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1、陕西科技工作者创新创业大赛项目参赛申请项目名称：低成本农村免水冲生态户厕系统设计项目负责人： 武洲所在单位： 清源众业（无锡）科技发展有限公司一、参赛项目名称低成本农村免水冲生态户厕系统设计二、立项依据（-）项目开发的目的、意义全球约有26亿人无法获得基本卫生服务，如坐厕或蹲厕。每天，全世界平均有5000名儿童死于可预防 的与水和卫生相关的疾病。这些地区多数位于发展中国家，普遍加工技术落后、经济水平低、生态环境脆 弱。现有产品由于较高成本，或产品质量、使用体验较差，难以满足实际需求。该项目旨在为发展中国家 和地区提供低成本的生态厕所系统，同时填补国内农村厕所革命成本预算较低地区的市场空缺。（二
2、）本项目达到的技术水平及市场前景非洲、西亚、中国西部农村等地区大多数农村没有污水处理管网且用水不便，分布式粪污处理的无水生 态厕所具有广阔的市场。仅在我国2019年中央财政启动实施农村厕所革命整村推进奖补政策，安排70亿 元支持农村厕所革命，涉及IOOO多万户农村家庭，采取以奖代补、先建后补等方式，引导农民自愿改厕。该方案遵循人本设计、生态优先的原则，符合可持续发展方向，通过人性化设计解决目前市场上大部分 低端产品存在的安全隐患、使用不便、保洁维护困难等问题。人性化便器配合简单的机械传动装置和微生 物技术，实现低成本、免水冲、使用操作简便、后端污染物就地减量化并经过简单处理可实现无害化或资 源
3、话利用的生态厕所系统。广泛应用于一带一路沿途水源匮乏并缺少市政管网设施的地区，同时在国内美 丽乡村建设的热潮中无疑具有重要的示范作用和广阔的市场前景。三、主要技术创新内容通过人性化设计解决目前市场上大部分低端产品安全隐患、使用不便、保洁维护困难等问题。通过合理巧妙的机械设计，低成本解决蹲便器半自动视觉封堵、储粪箱粪便打散混合生物垫料的问题。四、设计背景我国中西部传统农村旱厕延续使用千年，这种如厕方式体现了东方哲学中道法自然、 物质循环的理念，然而传统旱厕无法满足老年人安全如厕的需求，且存在粪便暴露、清洁 不便、夏季蚊蝇多、冬季使用体验差、地下水污染风险等问题。在我国完成全面脱贫之 后，传统“茅
4、坑”是影响乡村居民生活品质的主要短板之一。随着“厕所革命”向农村地 区迅速推进，极大改善了农村的卫生条件与如厕环境。但对冲水马桶的盲目普及也给部分 农村地区，尤其是西部缺水地区带来了新的问题和困扰，如水资源的浪费，地下水及周边 环境的污染，农民清掏成本增加，以及宝贵有机质的流失等。同时，农村地区老龄化严 重，如何为他/她们提供安全、方便、舒适、维护简单的厕所迫在眉睫。本设计针对以上 问题，推出适用于用水不便地区的农村家庭人性化免水冲便器及环境友好的生态粪尿处理 系统。该产品系统遵循人本设计、生态优先的原则，充分满足不同使用者的需求，并将粪 便进行减量化、无害化与资源化处理，.该设计可以广泛应用
5、于水源匮乏并缺少市政管网 设施的地区。在美丽乡村建设的热潮中无疑具有重要的示范作用和广阔的市场前景。（一）问题现状，经过大量前期调研和实地调研，我们梳理出现有农村家庭旱厕的主 要问题:1 .传统农村旱厕粪污暴露、直排地下，不仅招惹蝇虫污染环境还会增加疾病传播风险。2 .在用水不便地区盲目改水厕，造成资源浪费、系统无法正常使用，后续维护成本高，农 民使用意愿低。3 .生活污水进入处理设备，清掏频繁、污染物无法达标排放，增加二次处理成本。4 .国内缺少系统性解决农村厕所问题的好产品，现有生态旱厕产品使用体验差、存在安全 隐患，或者建设使用成本高、农民用不起。（二）经过对使用“双瓮式、三格式、微水冲
6、厕所”的厕改区域实地考察、调研，我 们梳理出厕改项目存在的主要问题：L配套设施不完善，污水排放成难题，增加配套建设成本；缺水少水地区、无上下水管网 地区受限。2 .寒冷地区秋冬季通水系统易冻裂、需热水辅助、过粪管易堵。3 .频繁清掏，使用成本增加23倍，农户难接受，安装后弃用。4 .冲水频繁，粪污增量，化粪池易溢满，农户无专业清掏工具，自行处理工作量大，因此 弃用。5 .集中清掏或清运过程中容易渗漏，造成二次污染，不利于传染病地预防与控制。6 .粪尿、冲厕水及生活污水掺杂混合，无法无害化处理。7 .粪污发酵时间不足，无法还田。五、计划进度（包括总的研究期限、年度计划进度）时间任务进度项目调研与
7、报告撰写两套概念设计方案Z一套方案的深化设计Z工程设计与模具设计生产试制六、经费预算经费支出预算科 目预算数1、直接从事研发活动的人工费1202、机械传动结构设计2003、研发活动直接投入的费用（原型测试材料、样机购置、 一比一手板加工、测试场地费用等）204、与研发活动直接有关的其他费用（包括调研、资料采 购、翻译费、检测费等）505、知识产权申请26、后期宣传费（照片、视频、动画、海报、小比例模型加 工、比赛报名、展品物流运输）300合计692（接下页）七、主要完成人员及分工姓名单位性别专业职务/职称职责分工武洲清华大学无锡应用技术研究院男系统设计清华大学无锡应用技术研究院 生态设计与技术
8、研发中心主任项目总协调梁骥清华大学男工业设计清华大学美术学院生态设计研 究所设计师项目管理仲奕清源众业（无锡）科技发展有限 公司男市场营销清源众业（无锡）科技发展有 限公司总经理加工生产协调舞便与It生相垫目混合高效N量化产出电机史I e 4f0btAIt n U-y rduc tb川 “. ocgnk ft30天资界化还田Urine coMi*4 WIMnat*y. wd 4w Mey h become* a moutc and fun* io 0w t*rvnUMf.低成本农村免水冲生态户厕系统示意（一）粪尿处理原理说明技术原理人体修常tt中存在多达140MUmtt生S .如沙门氏. Xi
9、iHfl MHflL 虫. W.相对于M . 3由于.触的过It作用 .中所含的”体较少,而 生活杉水中大WL W. AJWI于第.簟星好过11可以作为优强的衣业总 M ,但W种骨侵砌沿JI合后,0m* . QlMlW对IKH行无育化蚣J9.L粪尿分集：人体排泄的粪便中存在多达140种病原微生物，如沙门氏菌、大肠杆菌、蛔虫卵、血 吸虫等。相对于粪便，尿液由于肾脏的过滤作用，其中所含的病原体较少。而生活污水 中大量的氮、磷、钾来源于尿液，尿液经过静置稀释可以作为优质的农业肥料，但是如果 将粪便和尿液混合后直接施肥，粪便中的病原微生物将对人体健康造成潜在危害，因此需 要对粪便进行无害化处理。2 .
10、粪便无害化处理：有益微生物菌群主要由光合细菌、放线菌、酵母菌、乳酸菌等多种微生物组成，具有 活性强、繁殖快、发酵快等特性，可抑制腐败细菌生长；对有机物中90%以上的物质进 行生物降解、或分解、或挥发、或以热能散失，最终实现高效无害化、减量化。3 .尿液资源化处理：经降解、沉淀、发酵、净化，减少具有强刺激性的氨气（NH3）、含剧毒且易燃的硫化 氢（H2S）等物质地释放，厕间臭味随之减少。利用有氧益生菌和微生物将所含有机物、 蛋白质等分解、液化，其余复杂有机物则转化成较简单的无机物（如二氧化碳），同时杀 死病原性微生物，释放供微生物生命活动需要的能量。（二）产品系统特点：免冲洗无害化少清掏易施工资
11、源化模块化优化设计，地下系蜕部 分的体税 1m*,无需 汉埋.工程小,可入 VLX.固液分离产出的衣家JE 性状稳定.便于衣国窟 接安全资茶化还田.离塞地区地下可选配保 温加热套,她上点间可 选配石理采板.人性化性价比可持续IS生物好发弊,有效 杀灭致01苗.雌、S-8SJI.H便短过E生物除Il后 体积充少80%以上， 2-理清*次.学虐老年儿重使用习 惯，方便畏作.清酒簿 单.体险无咐板.多次S代.标港化提供百姓用得起、环境 可持续.使用体验良好 的衣村第所解决方案,1 .【免水冲】保证卫生条件的前提下无需水冲，适用于严寒缺水等用水不便地区2 .【无害化】微生物好氧发酵，有效杀灭致病菌、减
12、少蚊蝇滋生、降低厕间恶臭3 .【少清掏】粪便经过微生物降解后体积减少80%以上，23年清掏一次4 .【易施工】优化设计，地下系统部分的体积On?,无需深埋，工程量小5 .【资源化】固液分离产出的农家肥性状稳定，便于农民直接安全资源化还田6 .【模块化】高寒地区地下可选配保温加热套，地上厕间可选配石墨烯采暖板7 .【人性化】考虑老年人儿童使用习惯，方便操作、清洁简单、使用体验良好8 .【性价比】多次迭代，标准化产品降低生产成本，缩小空间降低运输施工成本9 .【可持续】提供百姓用得起、环境可持续、使用体验良好的农村厕所解决方案 九、系统优势【综合成本低】传统水厕需配备完备的下水管网、污水处理系统，
13、其建设维护成本高昂。 新型生态旱厕采用分布式粪尿处理技术，无需二次转运处理，建设、使用、维护成本低 廉。【环境影响少】传统水厕用大量自来水带走少量的粪便，不仅需要消耗大量水资源，同时 造成粪尿中宝贵有机质的流失，排放水质的氮磷浓度超标，并且引起水体富营养化。新型 生态旱厕无需水冲，粪尿就地资源化还田，对环境影响更低。【适用场景广】传统水厕系统难以适用于干旱缺水、无下水管网、冬季高寒易上冻等用水 不便地区，盲目改为水厕往往造成新厕所闲置废弃或非正常使用等问题。新型生态旱厕摆 脱对水资源依赖，可以克服上述地区使用限制。【经济可持续】农村简易水冲厕所，因需要频繁清掏，后期产生大量清掏费用，给农民增
14、加很多使用负担。新型生态旱厕清掏频率少、使用维护费用低，农民更易于接受【使用体验好】传统旱厕清洁性、使用便捷性存在一定问题。新型生态旱厕通过设计介 入，改善旱厕如厕体验，方便清洁、使用舒适、粪便不暴露，解决了传统旱厕的使用体验 短板。十、项目案例汉中南郑榆林定边云南丽江永胜户厕改建实际效果展示甘肃庆阳西峰区董志镇寺里田祠公厕 i度区点建干20 2 1年4月.为否里田M公厕.a 微水免冲生态训 保户圆）系纸及厕屋”,厕屋为廉花彩银版.保试点为该区域的厕所建慢问题提供了全新的朝法方案,具有较强的 示JD及推广意义.陕西省宝鸡市凤翔区 宝鸡市凤稗区瓦窑头前，投建干2021年1月. 该地区目前无也不污
15、TK管联，7K冲不方便,目前仍使用暴露旱厕.宝鸩市凤翔区六营舸，投建干2021年1月。保地区目前无地下污水管网,为旧南改建. 日常使用人蚁3-4人左右。四川省凉山彝族自治州西昌市冕宁县 投建干2021年4月,位干冕宁县优胜加感微小禧景区.该景区属干国家AAA级景区队六凉山独特的山水和漫 山遍野的油激惯龄I闻名. 俵试点为景区步茴新建原所，队男女厕所各一个坑位的公厕形式建立.日常使用人数10-20人左右. 假风点M球保优先，目f干半山腰处Il生用水ID污71（排放都很困难，采用做7K免冲生态顼保尸厕系统提供了全新 的解决方案，具有较图的示范及推广意义.新强维吾尔自治区乌鲁木齐市投建于2021年4月.位干乌SB木齐市头电河工业区金如路288号御安城保. i刻式点届新建户厕，日常使用人数4-7人左石.微水免冲生态环保户厕系统直接嵌入在核工厂新建办公区内，厕所形式新颍.目无需用户区变生活TI称，低成本轻管理.腼所B身自备无再化、温蜀化、资源化等优势，破六的改善卫生环境.十一、相关获奖展出2019中国设计智造大奖、2020日本GOOD DESIGN优良设计大奖、2021德国IF设计大奖GOOD DESIGN AWARD 2020
