随着农村厕所革命的进行,寒冷及严寒地区进行厕所改造过程中需要解决水冲式厕所的防冻问题和厕所污水的处理问题。本课题组研发的小型户用污水处理设备能够处理厕所污水,设备采用生物法处理技术,在低温条件下,处理效果降低。传统深埋的方式,施工成本高,不利于后期利用与管理。针对寒冷及严寒地区采用小型户用污水处理设备进行水冲式厕所改造中的问题,本文通过理论分析、现场试验、温度场模拟的方法,提出了适合寒冷及严寒地区的气候特点的、基于地温利用的小型户用污水设备的设置技术和厕所防冻水冲技术模式。选择处于寒冷地区山东省泰安市郊区某村庄进行现场温度探测试验,试验表明,小型户用污水处理设备中水体温度的变化随气温变化的幅度较小;当深度为1.4m时,地温趋于稳定,基本不随时间和外界温度的变化;深度为2m的土壤温度为10℃左右。使用ANSYS Workbench模拟软件对寒冷及严寒地区污水处理设备的稳态温度场进行模拟分析,对比分析加设保温板前后污水处理设备中水体温度的变化,得出加设不同尺寸保温板(XPS)后小型户用污水处理设备中水体温度的热稳态分布。通过分析污水处理设备加设保温板材料后的结果分析和现场试验,得出日均最低温度为-10℃和-20℃寒冷及严寒地区,设备埋置深度为1.8m时,小型户用污水处理设备设置保温板时应采取的尺寸为3800mm×2900mm×100mm,可以保证污水处理设备中的水体温度,使小型户用污水处理设备能够在寒冷及严寒地区冬季中应用。本研究在寒冷地区山东省济南市莱芜区和严寒地区内蒙古省赤峰市分别进行了试点试验,进行厕所防冻水冲技术应用和小型户用污水处理设备保温处理技术的应用,提供施工方法后期继续进行跟踪调研。研究结果有利于解决寒冷及严寒的农村地区使用水冲式厕所和应用小型户用污水处理设备设置及处理的参考依据,有利于开展对寒冷及严寒地区低成本厕所改造。