自動流出，從而將污物傾倒至目的區(qū)域；根據(jù)需要進行清洗，完成清理后，將貯糞車推移至貯糞間，并將插板拉出，使進糞口與入便開口相對，以便使用；通過拆卸鎖緊銷，將車轅卸下來放在廁屋內(nèi)，清理糞污時安裝車轅，以免車轅影響行人通過。

3.3 施工技術(shù)

施工時，在處理好廁所地平面的基礎(chǔ)上，規(guī)劃好貯糞間的位置，用磚塊和水泥砂漿砌筑貯糞間。在貯糞間上安裝混凝土蓋板，混凝土蓋板上預留入便開口，安裝大口徑的蹲便器面板，然后砌筑廁屋，并將制作好的貯糞車推進貯糞間，貯糞間的空間與貯糞車大小相吻合，并使貯糞車上的進糞口位于入便開口下方。貯糞車上預留的排氣孔與混凝土蓋板上預留的排氣孔相吻合，安裝一個直徑11 cm的PVC彎頭，沿廁屋后墻再接同規(guī)格PVC直管作為排氣管，排氣管頂部戴雨傘式防雨帽，排氣管高出廁屋頂50 cm。

3.4 優(yōu)選案例

實際應用中，貯糞車車廂總長度135 cm，車廂底部長度85 cm，車廂高30 cm、寬50 cm，車軸長60 cm，車軸兩端安裝直徑為12 cm的帶內(nèi)軸承的橡膠輪作為行駛輪，車廂底部靠后端中間部位安裝1個直徑為6 cm的導向輪，承載質(zhì)量120 kg，車廂實際使用容積按照0.08 m3設計。家庭使用人口按平均4人計算，糞污可以7 d清理一次，每月只需要清理4次。車廂采用2 mm鍍鋅鋼板焊接，車廂內(nèi)刷防腐蝕的樹脂膠。車轅采用直徑3 cm鍍鋅鋼管焊接而成，車體全部噴防銹漆。車廂上面預留20 cm×60 cm進糞口，設置與進糞口規(guī)格匹配的插板，插板采用2 mm的鋼板，車廂側(cè)端傾斜面呈斜坡形，便于收集糞污及清理。

新型衛(wèi)生旱廁在涇川縣黨原鎮(zhèn)徐家村、玉都鎮(zhèn)王寨村進行了試驗，通過3個多月的使用，農(nóng)戶反映良好，農(nóng)戶一致要求在今后農(nóng)村改廁中大規(guī)模推廣。

3.5 優(yōu)點

新型衛(wèi)生旱廁施工、安裝方便，配套的三輪貯糞清運車密封性能好，臭氣不易擴散，糞污清理非常方便，解決了傳統(tǒng)旱廁糞污要依靠人工用鐵锨清掏、勞動強度大、污染周圍環(huán)境的問題。該技術(shù)特別適合干旱、高寒、偏遠等居住分散地區(qū)群眾改廁應用。

4 結(jié)語

以上農(nóng)村改廁關(guān)鍵技術(shù)措施，遵循宜水則水、宜旱則旱、群眾滿意的原則，不僅達到設計目標，又方便施工操作，利于節(jié)省改廁材料，提高了農(nóng)村改廁質(zhì)量和廁所使用率［5-6］。該項目雖然經(jīng)過2 a多時間的試驗研究，但項目試驗資金少，試驗示范規(guī)模偏小，尤其是三格式化糞池保溫防護裝置及不同地區(qū)覆土厚度等數(shù)據(jù)有待進一步精準試驗，三格式化糞池保溫防護技術(shù)、庭院雨水集流沖廁技術(shù)、電動沖廁技術(shù)和新型衛(wèi)生旱廁推廣等技術(shù)集成應用還需要進一步優(yōu)化組合。今后涇川縣可進一步加強組織領(lǐng)導，突出新技術(shù)在改廁項目中的作用，擴大項目輻射帶動面。