生态循环理念下的农村绿色公厕设计

　　摘要：以乡村振兴背景下的农村公厕设计为对象，从分析现状问题入手，结合生态循环理念，提出如下设计策略：（1）形体与空间层面，注意弘扬地域文化，重新界定公共和私密两种空间场所，营造宜人的外部景观环境。（2）技术层面，以沼气池和太阳能光伏板为核心，结合污水净化、雨水收集与梯级利用，实现养分、能量和水的循环利用。（3）材料与建造层面，采用由农业废料组成的围护墙体、绿植隔断和轻钢结构体系，以预制装配的方式建造。为建设符合乡村特点、强调公共性与人性关怀、实现废弃物循环利用的农村绿色公厕提供参考与借鉴。

　　关键词：农村公厕;生态循环;绿色技术;人居环境整治;

　　Abstract：Taking the design of rural public toilet under the background of Rural Revitalization as the object, starting with the analysis of the current situation and problems, combined with the concept of ecological cycle, this paper puts forward the following design strategies:(1) at the physical and spatial level, pay attention to carry forward regional culture, redefine public and private space places, and create a pleasant external landscape environment.(2) At the technical level, biogas digesters and solar photovoltaic panels are taken as the core, combined with sewage purification,rainwater collection and cascade utilization, so as to realize the recycling of nutrients, energy and water.(3) At the material and construction level, the enclosure wall, green plant partition and light steel structure system composed of agricultural waste are constructed in the way of prefabrication and assembly. It provides a reference for the construction of rural green public toilets in line with rural characteristics, emphasizing publicity and human care, and realizing waste recycling.

　　Keyword：rural public toilet; ecological cycle; green technology; residential living environment improvement;

　　引言

　　公厕作为基础设施的重要组成部分，不仅是收集、贮存和初步处理粪便污物的场所，更是衡量社会文明程度和人居环境质量的重要指标。欧美国家对公厕历来十分重视，在卫生清洁、人性关怀、景观融入、节能环保与智能化方面都达到了很高水平[1]。我国自2015年开始持续推进“厕所革命”，卫生公厕和无害化公厕建设也取得了明显进步[2]。随着乡村振兴战略的实施和农业农村现代化、乡村产业多元化发展，农村流动人口逐渐增加，对公厕的需求大幅提升，很多地区纷纷以农村公厕建设为契机，带动提升农村人居环境品质。如江苏、上海、福建、广东等地均通过新建或改扩建农村公厕，从软、硬件相结合的角度，提升村民的获得感和满意度。2019年颁布实施的《农村公共厕所建设与管理规范》（GB/T38353-2019）更为农村公厕的设计与施工建造提供了可以参考的标准规范。

　　尽管如此，在实践中也普遍存在将农村与城市公厕归为一类的简单处理方式，并未认识到其复杂性与特殊性，因而暴露出很多问题：其一，农村公厕基本以旱厕为主，缺乏基本的冲洗设施和排污管道，卫生状况差，严重危害村民的健康与安全。其二，公厕排泄物处理困难，普遍未经过无害化处理，极易造成环境污染。据统计，农村地区约80%的传染性疾病是由厕所粪便污染饮水所导致的[3]。其三，公厕设计雷同、功能单一、空间消极，缺乏基本的人性关怀和公共性考虑。此外，研究方面也存在明显缺失，多从宏观政策机制主导下的建设、管理方式[4]或具体的无害化厕所模式、粪污处理技术等单一层面展开[5]，缺乏从空间到技术再到材料与建造的整体性、系统性研究。

　　针对农村公厕存在的问题，通过将符合地域文化特征，强调公共性与人性关怀的空间设计语言、模块化与预制装配式建造体系、绿色低碳的生态技术三者结合，以提升和改善公厕整体环境品质为目标，提出适合农村地区具体实际的绿色公厕设计策略。

　　1 生态循环理念及其在农村公厕的应用

　　生态循环理念是建立在生态学原理和循环经济基础上，通过对生产要素和环境要素的合理分配与高效使用，在确保收益的前提下，最大限度地减少资源、能源的投入和污染物排放，以实现资源节约型和环境友好型社会[6,7]。目前，该理念已被广泛应用于工农产业发展、城市街区规划、人居环境设计等多个领域，从宏观制度、调控机制、资源配置等方面，促进了人与自然、人与社会的和谐发展[8]。

　　将生态循环理念应用于农村公厕设计，应在保持地域文化特征、营造村民共享的空间场所的基础上，重点发展以生产生活废弃物和沼气、太阳能等可再生能源为核心的循环利用机制，降低公厕全过程运维成本，实现绿色生态与可持续发展[9]。

　　2 绿色公厕设计策略

　　2.1 形体与空间

　　2.1.1 地域元素使用

　　公厕由一组零散分布并容纳了各种功能的建筑体量组成，隐匿于农田与菜地之中，以开放的姿态设置了多个方向的入口，兼顾了绕行和穿越两种动线需要。外观设计充分挖掘并转译地域性元素，如屋顶部分可根据地方实际，采用传统的小青瓦囤顶、茅草团瓢顶、片岩双坡顶等形式，并由当地工匠建造，突出乡土文化特色和可识别性，避免了建筑外观形式的单调乏味，与乡村周边景观融为一体。

　　2.1.2 空间场所营造

　　农村公厕应具有公共和私密的双重属性，以区别于传统意义上仅为解决生理需求而设置的单一性质场所。开放、包容，并具备一定社交功能是其基本属性，也即扬·盖尔（Jan Gehl）在《交往与空间》中描述的“能方便而自信地出入，能从空间、建筑和城市中得到愉悦”[10]。通过公厕的设计可以为普遍缺乏公共空间的农村提供一处可以自由开展各项活动的场所，进而从更加日常化的角度回应村民需求。

　　在设计中把原本封闭的空间打开，传统公厕中的外部墙体被取消，按照公共与私密的不同要求进行重新组合（图1）。私密的男卫、女卫、残卫、母婴间等被分解为不同朝向与空间关系的独立体块，形成一个个分散的“细胞核”。而公共的如洗手、等候、交通、休息等空间则按照使用频率和功能差异，充斥其间并相互联系，形成包裹“细胞核”的“细胞质”，进而重新界定了公厕的内部空间与外部形态，尤其凸显了对公共性和社区交流的重视。

　　2.1.3景观环境设计

　　在室外活动场地中心设置带有多级生态滤床的小型人工湿地。种植睡莲、芦苇等作物，既作为乡村景观的补充，营造出由“闹”转“静”的空间氛围，又起到分解污染物与净化水体的生态作用[11]。在湿地周边布置长凳、石桌等休闲设施，与环绕公厕四周的果树林木、庄稼作物一起，提供了宜人的乡村休憩空间，从而将公厕室外场地打造成由全体村民共享的开放性场所，满足交往、聚会、运动等多种需要，丰富农村日常生活。

　　借鉴农业生产中常见的立体复合模式，在公厕外墙及活动场地上方设计不同高度的爬棚架、花盆架、花箱设施，种植葡萄、葫芦、丝瓜等藤蔓类植物[12]，通过巧妙配置，实现空间与景观的最大化利用。一方面起到遮阳与隔热功能，有效降低了夏季公厕室内温度；另一方面，塑造了生动有趣的生产性景观，带来丰富的光影变化和视觉体验，营造出舒适宜人的室外环境。

　　2.2绿色循环技术

　　农耕文明背景下中国传统生态智慧是将人、畜尿液和粪便经无害化处理，转化为农家肥返田，以实现养分、能量和水的循环利用[13]。由于农村普遍缺乏健全的清洁卫生设施，通过借鉴传统经验智慧，使用绿色低碳技术，在农村公厕与农业生产之间建立一套自循环体系（图2）,以实现各类排泄物及资源的循环往复利用，是解决农村公厕环境质量问题、降低全生命周期运维成本的有效途径。

　　2.2.1沼气池物料处理

　　在公厕下方建设沼气池，采用第三代厌氧生物反应器，以农作物秸秆代替木屑作为沼气池的反应基质，实现粪便、污水等废弃物无害化降解，转化为沼液、沼渣和沼气。沼液、沼渣因富含各种营养元素，可作为有机肥使用，用以增加土壤肥力。沼气通过燃烧可转化为热能以及电能，用于满足厕所内部各种设备运行的需求。综上，以沼气池作为物料和能量转化的中介，可以减轻废弃物排放给环境造成的各种污染，并有效降低因废弃物处理而额外产生的人力、物力和能源损耗，实现清洁与循环利用（图3）。

图1 公厕平面示意（图片来源：作者自绘）

图2 自循环体系示意（图片来源：作者自绘）

图3 以沼气池为中心的资源循环（图片来源：作者自绘）图

图4 太阳能光伏技术（图片来源：作者自绘）

图5 雨水收集与利用（图片来源：作者自绘）

图6 轻钢结构装配示意（图片来源：作者自绘）

　　2.2.2 太阳能光伏一体化

　　通过在公厕顶部安装太阳能光伏板，收集、储存太阳能并转化为电能，满足公厕日常所需，从而显着降低运维能耗。冬季则可通过电热膜为公厕供暖，同时也对处于地下的沼气池进行加热，降低低温对沼气厌氧发酵过程的不利影响（通常30℃～40℃时效率最佳），提高沼气产量（图4）。

　　2.2.3污水净化与雨水收集

　　(1）污水净化与梯级利用

　　采用粪尿分集设施并利用微生物技术对尿液、污水等进行无害化处理[14]，得到清洁水源，并进行梯级利用。首先用于种植庄稼和生活冲洗，然后用于冲洗厕所或清洁建筑、路面，最后则排入景观湿地，通过水生植物和鱼类的自然净化作用，进行污水处理，实现水资源循环利用。

　　(2）雨水收集与利用

　　通过公厕的坡屋面将雨水、雾和冷凝水经引流管引入地下储水设施，经砂过滤、沉淀、消毒等工序，除去悬浮颗粒及沉降物，供厕所冲洗和农作物灌溉使用，减少用水负荷，提高水资源利用效率，降低公厕长期运维成本（图5）。

　　2.3 材料与建造

　　2.3.1 农业废弃物墙体

　　通常农村公厕多使用混凝土、粘土砖等作为围护墙体，以各类瓷砖装饰，其不规则的表面容易隐藏细菌并引发霉变，且这些非本地材料的生产、运输、施工过程均会对环境造成不同程度的破坏，违背绿色环保的原则[15]。因此，在农村公厕建造中应优先选择轻质、可再生和对环境友好的墙体材料，如通过就地取材将秸秆、草砖、竹材[16,17]等制成外墙模块，将农业生产过程中的废弃物和副产品“变废为宝”，转化为可以批量化预制生产并具备一定物理性能的围护墙体。

　　2.3.2 绿植隔断

　　通过在公厕内部采用由滴灌、微灌等方式灌溉的绿植隔断，构成兼具空间分隔与室内装饰功能的生态绿墙[18]，以代替普通厕间隔断，给如厕者带来丰富的感官体验。绿植隔断独特的造型特征、充满绿意的颜色和斑驳摇曳的光影变化，带来生动的视觉享受。微风吹拂绿植产生的声响可以掩盖如厕噪音，创造出安静放松的听觉环境。绿墙搭配由可再生材料制成的外墙，给人以安心、温暖的触觉体验。绿墙中栽植的绿植有助于加快污染物的稀释扩散，从而降低空气中的细菌含量，营造清新、舒适的嗅觉感受。同时，绿植也有改善室内热工环境、降低能耗的作用。

　　2.3.3 轻钢结构模块化建造

　　采用预制装配式轻钢结构，配合由化粪池、沼气池、过滤池等净化设备组成的特定功能模块，采取工厂预制、现场装配的方式，实现快速化、高效化施工建造，降低因此造成的生态环境破坏和资源、能源消耗[19]。同时，具有结构安全性高、抗震性能好、内部空间可自由分隔重组等多种优点，并可灵活适应不同场地条件和设计需要（图6、图7）。

　　结语

　　将生态循环理念与公厕设计相结合，形成了从外观到空间、从材料到技术、从构造到施工的一整套适合农村公厕设计的方法与策略，具有诸多显着效益：（1）环境效益方面，降低污染物排放，改善厕所卫生状况；（2）经济效益方面，实现资源、能源循环利用，降低公厕全生命周期运维成本；（3）社会效益方面，创造积极的建筑空间，将公厕从单纯的功能性场所转化为兼具文化和生态功能的社会性场所。为推进美丽乡村建设，提升农村地区人居环境质量提供帮助。

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