寒旱地区农村改厕关键技术试验研究

张宏生 戴宝成

（1.泾川县农业项目服务中心，甘肃 泾川 744399；2.泾川县农业农村局，甘肃 泾川 744399）

0 引言

农村“厕所革命”开展以来，国家相继出台了一系列扶持“厕所革命”的政策，各级政府投入了大量的资金，广大农村地区开始大规模实施改厕项目，不断探索符合当地实际的改厕模式，农村“厕所革命”取得了阶段性成效。农村“厕所革命”事关农村居民健康和广大农民根本福祉，卫生厕所的普及和使用情况将直接影响乡村振兴的成色［1-2］。但从2021—2022年全国范围开展的问题厕所摸底调查情况来看，近年来农村改厕过程中出现了不容忽视的问题，已改建的卫生厕所闲置、弃用、报废问题比较突出。尤其在寒旱地区，农村改厕面临着诸多现实问题：部分偏远山区的农村严重缺水，污水管网建立困难；冬季寒冷，卫生厕所需要适当的保温措施；部分土质松散的地区，埋在地下的聚乙烯三格化粪池会塌陷、沉降［3］。因此，笔者以甘肃省泾川县农村改厕为例，研究寒旱地区农村改厕关键技术，以期能提高农村改厕质量和卫生厕所使用率，促进农村人居环境改善，巩固农村“厕所革命”成果。

1 农村改厕主推模式及存在的技术短板

1.1 农村改厕主推模式

2019年，甘肃省卫生健康委员会、甘肃省农业农村厅、甘肃省科学技术厅等部门编制了《甘肃省农村改厕技术指导手册》，指导手册中的改厕模式包括三格化粪池水厕、双翁式卫生厕所、双坑交替式厕所、粪尿分集式厕所、完全上下水道水冲式厕所和阁楼式卫生旱厕。在全国范围内大规模实施农村“厕所革命”项目的推动下，泾川县农业农村局坚持因地制宜，尊重群众意愿，科学选择改厕模式，通过改造提升、改建达标、配套新建等多种方式，稳步推进农村户用卫生厕所改造。通过近3 a的农村改厕探索与实践，三格式化粪池水厕和阁楼式卫生旱厕这两种模式已成为目前寒旱地区农村改厕的主推模式。

1.2 技术短板

目前，寒旱地区推广的三格式化粪池水厕和阁楼式卫生旱厕在实际施工和使用中仍然存在一定技术短板。一是三格式化粪池都是由聚乙烯或聚氯乙烯材料制成，抗压强度低。寒旱地区农村冬季寒冷，冻土层厚，必须将三格式化粪池埋在冻土层以下才能保证厕所能常年使用。在施工过程中，施工单位需要把三格式化粪池埋在冻土层80～120 cm以下，三格式化粪池池坑开挖深度为200～240 cm，化粪池上回填土方2～3 m2，如此才能保证厕所能常年使用。但在此模式下，三格式化粪池上层土方总质量在3 t以上，容易导致三格式化粪池受压变形、隔板倒塌、串水等问题发生。二是寒旱地区目前推广的阁楼式卫生旱厕中的粪污在蹲便器下贮粪坑原地堆积，不易流动，要依靠人工用铁锨清掏，清理周期2～3 d，否则粪污就会堆积，影响厕所内环境卫生，而且清掏起来非常麻烦，容易造成臭气扩散，污染周围环境。

2 三格式化粪池水厕技术创新集成应用

三格式化粪池水厕是一种无害化卫生厕所，是目前寒旱地区农村改厕主要推广的模式。三格式化粪池水厕由厕房、便器和三格式化粪池等几部分组成。三格式化粪池是厕所的核心部分，主要作用是利用过粪管阻拦粪渣粪皮、促进粪便厌氧发酵、使寄生虫卵自然沉淀，对粪便进行无害化处理。三格式化粪池的质量直接关系到改厕质量及厕所使用寿命。目前，寒旱地区农村推广的三格式化粪池大多是三格注塑或滚塑一体化密封化粪池。三格式化粪池的3个池容积比例要求为2∶1∶3，有效容积不小于1.5 m3，壁厚不低于7 mm。泾川县遵循《农村户厕卫生规范》（GB 19379—2012）［4］，在三格式化粪池水厕施工中集成应用三格式化粪池保温防护技术、洗澡间改建厕屋技术、庭院雨水集流冲厕技术、电动冲厕技术、过粪管安装改进技术等，积极引导群众开展水窖、废弃沼气池收集雨水冲厕，破解三格式化粪池水厕在实际施工和使用中存在的技术难题，提高三格式化粪池水厕使用率。

2.1 三格式化粪池保温防护技术

2.1.1 工艺流程。该项目提供了一种“三格式化粪池保温防护装置”（见图1），包括防护罩、防护盖板。防护罩包括前罩盖、后罩盖、底罩，底罩位于化粪池的底部，前罩盖与后罩盖均扣在化粪池的顶部，且前罩盖和后罩盖的下端抵接在底罩的上端面上。前罩盖、后罩盖、底罩围合的内腔断面为拱形结构且与化粪池的外形匹配，前罩盖、后罩盖、底罩围合的外形为长方形；前罩盖、后罩盖的上方设有防护盖板，防护盖板包括泡沫板、钢筋混凝土板，泡沫板的底部贴合在前罩盖、后罩盖的上端，钢筋混凝土板位于泡沫板的上方，且钢筋混凝土板的外形尺寸大于前罩盖与后罩盖组合的外形尺寸。

2.1.2 工作原理。防护罩内部呈钟罩拱形结构，能够将上方的受力分散传递至化粪池上表面，且其本身也能够承受部分压力。同时，防护罩上加盖有防护盖板，防护盖板上的钢筋混凝土板面积大于防护罩，可以将上方土方的压力传递给周围的下方土层，减少化粪池的承载负荷，避免了化粪池局部受力过大造成坍塌变形。此外，用泡沫材料包裹化粪池，可对化粪池内物料进行保温，避免冬季化粪池内污水结冰影响厕所正常使用，同时可以减小顶部回填土壤厚度，减少上方负载，进一步避免变形，节省土方开挖及回填人工费用。

2.1.3 使用效果。在化粪池外包裹防护罩，在防护罩加装防护盖板，减小了化粪池局部负载，避免了化粪池被挤压内凹变形；对化粪池进行保温，避免化粪池内部结冰，保证了化粪池能够全年正常使用。试验结果表明：在三格式化粪池外包裹防护罩，池坑深度可减少开挖30～40 cm，减少三格化粪池上方负荷1.5 t。各地可根据当地冬季冻土层深度决定三格式化粪池池坑开挖深度。

2.1.4 优选案例。在泾川县2021—2022年农村改厕项目建设过程中，在玉都镇端贤村、尹家洼村，党原镇永丰村选择改厕示范户对上述技术进行了试验研究。试验项目中，三格式化粪池保温防护装置用保温岩棉和苯板替代，通过1 a时间观察，三格式化粪池内隔板正常，化粪池未出现任何变形。

2.2 洗澡间改建厕屋技术

2.2.1 技术要点。了解洗澡间内上下水管道布局，在不损坏上下水管道的前提下，合理规划，选定坐便器安装位置，尽量选在洗澡间一角，只需要在坐便器安装位置用水钻打一个直径11 cm的圆孔，对洗澡间内其他设施不会造成损坏。打孔中心点距离后墙30～35 cm，距离侧墙40～45 cm。在洗澡间外，用卷尺丈量，找到坐便器打孔中心对应的点位，选定化粪池开挖位置，化粪池走向与排粪管预埋方向一致，以便排粪通畅。如果受地形限制，化粪池走向与排粪管预埋方向相垂直，则化粪池走向必须正南正北规划，与周围环境相协调。化粪池坑开挖尺寸为长200 cm、宽130 cm、深180 cm；储水通坑开挖尺寸为直径60 cm、深150 cm。化粪池坑和储水通坑要同时开挖。排粪管道长度300 cm，最远不能超过400 cm，尽量减少拐弯，开挖深度60 cm，宽度20 cm。把排粪管道地沟开挖到洗澡间外墙后，用洛阳铲或土锉子对准打孔方向，掏直径15 cm的洞，深度与洗澡间打孔位置一致。在洗澡间内，用水钻在坐便器安装中心点垂直打直径11 cm洞，再沿后墙垂直打直径5 cm洞，用于穿进出水管和电线。

2.2.2 优点。洗澡间内安装有上下水管，且通常用瓷砖贴面，内部卫生整洁，改建成卫生厕所可以一步到位，达到进院入室、如厕方便的目的；同时，施工难度不大，还可减少厕屋修建，减轻农户经济负担。

2.3 庭院雨水集流冲厕技术

根据农户庭院地面硬化情况、水道走向及三格式化粪池安装位置，合理布局设计，在三格式化粪池周围预埋一个1 m3以上的贮水罐，在贮水罐上口安装过滤网，利用贮水罐收集雨水进行冲厕。

2.4 电动冲厕技术

在三格式化粪池水厕施工中，在地下预埋250 L蓄水桶，在蓄水桶内配备小功率水泵，采用电动冲厕技术，彻底解决农村自来水不稳定的问题，保证厕所一年四季正常使用。

2.5 过粪管安装改进技术

在三格式化粪池水厕施工中，化粪池坑深度为180～200 cm。化粪池与蹲便器（坐便器）连接管为直径11 cm的PVC硬管，接头处用PVC胶粘接，地基稍有一点沉降，过粪管连接处就会脱落。把过粪管改为同规格的内带钢丝的软管，能有效解决化粪池沉降导致的过粪管接头脱落现象。虽然是一个小小的改动，但通过这种改进，每户可避免直接经济损失2 000元。

3 新型卫生旱厕创新技术

3.1 主要特征

该项目提供了一种便于清理粪污的卫生旱厕（见图2），包括厕屋、贮粪间、混凝土盖板、入便开口、贮粪车等结构。贮粪车车厢的侧端可拆卸，连接有车辕，车厢底部设置的滚轮包括安装在车厢底部的行驶轮和安装在车厢底面中间位置的导向轮。同时，厕屋内设置有踏步，踏步位于贮粪间的一侧。

3.2 工作原理

在使用时，粪便从入便开口落入贮粪车的车厢内；贮粪车内物料需要清理时，将贮粪车从贮粪间拉出，推移插板使得插板对进粪口进行遮蔽，再将贮粪车推移至粪便集中处理目的地；抽开插板，抬起车辕将车厢倾斜，使粪污沿倾斜面自动流出，从而将污物倾倒至目的区域；根据需要进行清洗，完成清理后，将贮粪车推移至贮粪间，并将插板拉出，使进粪口与入便开口相对，以便使用；通过拆卸锁紧销，将车辕卸下来放在厕屋内，清理粪污时安装车辕，以免车辕影响行人通过。

3.3 施工技术

施工时，在处理好厕所地平面的基础上，规划好贮粪间的位置，用砖块和水泥砂浆砌筑贮粪间。在贮粪间上安装混凝土盖板，混凝土盖板上预留入便开口，安装大口径的蹲便器面板，然后砌筑厕屋，并将制作好的贮粪车推进贮粪间，贮粪间的空间与贮粪车大小相吻合，并使贮粪车上的进粪口位于入便开口下方。贮粪车上预留的排气孔与混凝土盖板上预留的排气孔相吻合，安装一个直径11 cm的PVC弯头，沿厕屋后墙再接同规格PVC直管作为排气管，排气管顶部戴雨伞式防雨帽，排气管高出厕屋顶50 cm。

3.4 优选案例

实际应用中，贮粪车车厢总长度135 cm，车厢底部长度85 cm，车厢高30 cm、宽50 cm，车轴长60 cm，车轴两端安装直径为12 cm的带内轴承的橡胶轮作为行驶轮，车厢底部靠后端中间部位安装1个直径为6 cm的导向轮，承载质量120 kg，车厢实际使用容积按照0.08 m3设计。家庭使用人口按平均4人计算，粪污可以7 d清理一次，每月只需要清理4次。车厢采用2 mm镀锌钢板焊接，车厢内刷防腐蚀的树脂胶。车辕采用直径3 cm镀锌钢管焊接而成，车体全部喷防锈漆。车厢上面预留20 cm×60 cm进粪口，设置与进粪口规格匹配的插板，插板采用2 mm的钢板，车厢侧端倾斜面呈斜坡形，便于收集粪污及清理。

新型卫生旱厕在泾川县党原镇徐家村、玉都镇王寨村进行了试验，通过3个多月的使用，农户反映良好，农户一致要求在今后农村改厕中大规模推广。

3.5 优点

新型卫生旱厕施工、安装方便，配套的三轮贮粪清运车密封性能好，臭气不易扩散，粪污清理非常方便，解决了传统旱厕粪污要依靠人工用铁锨清掏、劳动强度大、污染周围环境的问题。该技术特别适合干旱、高寒、偏远等居住分散地区群众改厕应用。

4 结语

以上农村改厕关键技术措施，遵循宜水则水、宜旱则旱、群众满意的原则，不仅达到设计目标，又方便施工操作，利于节省改厕材料，提高了农村改厕质量和厕所使用率［5-6］。该项目虽然经过2 a多时间的试验研究，但项目试验资金少，试验示范规模偏小，尤其是三格式化粪池保温防护装置及不同地区覆土厚度等数据有待进一步精准试验，三格式化粪池保温防护技术、庭院雨水集流冲厕技术、电动冲厕技术和新型卫生旱厕推广等技术集成应用还需要进一步优化组合。今后泾川县可进一步加强组织领导，突出新技术在改厕项目中的作用，扩大项目辐射带动面。