農(nóng)村生態(tài)廁所系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計
——以洛陽市孟津縣朱家倉26號院為例

張瑋揚 朱丹君 和楠 楊紅 蘇文藝 劉靜潔河南科技大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計學(xué)院

農(nóng)村生態(tài)廁所系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計
——以洛陽市孟津縣朱家倉26號院為例

張瑋揚 朱丹君 和楠 楊紅 蘇文藝 劉靜潔
河南科技大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計學(xué)院

文章針對我國中西部農(nóng)村旱廁設(shè)施簡陋、異味大、沖廁不便、不能滿足多種人群需求、沼氣開發(fā)建設(shè)率低等問題，設(shè)計出再生水和自來水雙向沖水系統(tǒng)，簡易蹲坐兩用馬桶圈的整體廁所新型設(shè)施。并結(jié)合家居院落功能分區(qū)改造與沼氣系統(tǒng)設(shè)置形成一個完整的農(nóng)村廁所生態(tài)系統(tǒng)。通過創(chuàng)新設(shè)計，切實解決農(nóng)村廁所衛(wèi)生狀況不佳、排水困難及資源的生態(tài)可持續(xù)使用問題，具有較高的推廣價值。

農(nóng)村廁所 沼氣 環(huán)境優(yōu)化設(shè)計 廁所設(shè)計

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，城鎮(zhèn)化推進，農(nóng)村經(jīng)濟狀況進一步得到改善。人們的物質(zhì)生活水平不斷提高的同時，精神意識形態(tài)的衛(wèi)生意識需求也更加強烈。但由于農(nóng)村資源有限，農(nóng)村人口舊有的保守如廁習(xí)慣等限制，日常生活中不可避免的如廁問題卻遲遲未能解決。農(nóng)村的家庭公共廁所問題亟待解決，經(jīng)過作者實地調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，農(nóng)村廁所問題主要集中反映在以下幾個方面：

第一、農(nóng)村廁所設(shè)備簡陋，一般沒有完備的自來水管網(wǎng)，因此缺乏沖水設(shè)施易導(dǎo)致糞便淤積，衛(wèi)生狀況堪憂。

第二、現(xiàn)有農(nóng)村廁所多為旱廁，糞便的堆積氣味難聞、蚊蠅滋生，易導(dǎo)致衛(wèi)生問題；而另一方面，旱廁的積糞池對兒童和老人也造成安全隱患；糞便處理不及時，又造成了對沼氣這種清潔能源的浪費。

第三、在農(nóng)村，廣泛存在廁所和居所沒有明顯界限，缺乏規(guī)劃，導(dǎo)致廁所和居住環(huán)境混雜的問題。一方面家居活動動線不流暢，造成人員如廁不便；另一方面產(chǎn)生的氣味和病菌可能會散播到居住環(huán)境之中，直接危害人們的健康。

第四、農(nóng)村廁所僅僅具備基本的功能設(shè)施，并不能滿足人群的多元需求。如：缺少輔助衛(wèi)生設(shè)施，老年人、兒童等特殊人群如廁不便，不能體現(xiàn)人文關(guān)懷。

現(xiàn)今的科學(xué)技術(shù)和材料能夠輔助解決以上問題，所以我們應(yīng)把更多的注意力放在基層和弱勢群體上，關(guān)注他們的民生需求。因此我們對農(nóng)村廁所進行以下的系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計：

1 再生水和自來水雙向沖水系統(tǒng)

該系統(tǒng)針對農(nóng)村廁所缺乏完備的沖水設(shè)施和自來水管網(wǎng)而設(shè)計。

所選案例位于河南省洛陽市北部，該地區(qū)年平均降水量530 —1100毫米，降水量隨時間分布具有顯著的季節(jié)性特點。我們通過對當?shù)貧夂蚍治觯O(shè)計出農(nóng)村廁所再生水和自來水雙向沖水系統(tǒng)（如圖1），主要分為三個部分：

1.雨水收集系統(tǒng)。獨特的“漏斗形屋頂設(shè)計”具有雙層過濾系統(tǒng)，通過首層過濾網(wǎng)對大顆粒物質(zhì)過濾和第二層活性炭吸附細微雜質(zhì)最終形成再生水，達到?jīng)_洗標準并便于清理。

2.雨水和自來水共用的管網(wǎng)系統(tǒng)。在降水充沛時期，以再生水沖洗為主要的使用方式；在降水不足時期，以自來水沖洗為主要的使用方式。兩種沖洗管道可根據(jù)需求相互切換，最終形成雨水和自來水共用的管網(wǎng)系統(tǒng)。

3.沖水系統(tǒng)。再生水水箱位于男女廁所隔墻之間，利用水自身的重力水龍頭控制流量即可在洗手池清洗，之后的廢水在經(jīng)過洗手池下方的過濾裝置的過濾，直接由斜向管道自流進入便池達到?jīng)_洗的目的，在此形成了生態(tài)的沖水系統(tǒng)。

圖1 再生水和自來水雙向沖水系統(tǒng)

2 新型蹲坐兩用式馬桶衛(wèi)生設(shè)施設(shè)計

該設(shè)計是針對農(nóng)村廁所不能滿足人群的多元需求、缺乏對特殊使用人群的人文關(guān)懷而進行的優(yōu)化設(shè)計。

新型蹲坐兩用式馬桶內(nèi)設(shè)輔助性的防滑扶手，其中帶有熒光涂料，方便夜晚使用。使用時，將坐便圈放下，此時“H”形固定結(jié)構(gòu)固定支撐架，“U”形旋轉(zhuǎn)擋板控制支撐架的位置，此時坐便圈下支撐架自然打開，與座架立柱形成具有穩(wěn)固承重性能的矩形作為簡易坐便器供人們使用。蹲坐兩用式結(jié)構(gòu)設(shè)計可以滿足不同人群的需要，配以安全扶手將安全性達到最優(yōu)，有效解決實際問題。產(chǎn)品選取堅固耐用易清潔高強度PVC材料，成本較低、易于加工，適合農(nóng)村家庭使用。該產(chǎn)品能夠發(fā)揮最大限度的功能來解決入廁便的問題，為老人等弱勢群體提供舒適安全的如廁環(huán)境是該項目人性化設(shè)計的體現(xiàn)。

圖2 新型蹲坐兩用式馬桶使用狀態(tài)圖 　

圖3 新型蹲坐兩用式馬桶自然狀態(tài)圖圖

3 高效能沼氣、家居、養(yǎng)殖系統(tǒng)

該設(shè)計是針農(nóng)村廁所缺乏規(guī)劃造成人員如廁不便，糞便處理不及時，產(chǎn)生的氣味和病菌可能會散播到居住環(huán)境之中危害人們的健康而進行設(shè)計。具體分為以下三方面：

圖4 農(nóng)村戶型規(guī)劃及管網(wǎng)圖

3.1 廁所和房屋布局系統(tǒng)優(yōu)化

該設(shè)計對案例中的洛陽市孟津縣朱家倉26號院整體的房屋布局和空間進行重新的規(guī)劃設(shè)計（如圖4），主要劃分為居住區(qū)，庭院區(qū)，菜園區(qū)和沼氣池區(qū)。由于案例地塊是屬于溫帶季風氣候，夏季多偏南風，冬季多偏北風，將廁所和豬舍設(shè)置于房屋的西南角方位，屬于盛行風向的下風向，防止異味隨風向擴散，使人們能夠正常居住生活不受影響。

3.2 沼氣系統(tǒng)與房屋分區(qū)系統(tǒng)貫穿聯(lián)系

廁所入口設(shè)置在庭院區(qū)內(nèi)方便家庭成員如廁，而廁所和豬舍的排泄管道設(shè)置在另一側(cè)，共用部分地下管道，節(jié)省管材。居住區(qū)內(nèi)廚房的設(shè)置位于距沼氣轉(zhuǎn)化系統(tǒng)水平對應(yīng)區(qū)域，使得用電線路和管道線路最為簡短，節(jié)省管線費用。該沼氣池有10立方米位于地下，只有出料口、活動蓋等沼氣操作的區(qū)域在地上部分，僅占菜園區(qū)小部分面積。

3.3 農(nóng)村沼氣系統(tǒng)的運作

首先，人畜糞便經(jīng)系統(tǒng)管網(wǎng)進入沼氣池后經(jīng)過厭氧發(fā)酵處理產(chǎn)生的沼氣，既可以利用這種清潔燃料進行烹飪做飯，又能將沼氣連接于綜合發(fā)電裝置上產(chǎn)生電能，解決家庭的基本用電問題。而沼氣系統(tǒng)產(chǎn)生的沼氣渣利用沼氣抽渣泵經(jīng)過“S”狀灌溉管道分解處理采用滴灌技術(shù)對自家菜園區(qū)的蔬菜提供肥料，最終形成了一套較為完善的沼氣運行系統(tǒng)。（如圖5）

圖5 沼氣系統(tǒng)運行圖

4 結(jié)語

以上的農(nóng)村生態(tài)廁所系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，利用現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)和材料，以最便利、最價廉、最節(jié)能的方式實現(xiàn)資源利用最優(yōu)化，適合在我國大部分農(nóng)村地區(qū)推廣。不僅在沖水、防臭、廢物處理與再利用等方面改善了農(nóng)村衛(wèi)生環(huán)境，而且為農(nóng)村地區(qū)的人們提供了一套較為完善的沼氣開發(fā)利用系統(tǒng)。此次關(guān)于農(nóng)村廁所的優(yōu)化設(shè)計，本著人文關(guān)懷精神，立足于基層民生需求，積極響應(yīng)國家關(guān)于大力推進城鎮(zhèn)化的號召，切實關(guān)注解決農(nóng)村發(fā)展的基本問題展開，為改善基層農(nóng)村衛(wèi)生設(shè)施，建設(shè)社會主義新農(nóng)村打開了一條新思路。

［1］ 李文華.生態(tài)農(nóng)業(yè)的技術(shù)與模式［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2005.

［2］ 張憲榮.工業(yè)設(shè)計理念與方法［M］.北京：北京理工大學(xué)出版.2003.

［3］ 劉春榮.人機工程學(xué)應(yīng)用［M］.上海：上海人民美術(shù)出版社.2004.

［4］ 李文華.生態(tài)農(nóng)業(yè)的技術(shù)與模式［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2005.

［5］ 劉德江.沼氣生產(chǎn)與利用技術(shù)［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版.2008.

［6］ 徐立明，王傳秋，楊瑞.農(nóng)村沼氣技術(shù)與建設(shè)［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2008.

備注

文中設(shè)計方案已申請實用新型專利；

河南科技大學(xué)2015年度大學(xué)生研究訓(xùn)練計劃（SRTP）項目（編號：2015071）。