山東莒縣“沼改廁”技術模式及效益分析

陳蘭鵬

(莒縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局, 山東 莒縣 276500)

2001年到2014年,我國農(nóng)村沼氣進入了快速發(fā)展階段和建管并重階段,政府投入了大量資金進行農(nóng)村戶用沼氣建設,這對緩解農(nóng)村能源緊張,保護農(nóng)村生態(tài)環(huán)境,提高農(nóng)民生活質量,增加農(nóng)民收入起到了重要作用[1]。期間，莒縣先后承擔了2002年生態(tài)家園富民工程項目、2003年省農(nóng)村戶用沼氣項目、2006年農(nóng)村沼氣國債項目、2008年省農(nóng)村戶用沼氣項目、2010年國家農(nóng)村戶用沼氣項目等多個戶用沼氣項目，在推進項目建設的同時，示范帶動了一大批農(nóng)戶自發(fā)建設沼氣池。據(jù)2014年莒縣農(nóng)村能源統(tǒng)計年報，莒縣農(nóng)村戶用沼氣數(shù)量達到15470戶，但隨著農(nóng)村勞動力的轉移，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整，農(nóng)村畜禽散養(yǎng)戶越來越少，發(fā)酵原料短缺等原因，大量的沼氣池被閑置、廢棄。2016年莒縣實施農(nóng)村廁所改造以來，基層農(nóng)技推廣人員經(jīng)過不斷探索、不斷完善，將廢棄、閑置的沼氣池改建為三格式化糞池，總結了一套完整的“沼改廁”技術模式,取得了較高的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益。

1 莒縣“沼改廁”技術模式

該技術模式中,廁屋及衛(wèi)生潔具與常規(guī)三格式衛(wèi)生廁所建設相同,不同之處是將戶用沼氣池改建為三格式化糞池(以下簡稱沼氣池式化糞池),其主要技術如下。

1.1 清理維修沼氣池

打開沼氣池活動蓋，清理池內(nèi)殘液殘渣，對破損的沼氣池進行修復。

1.2 修建隔離墻

1.2.1 確定三池位置

將清理維修后的沼氣池按2∶1∶3的比列分為三池，第一池建在靠近沼氣池進料管位置，第三池靠近出料口位置，沼氣池水壓間作為第三池的一部分。

1.2.2 修建隔離墻

確定三池位置后開始放線，壘建隔離墻。為確保沼氣池與隔離墻連接牢固，隔離墻每隔3層磚在沼氣池池墻內(nèi)植入兩根φ6 mm，長度與墻體等長的鋼筋；隔離墻交接處留好馬牙槎；在進糞口對面的隔離墻表面掛上鐵絲網(wǎng)。隔離墻頂部距沼氣池天窗口垂直距離為30 cm。

1.2.3 安裝過糞管

過糞管為φ110 mm的倒L型PVC管，第一池至第二池的過糞管距池底高度為有效高度的1/3，第二池至第三池的過糞管距池底高度為有效高度的1/2，過糞管上沿距隔離墻頂端距離為25 cm。安裝過糞管時注意不要讓糞液形成短路。

1.3 安裝排氣管

在進糞管上方安裝排氣管。排氣管為長度2.2 m, φ110 mm的 PVC管，排氣管頂端加傘狀防雨帽。

1.4 檢查密封性

按沼氣池密封要求檢查池體密封性。首先向第二池內(nèi)注水至過糞管溢流口下沿，檢查其密封性。第二池合格后，繼續(xù)向池內(nèi)注水至沼氣池活動蓋口下沿，檢查整池密封性。對達不到密封要求的池體，將水排出后重新進行密封，直至合格為止。

1.5 密封活動蓋

將活動蓋平放到沼氣池天窗口密封好后向水封圈內(nèi)注水，注意不能缺水。日常出料時從沼氣池水壓間抽排，清理第二池及第三池時揭開沼氣池活動蓋，從沼氣池天窗口進行出料。

“沼改廁”建造模式見圖1“沼改廁”建設平面圖及圖2“沼改廁”建設剖面圖。

2 “沼改廁”取得的效益

改廁具有多方面的效益，相關文章已闡述較多，本文僅就沼氣池式化糞池與常規(guī)三格式化糞池進行效益對比。

2.1 經(jīng)濟效益

2.1.1 減少建設成本

借助原先閑置或者廢棄的沼氣池改造成三格式化糞池，無需開挖池坑，砌筑池壁,僅需對沼氣池清理并砌筑隔墻,減少了用工量及材料用量,借鑒周琨[2]等測算單戶式“沼改廁”與三格式化糞池建設成本分析, 一個沼氣池改建成化糞池比新建一個三格式化糞池節(jié)約支出1325.81元。

1.進糞管； 2.過糞管； 3.過糞管； 4.連通管； 5.隔離墻； 6.水封圈； 7.天窗口； 8.第一池； 9.第二池； 10.第三池； 11.原沼氣池水壓間(第三池的一部分)； 12.排氣管

1.進糞管； 2.過糞管； 3.過糞管； 4.連通管； 5.隔離墻； 6.水封圈； 7.天窗口； 8.第一池； 9.第二池； 10.第三池； 11.原沼氣池水壓間(第三池的一部分)； 12.排氣管

2.1.2 運行費用低

莒縣有沼氣服務中心(廁改服務中心)81處，每處配備數(shù)量不等的沼氣出料車，抽取糞液后就近運送至糞污處理中心、家庭農(nóng)場或者種植大戶，每處服務中心服務半徑不超過6 km,根據(jù)服務距離遠近及出料車規(guī)格大小收費，罐體2 m3的出料車1 km以內(nèi)收費40元，1 km～4 km收費50元， 4～6 km收費60元，罐體4 m3～8 m3的出料車雙倍收費。莒縣隸屬于日照市，日照市農(nóng)林牧漁從業(yè)者2020年年工資48026元，平均每天131.58元[3]。

據(jù)走訪調(diào)查，常規(guī)三格式化糞池一般年出料5次，用工0.5天，因沼氣池容積較大，是常規(guī)三格式化糞池容積的5倍左右，1年約需出料1次，用工1天。兩種模式年運行費用如表1所示。

由表1可知，1個沼氣池式化糞池比1個常規(guī)三格式化糞池年運行費用少支出347.37元。按使用壽命20年計算，減少運行費用6974.4元。

因此,改建1個沼氣池式化糞池比新建1個三格式化糞池, 減少支出資金合計8300.21元。

2.2 生態(tài)效益

2.2.1 發(fā)酵效果好

2020年～2021年，在2月份、8月份對20座沼氣池式化糞池和20座三格式化糞池糞水發(fā)酵效果進行了調(diào)研，同時針對兩種不同模式糞液的發(fā)酵情況，調(diào)研詢問了12處沼氣服務中心(改廁服務中心)工作人員，兩種模式糞水發(fā)酵情況如表2所示。

由表2可知，在2月份，沼氣池式化糞池第一池糞液黑色，有微臭氣味，第三池液體淡黑色，沒有氣味；三格式化糞池第一池糞液呈土黃色，臭味較濃，第三池液體淡黃色，有臭味；可以明顯看出，2月份沼氣池式化糞池糞液發(fā)酵效果遠好于三格式化糞池。在8月份，沼氣池式化糞池第一池糞液灰黑色，有微臭氣味，第三池液體黑綠色，沒有氣味；三格式化糞池第一池糞液黑色，略帶臭氣味，第三池液體黑色，沒有氣味?？梢钥闯觯?月份，兩種模式化糞池糞液都進行了發(fā)酵，但三格式化糞池不如沼氣池式化糞池發(fā)酵充分。之所以出現(xiàn)這種現(xiàn)象，分析是以下原因造成的： 1)沼氣池式化糞池密封性好。沼氣池式化糞池只有1個排氣孔,池體密封采用“三灰四漿”抹面法[4]；常規(guī)三格式化糞池在第一格和第三格有排氣孔，化糞池池體與蓋板、蓋板與蓋板之間的密封帶易脫落，密封性差； 2)沼氣池式化糞池發(fā)酵時間長。沼氣池式化糞池容積大多數(shù)為8 m3～10 m3，三格式化糞池容積僅為 1.5 m3～2 m3，沼氣池式化糞池發(fā)酵時間是三格式化糞池發(fā)酵時間的5倍左右； 3)莒縣地溫在1～2月份較低，1月份年均5 cm地溫是-1.1℃，2月份年均5 cm地溫是0.5℃[5]。莒縣的三格式化糞池大多修建在農(nóng)戶房前巷道內(nèi)，受地溫影響發(fā)酵效果較差；沼氣池僅水壓間建在農(nóng)戶房前巷道內(nèi)，而沼氣池池體修建在農(nóng)戶房屋地下且池體較深，因而溫度較高，同時沼氣池式化糞池發(fā)酵周期長，池內(nèi)含有大量發(fā)酵菌，因此在2月份沼氣池式化糞池發(fā)酵效果仍較為理想； 4)農(nóng)戶每天排便，因此兩種模式的化糞池第一池糞液都有臭味。

表1 沼氣池式化糞池與常規(guī)三格式化糞池年運行費用表

表2 沼氣池式化糞池及三格式化糞池糞水發(fā)酵情況表

2.2.2 無害化程度高

據(jù)王玉華[6]等研究，沼氣化糞池能去除污水中大部分的CODcr、TN、TP,三格式化糞池只能去除很少部分，沼氣化糞池對污水的處理效果明顯優(yōu)于三格式化糞池；據(jù)馬洪儒[7]等研究，沼氣池常溫厭氧發(fā)酵100天。對蛔蟲卵的殺滅率為53.0%，沼氣池式化糞池發(fā)酵時間在12個月左右，三格式化糞池發(fā)酵時間在2～3個月左右且糞液發(fā)酵效果不及沼氣池式化糞池，據(jù)此推斷，沼氣池式化糞池對蛔蟲卵的殺滅率應遠高于三格式化糞池。

2.3 社會效益

對于廢棄閑置的沼氣池，農(nóng)戶基本不再進行管理，存在很大的安全隱患。廢棄閑置的沼氣池仍可能產(chǎn)生沼氣,沼氣是易燃易爆氣體，遇明火易爆炸;沼氣池年久失修，破損的水壓間蓋板與沼氣池天窗口對過往行人與動物產(chǎn)生威脅；沼氣池內(nèi)容物如糞便等產(chǎn)生的毒素沿池壁裂縫滲入地下，污染土壤和地下水源；縣鄉(xiāng)農(nóng)村能源管理部門人員短缺，難以摸清廢棄閑置的沼氣池底數(shù)，在農(nóng)村能源統(tǒng)計年報上表現(xiàn)為數(shù)據(jù)的“虛胖”，不能真實反映沼氣池的運轉情況，難以為政府提供準確的決策信息。廢棄閑置的沼氣池，浪費了國家資源，背離了沼氣池建設的初衷。

將沼氣池改建成衛(wèi)生廁所,有效盤活閑置資產(chǎn),改善沼氣池閑置和廢棄的現(xiàn)象, 降低了安全隱患，同時豐富改廁模式,提高了農(nóng)民生活質量,提升了農(nóng)村人居環(huán)境整治水平。

3 結論

國家《農(nóng)村人居環(huán)境整治提升五年行動方案(2021～2025年)》要求農(nóng)村衛(wèi)生廁所普及率穩(wěn)步提高，廁所糞污基本得到有效處理?！罢痈膸币环矫鎸U棄、閑置的沼氣池充分利用起來，豐富了改廁模式，另一方面，厭氧發(fā)酵處理的糞便無害化程度與肥效高，對農(nóng)戶、農(nóng)業(yè)合作社及農(nóng)業(yè)企業(yè)有較強的吸引力，具有較高的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益,是農(nóng)村人居環(huán)境整治提升五年行動推進農(nóng)村廁所革命的一種較好模式。