太湖流域农村生活垃圾分类收集与资源化利用技术研究.pdf

太湖流域农村生活垃圾分类收集与资源化 利用技术研究 钟秋爽孙晓文路宏伟罗进吴晓春 江苏省住房和城乡建设厅科技发展中心， 南京 210036 摘要 太湖流域地区是我国农村经济最发达地区之一， 生活垃圾问题日益突显。分析了太湖流域地区农村生活垃圾的 构成、 产生量， 比较了国内外农村生活垃圾不同分类收集模式， 提出了相关资源化利用技术及对策。 关键词 太湖流域; 农村; 生活垃圾; 分类收集; 资源化 DOI 10. 13205/j． hjgc． 201403023 STUDY ON ＲUＲAL DOMESTIC ＲEFUSE CLASSIFICATION - COLLECTION AND ＲECLAMATION IN TAI- LAKE ＲEGION Zhong QiushuangSun XiaowenLu HongweiLuo JinWu Xiaochun Science and Technology Development Center of Jiangsu Housing and Urban- Ｒural Development Department， Nanjing 210036 AbstractTai- lake region is one of the most developed rural regions in China， and the problems of domestic refuse there becomes more obvious． By analyzing the composition and output of rural domestic refuse in Tai- Lake region，comparing the different modes of domestic refuse classification and collection at home and abroad，correlative technology and countermeasures of reclamation utilization are put forward． KeywordsTai- Lake region;rural;domestic refuse;classification- collection;reclamation 收稿日期 2013 －05 －02 0引言 随着城市化进程的加快， 城市生活垃圾处理处 置已成为近十多年来各级政府高度关注的问题。 我国许多城市加大了垃圾处理的投资力度， 并因地 制宜地选择了不同的垃圾处理方式， 如垃圾卫生填 埋、 垃圾焚烧、 垃圾堆肥等， 并在城市垃圾管理体系 方面进行优化。与城市相比， 农村因经济水平低、 村民居住相对分散， 加之以往生活垃圾中厨余物主 要用作饲料， 部分有用成分被回收， 故农村生活垃 圾产生量少， 对环境影响较小， 长久以来农村生活 垃圾的处理处置与管理一直未被高度重视。然而， 值得关注的是近些年来， 我国经济相对发达地区 如长三角地区 ， 农村社会经济结构发生了巨大变 化， 务农人口所占比例大幅下降， 人口居住相对集 中化。同时， 随着生活水平的提高， 生活垃圾产生 量也在迅速增加， 而且组成成分日趋复杂， 分散式 的就地消纳方式在这些地区显然已不能满足要求。 农村生活垃圾的处理处置与管理问题的紧迫性在 这些地区已日益凸显。 太湖流域位于长三角地区， 地跨苏、 浙、 沪、 皖等 7 个大中城市、 31 个县， 是我国乡镇工业的发源地。 自 20 世纪 70 年代末起， 农村经济得到飞速发展， 成 为我国农村经济最发达地区之一。然而， 太湖又是我 国水体污染最严重的湖泊之一， 其中农村生活垃圾未 经处理随意弃置入湖河道的现象比较普遍， 是造成水 体污染的重要原因。因此， 尽快全面了解农村生活垃 圾的产生规律与组成， 是科学管理和合理处理处置农 村生活垃圾的重要前提。 1农村生活垃圾产生现状及组成 1. 1产生现状 太湖流域地区雨水充足、 气候温暖， 农业生产精 耕细作。在传统的农业生产中， 农村生活垃圾基本被 用于畜禽饲料和农肥而得到妥善处理， 传统的农村生 69 环境工程 Environmental Engineering 活垃圾循环途径见图 1， 农村生活垃圾几乎完全可在 农田耕作中进行就地消纳［1 ］。 图 1传统农村生活垃圾循环途径 Fig．1Traditional rural domestic refuse reycle route 随着乡镇工业的持续发展， 农村劳动力向城市转 移， 致使单纯重视农业生产的农民越来越少。富裕起 来的农民逐渐向城镇集中， 生活消费模式逐渐城镇 化， 各种包装材料、 塑料袋、 饮料瓶、 易拉罐等进入千 家万户， 产生了大量不可降解垃圾; 加之化肥使用习 惯的养成， 费工费时的传统循环途径日渐萎缩， 致使 原来良性循环的生活垃圾自我消化链条断裂。此外， 农村居民燃料结构逐步从柴草演化为液化燃气为主， 导致了秸秆类垃圾的积累。 1. 2农村生活垃圾的组成 在 20022005 年对江苏环太湖地区农村 宜 兴市原大浦镇 5 个典型的行政村 每个行政村居民 800 户左右， 人口 2 600 人左右 的详查， 生活垃圾人 均产生率为 0. 15 ～ 0. 30 kg/ 人d 只有城市的 1/3 。生活垃圾产生量的逐月波动率为 30 左右， 年最大较差大于 50; 各村人均垃圾产生率的差异 也在 50以上。生活垃圾中易腐有机垃圾占 55 ～ 60; 垃圾组成中废品量较多， 占 25 ～ 30， 品种 以塑料和纸类为主， 塑料主要来源于包装废物， 纸类 中卫生纸占 80左右。综上， 做好分拣分流工作后， 真正需要最终处置的垃圾不足 20。垃圾产生量出 现峰值的月份为 居民区为 2 月及 7 月; 集贸市场区 为 4 月及 7 月。这与蔬菜、 果类消费的季节性变动及 传统节庆消费 春节等 密切相关［2 ］。 2农村生活垃圾分类收集概况 2. 1国内分类收集现状 目前我国垃圾主要是按照可回收垃圾和不可回 收垃圾， 或者有机垃圾和无机垃圾来进行分类的， 各 个地区试点根据当地的具体情况， 选择分类的类型和 具体分类的细节。以华北平原上的曲周县王庄村为 例， 在做垃圾试点时将垃圾分类分为 有机垃圾、 无机 垃圾、 塑料垃圾和有害垃圾四类， 由居民源头进行户 分类， 然后由保洁员负责将垃圾进行收集、 转运和处 置。每种垃圾根据其产量和易腐化程度， 确定不同的 收集频次， 结果见表 1。总体来说， 该地垃圾分类的 模式是 “村民定点分类存放， 保洁员收集运输， 村统 一处理” 。 表 1王庄村生活垃圾分类、 收集频率及工具表 Table 1Ｒural domestic refuse classification， collection frequency and tools in Wangzhuang Village 类别有机垃圾无机垃圾塑料垃圾有害垃圾 收集频率每天每月每天每半月 收集工具清洁车垃圾袋清洁车垃圾袋 而广东省东莞市樟木头镇某小区的垃圾共分为 三类 厨余垃圾、 其他垃圾和有毒有害垃圾， 收集频率 各不相同， 详见图 2。 图 2东莞樟木头镇某小区垃圾分类收集示意 Fig．2Domestic refuse classification- collection in a community in Zhangmutou Town in Dongguan city 2. 2太湖流域地区农村实现分类收集现状 2. 2. 1目前太湖流域地区分类收集模式存在的问题 为阻断生活垃圾对水体的污染， 建设村容整洁的 新农村， 江苏省提出和实施的“组保洁、 村收集、 镇转 运、 县 市 集中处理” 的农村生活垃圾处理模式在解 决部分农村生活垃圾问题上起到了很好的作用。同 时， 这种垃圾收运处理模式仍需进一步完善 一是垃 圾运至城市， 大大增加了城市对垃圾处理的压力; 二 是农村经济条件相对较薄弱， 居住远不如城市集中， 垃圾收集、 运输成本相对较高; 三是农村有机农业或 高效农业本身需要大量有机肥， 而生活垃圾中的有机 组分是可能用作原料的。显然， 做好农村生活垃圾收 集分拣工作， 继而对垃圾有机组分进行无害化处理和 就地资源化利用， 并最大限度地产生经济效益， 就能 彻底解决农村生活垃圾问题， 并实现其长效运行。因 此， 根据农村的特点， 研发农村垃圾收集分拣分流模 79 固废处理与处置 Solid Waste Treatment and Disposal 式以及经济高效的资源化技术意义重大。 2. 2. 2太湖流域地区分类收集的有利条件 分析认为， 在经济相对发达的太湖流域的农村， 实现垃圾源头分类收集或垃圾分类分流仍有比城市 更为优越的条件 1 村民保持有较好的废旧物资回 收习惯。2 对村民实现源头垃圾分类进行适当的物 质上 如对分类工作较好的村民奖励化肥、 洗涤用 品、 汗衫等进行鼓励引导 和精神上的鼓励可起到良 好作用。3 村民居住相对分散， 密度较低， 垃圾归属 相对明晰， 易于划分责任。 2. 2. 3太湖流域地区分类收集模式 目前， 太湖流域地区农村主要采取以下两种分类 收集模式 模式 1 是在相对较小规模范围内， 引导和 实施一家一户村民分类投放分类收集， 该模式的运行 需要时间长， 但效果好; 模式 2 是在较大范围内， 实施 村民混合投弃， 以村为单位当日人工分拣分流模式， 相对容易实施。两种收集分拣模式见图 3。 图 3村镇垃圾收集分拣分流实施方案示意 Fig．3Schematic diagram of rural domestic refuse classification collection 3农村生活垃圾资源循环利用技术研究现状 3. 1国外农村生活垃圾处理技术研究现状 国外对农村生活垃圾提倡分类收集和回收利 用， 鼓励有机垃圾堆肥处理， 垃圾焚烧技术将得到 稳步发展， 卫生填埋技术是垃圾处理的基本形式， 垃圾填埋场将向大型化发展， 进入垃圾填埋场的 有机物含量将有所限制。同时， 太阳能生物集 成技术、 垃圾衍生燃料和气化熔融处理等新技术 成为农村生活垃圾的综合利用及回收利用技术研 究热点。农村生活垃圾的生物处理技术将加速发 展， 如混合处理 好氧与厌氧耦合处理 技术既能 克服好氧堆肥周期长的缺点， 又能在厌氧消化中 获得能源。 3. 2国内农村生活垃圾处理技术研究现状 在国内， 农村生活垃圾卫生填埋、 堆肥、 焚烧和综 合利用及回收利用技术都有很好的发展前景 1 卫 生填埋技术， 新型覆盖材料和国产化填埋专用机具将 取得较好的处理效果， 并将提高在填埋技术中的比 例。2 堆肥技术， 生活垃圾堆肥厂生产有机复合肥 和颗粒肥的比例将逐步提高， 堆肥处理在我国农村生 活垃圾处理领域所占的比例将进一步提高。3 焚烧 技术， 低热值农村生活垃圾焚烧技术的工艺研究将进 一步得到完善， 尾气净化技术的发展运用将有效控制 二恶英等污染物的污染， 综合考虑社会经济因素， 农 村生活垃圾的焚烧技术在我国农村全面推广的条件 还不具备。4 综合利用及回收利用技术是实现固体 废物资源化、 减量化的最重要手段之一， 农村生活垃 圾综合利用的方法主要分为四种形式 再利用、 原料 再利用、 化学再利用、 热综合利用。近年来， 蚯蚓堆肥 法和高温高压湿解法等新技术得到了发展。 国内农村生活垃圾的三级分化处理技术将成为 重要发展趋势 1 第一级分化为农村生活垃圾成分 的分类收集和处理， 按处理与处置方式或资源回收利 用的可能性将农村生活垃圾分为有机物、 无机物、 可 回收废品和有害废品四类。2 第二级分化将规模较 大和成分较单一的垃圾进行专门处理， 分化对象主要 包括乡镇街道、 大规模养殖场和乡村各类型企业三类 垃圾源。3 第三级分化根据有机垃圾的特点进行针 对性处理， 有机垃圾包括厨余垃圾和植物残体， 其中 关键物质是易腐厨余垃圾。同时， 加强对生活垃圾分 选的研究和工程实际的应用， 为农村生活垃圾资源化 提供条件。 3. 3太湖流域地区农村生活垃圾处理技术研究现状 目前， 在太湖流域农村地区还没有真正适合大范 围推广应用的生活垃圾高效实用处理技术， 长效机制 也尚未建立。因此， 必须在分拣分类的基础上， 对占 总量 25 ～30的废品进行回收， 对占总量 60 左 右的易腐有机垃圾就地转化为当地农业生产所需的 资源， 才能真正实现农村生活垃圾的有效处理。目前 主要的有机垃圾资源化技术或途径如下 1 有机垃圾快速发酵制肥一体机技术 该技术 处理有机垃圾时间短， 处理过程界面较友好， 通过对 制肥产物的检测， 几乎能达到有机肥的要求， 但还不 能直接入田当肥料， 需要经过后熟阶段， 让垃圾完全 89 环境工程 Environmental Engineering 腐化， 而且前期的设备投资和后期的运行管理费用较 高。这种方法适用于经济条件比较好、 有机垃圾产生 量中等、 需要尽快处理的村庄。 2 昆虫转化技术 昆虫转化技术的处理过程一 举两得， 既处理了有机垃圾， 又养殖了蛆。处理产物 没有异味， 外观蓬松， 含有大量植物生长调节剂， 可作 为高档花卉、 经济作物等用肥。产生的蛆蛋白又是高 营养物质， 可以用来养殖牲畜。但是这种方法对养殖 技术要求较高， 操作起来比其他处理方法困难。这种 处理方法适用于养殖业和种植业都比较发达的村庄， 且村庄最好有能够学习养殖技术的专业人员。 3 高温堆肥技术 该技术低投入、 高回报， 能够 容纳处理不同时间产生的有机垃圾， 产物的酸碱度、 有机质含量、 总养分指标均达到了有机肥料标准， 处 理产物肥效高， 可直接施用; 不足之处是处理周期较 长。这种方法适用于经济基础中等或垃圾处理资金 投入中等、 有机垃圾产生量较大的地区， 尤其适用于 种植作物较多， 对有机肥有大量需求的广大农村。 4 有机垃圾沼气资源化利用技术 产物使用价 值可观， 沼渣沼液可以用来做肥料， 沼气可以用作燃 气， 处理过程环境友好， 没有异味产生， 不存在潜在的 环境威胁; 但是前期的投入和沼气管道布置等费用也 较多。这种方法适用于居民居住比较集中 方便管 道或线路布置 ， 居民生活水平较高、 环保意识和分 类意识较强的村庄。 尽管如此， 现有的农村生活垃圾处理与资源化技 术仍存在难以突破的共性问题 这些方法或途径仍然 需要政府或集体或村民的资金投入以维持垃圾收运 和处理的运行成本， 一旦没有这些资金投入或没有上 级部门的项目支持， 就很难长久运行。同时， 农村生 活垃圾的问题除技术因素和村民的环保意识亟待提 高外， 很大程度上还与管理政策相关。责任主体的确 定、 激励机制、 考评方法、 经济政策、 技术规范、 长效运 行机制等仍是农村生活垃圾管理与处理的薄弱环节。 参考文献 ［1］张后虎， 张毅敏． 农村生活垃圾现状及处置技术初探 以太 湖流域为例［J］． 环境卫生工程， 2009， 17 4 9- 11． ［2］武攀峰， 崔春红， 周立祥， 等． 农村经济相对发达地区生活垃圾 的产生特征与管理模式初探 以太湖流域农村地区为例 ［J］． 农业环境科学学报， 2006， 25 1 237- 243． 第一作者 钟秋爽 1979 － ， 男， 硕士， 高级工程师。 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 zqs827126． com 上接第 95 页 ［5］Valo A，Carrere H，Delgenes J P． Thermal，chemical and thermo- chemical pretreatment of waste activated sludge for anaerobic digestion［J］． Journal of Chemical Technology and Biotechnology， 2004， 79 11 1197- 1203． ［6］Gonze E，Pillot S，Valette E，et al．Ultrasonic treatment of anaerobic activated sludge in a batch reactor ［J］．Chemical Engineering and Processing， 2003， 42 12 965- 975． ［7］Eskicioglu C， Terzian N， Kennedy K J， et al． Athermal microwave effects for enhancing digestibility of waste activated sludge ［J］． Water Ｒesearch， 2007， 41 11 2457- 2466． ［8］Nielsen H B，Thygesen A，Thomsen A B，et al．Anaerobic digestionofwasteactivatedsludge- comparisonofthermal pretreatments with thermal inter- stage treatments ［J］． Journal of Chemical Technology and Biotechnology， 2011， 86 2 238- 245． ［9］Yan Y Y， Zhang C J， Zhou Q， et al． Ultrasonic enhancement of waste activated sludge hydrolysis and volatile fatty acids accumulation at pH 10.0［ J］ ． Water Ｒesearch， 2010， 44 11 3329- 3336． ［ 10］Wett B，Phothilangka P，Eladawy A． Systematic comparison of mechanical and thermal sludge disintegration technologies［J］． Waste Management， 2010， 30 6 1057- 1062． ［ 11］Kim D H，Jeong E，Oh S E，et al． Combined alkaline plus ultrasonic pretreatment effect on sewage sludge disintegration ［J］． Water Ｒesearch， 2010， 44 10 3093- 3100． ［ 12］Weemaes M P J，Verstraete W H． uation of current wet sludge disintegration techniques［J］． Journal of Chemical Technology and Biotechnology， 1999， 73 2 83- 92． ［ 13］郝晓地， 蔡正清， 甘一萍． 剩余污泥预处理技术概览［J］． 环境 科学学报， 2011， 31 1 1- 12． ［ 14］Park B，Ahn J H，Kim J，et al． Use of microwave pretreatment for enhanced anaerobiosis of secondary sludge［J］． Water Science and Technology， 2004， 50 9 17- 23． ［ 15］乔玮， 王伟， 黎攀， 等． 城市污水污泥微波热水解特性研究［J］． 环境科学， 2008， 29 1 152- 157． ［ 16］马俊伟， 曹芮， 周刚， 等． 浓度对高固体污泥热水解特性及流动 性的影响［J］． 环境科学， 2010， 31 7 1583- 1588． ［ 17］Zhuo G H，Yan Y Y，Tan X J，et al． Ultrasonic- pretreated waste activated sludge hydrolysis and volatile fatty acid accumulation under alkaline conditionsEffect of temperature ［J］． Journal of Biotechnology， 2012， 159 1/2 27- 31． ［ 18］Toreci I，Kennedy K J，Droste Ｒ L．uation of continuous mesophilic anaerobic sludge digestion after high temperature microwave pretreatment［ J］ ． Water Ｒesearch， 2009， 43 5 1273- 1284． 第一作者 王艳杰 1988 － ， 女， 主要研究方向为有机固废的处理与资 源化利用。wangyanjie2011wyj163． com 通讯作者 郭迎庆 1970 － ， 男， 教授， 主要研究方向为微污染水源水 处理技术和饮用水消毒。water8820163． com 99 固废处理与处置 Solid Waste Treatment and Disposal