蘇 暢，葛大兵,2，田 雄，徐 麗，任森華

（1. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410128）

當(dāng)前農(nóng)村生活垃圾處理設(shè)施建設(shè)嚴(yán)重滯后，垃圾污染現(xiàn)象嚴(yán)重。農(nóng)村生活垃圾混合收集、缺少分類(lèi)，不僅增加了垃圾處理難度，也使得垃圾減量化、無(wú)害化、資源化程度較低。為給當(dāng)?shù)剞r(nóng)村選擇最適合的生活垃圾處理技術(shù)提供依據(jù)，對(duì)研究區(qū)內(nèi)農(nóng)村生活垃圾分類(lèi)及其物化特性進(jìn)行了研究。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象與采樣周期

選取長(zhǎng)沙市寧鄉(xiāng)縣仁福村和蓮花山村作為研究對(duì)象。仁福村距離寧鄉(xiāng)縣城約3.5 km，屬于近郊農(nóng)村。由于靠近縣城，受縣城經(jīng)濟(jì)輻射，仁福村居民經(jīng)濟(jì)條件、生活水平與消費(fèi)層次均較高。蓮花山村距離寧鄉(xiāng)縣城約14 km，屬于遠(yuǎn)郊農(nóng)村。當(dāng)?shù)爻Ｗ【用褚詡鹘y(tǒng)務(wù)農(nóng)為主，經(jīng)濟(jì)條件、生活水平與消費(fèi)層次相對(duì)較低。為保證取樣點(diǎn)具有穩(wěn)定性及代表性，本研究分別在仁福村及蓮花山村各選取8戶居民家作為垃圾取樣點(diǎn)。

由于生活垃圾中易腐爛的成分較多，各季節(jié)的生活垃圾成份波動(dòng)較大，根據(jù)《生活垃圾采樣和分析方法》（CJT 313-2009）中對(duì)采樣周期的要求[1-2]，試驗(yàn)研究時(shí)期選擇2013年1～12月，研究周期內(nèi)按春夏秋冬4季采樣。采樣時(shí)間選擇各季度中間月份為代表月，即冬季選擇1月、春季選擇4月、夏季選擇7月和秋季選擇10月。各采樣月內(nèi)連續(xù)取樣7 d，將各取樣點(diǎn)每天產(chǎn)生的垃圾進(jìn)行收集并分類(lèi)。

1.2 樣品采集及測(cè)定方法

1.2.1 垃圾樣品采集 在所選取的居民家分別各設(shè)置10個(gè)帶分類(lèi)標(biāo)簽的垃圾收集桶，連續(xù)收集7 d的生活垃圾，每天對(duì)各取樣點(diǎn)的各垃圾組分進(jìn)行稱(chēng)重、記錄。最后用四分法[2]縮分后在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)各樣品進(jìn)行理化性質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定。樣品測(cè)定含水率及容重后裝袋備用分析，然后按規(guī)范依次測(cè)定樣品中有機(jī)質(zhì)等指標(biāo)。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)及方法 根據(jù)《生活垃圾采樣和分析方法》（CJT 313-2009）[2]，結(jié)合本研究實(shí)際情況，選定垃圾樣品的理化性質(zhì)指標(biāo)及測(cè)定方法：土壤含水率，采用烘干法[2]；土壤容重，采用容器法[2]；有機(jī)質(zhì)、全氮和全磷的含量分別采用灼燒法、全自動(dòng)定氮儀法和偏鉬酸銨分光光度法[2]；熱值采用氧彈式熱量計(jì)法[3]。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

取算術(shù)平均值是為減小偶然誤差而常用的一種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法。為了全面、精確的反映研究區(qū)生活垃圾物化特性，根據(jù)黃昌付[4]結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)方法的對(duì)垃圾理化成分的研究結(jié)論，利用研究周期（2013年1～12月）內(nèi)兩村8戶居民家取樣點(diǎn)垃圾特性的算術(shù)平均值進(jìn)行分析[5]。

2 結(jié)果與討論

2.1 生活垃圾分類(lèi)結(jié)果及分析

研究按照各取樣點(diǎn)所代表的研究區(qū)進(jìn)行分揀，并將垃圾分為廚余、橡膠、塑料、紙類(lèi)、竹木、灰土、磚瓦陶瓷、紡織物、金屬、玻璃10類(lèi)進(jìn)行分揀稱(chēng)重，計(jì)算出各研究區(qū)垃圾成份所占的重量比。研究周期內(nèi)寧鄉(xiāng)縣兩村生活垃圾成份組成平均值見(jiàn)表1。

由表1可知，兩村的經(jīng)濟(jì)條件、消費(fèi)結(jié)構(gòu)不同，所產(chǎn)生的生活垃圾成分差別較大。有機(jī)類(lèi)物質(zhì)在兩村生活垃圾組分中均占比最高，但仁福村有機(jī)類(lèi)物質(zhì)占比（43.92%）大于蓮花山村（34.70%），這與其消耗的食物種類(lèi)有關(guān)，一般近郊農(nóng)村飲食種類(lèi)相對(duì)更豐富。仁福村塑料等可回收類(lèi)物質(zhì)占比（33.47%）大于蓮花山村（23.10%），這與消費(fèi)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)有關(guān)，經(jīng)濟(jì)落后的遠(yuǎn)郊農(nóng)村居民塑料類(lèi)包裝產(chǎn)品消費(fèi)較少，相反的，經(jīng)濟(jì)良好的近郊農(nóng)村居民生活垃圾中可回收利用組分比例較高。仁福村生活垃圾組分中無(wú)機(jī)類(lèi)物質(zhì)占比（22.61%），小于蓮花山村（42.20%），這與其燃料結(jié)構(gòu)不同有關(guān)，仁福村靠近縣城，液化氣等市政設(shè)施較完善，當(dāng)?shù)鼐用袢細(xì)饴矢哂谏徎ㄉ酱?，故灰土等無(wú)機(jī)類(lèi)物質(zhì)較少。

表1 生活垃圾成份組成平均值 （%）Table 1 Average values of garbage com positions

2.2 生活垃圾理化性質(zhì)及分析

生活垃圾中有機(jī)質(zhì)含量、低位熱值指標(biāo)分別是決定垃圾能否采用堆肥、焚燒處理的關(guān)鍵參數(shù)。研究區(qū)生活垃圾全氮、全磷、含水率、熱值及有機(jī)質(zhì)等理化性質(zhì)的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可知，各研究區(qū)生活垃圾含水率均較高，主要是由于垃圾樣品中瓜果、蔬菜等有機(jī)類(lèi)物質(zhì)較多，且垃圾堆存時(shí)間短，水分揮發(fā)少。各研究區(qū)垃圾樣品中全氮、全磷測(cè)試結(jié)果較接近，其中全氮含量均明顯低于垃圾農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)限值要求[3]，全磷含量基本滿足垃圾農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)限值要求[6]。近郊研究區(qū)（仁福村）與遠(yuǎn)郊研究區(qū)（蓮花山村）垃圾樣品中有機(jī)質(zhì)含量平均值分別為垃圾農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)限值要求的3倍及2倍左右[6]。

表2 生活垃圾全氮、全磷、含水率、熱值及有機(jī)質(zhì)測(cè)試結(jié)果平均值Table 2 Average values of total nitrogen, total phosphorus, m oisture content, calorif i c value and organic matter com positions

綜合研究區(qū)生活垃圾的全氮、全磷及有機(jī)質(zhì)測(cè)試結(jié)果來(lái)看，近郊研究區(qū)生活垃圾堆肥肥效（C/N比[7]）理論上優(yōu)于遠(yuǎn)郊研究區(qū)，但由于近郊研究區(qū)垃圾全氮含量低于標(biāo)準(zhǔn)限值，故用于堆肥需添加氮以提高肥效。試驗(yàn)未檢測(cè)垃圾中Cd、Hg等重金屬含量，在垃圾重金屬含量不超標(biāo)的前提下，近郊研究區(qū)生活垃圾分類(lèi)后更適用于垃圾堆肥處理。

近郊研究區(qū)和遠(yuǎn)郊研究區(qū)各垃圾樣品收到基（以收集到的垃圾狀態(tài)為基準(zhǔn)）熱值平均值分別為2 075.44和1 686.53 kJ/kg，將各研究區(qū)收到基熱值數(shù)據(jù)換算成低位熱值（減去水的氣化熱發(fā)熱量）數(shù)據(jù)仍低于垃圾焚燒處理垃圾低位熱值最低限值要求[8]。因此，各研究區(qū)生活垃圾在未進(jìn)行垃圾分類(lèi)預(yù)處理的前提下不適用于焚燒處理。

3 農(nóng)村生活垃圾分類(lèi)現(xiàn)狀及情況分析

根據(jù)對(duì)研究區(qū)的實(shí)地調(diào)研，目前寧鄉(xiāng)縣農(nóng)村生活垃圾采用混合收集模式，垃圾通過(guò)定點(diǎn)收集池統(tǒng)一收集后運(yùn)往縣填埋場(chǎng)處理，垃圾初次分揀通過(guò)拾荒者（以拾垃圾為生活來(lái)源的人）的非正式垃圾分類(lèi)實(shí)現(xiàn)，缺乏系統(tǒng)的回收利用模式。

研究發(fā)現(xiàn)造成寧鄉(xiāng)縣農(nóng)村垃圾混合收集的主要原因有：一、缺乏系統(tǒng)的垃圾分類(lèi)體系及設(shè)施。目前寧鄉(xiāng)縣農(nóng)村垃圾收集池未按成分進(jìn)行分類(lèi)設(shè)置，且缺乏指示性標(biāo)志引導(dǎo)村民分類(lèi)投放垃圾。二、村民垃圾分類(lèi)意識(shí)不夠，目前村民對(duì)垃圾分類(lèi)缺乏基本認(rèn)識(shí)。三、差異化管理政策待完善。目前寧鄉(xiāng)縣政策支持“戶收集、村集中、鎮(zhèn)轉(zhuǎn)運(yùn)、縣處理”生活垃圾集中處理模式。該模式能有效解決交通便利的近郊農(nóng)村垃圾處理問(wèn)題，但對(duì)于遠(yuǎn)郊農(nóng)村垃圾處理可行性不大。

4 小 結(jié)

（1）由于仁福村與蓮花山村經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度、消費(fèi)結(jié)構(gòu)層次等因素不同，所產(chǎn)生的生活垃圾成分占比差別較大。其中仁福村有機(jī)類(lèi)物質(zhì)為43.92%、蓮花山村為34.70%；仁福村可回收類(lèi)物質(zhì)為33.47%、蓮花山村為23.10%；仁福村無(wú)機(jī)類(lèi)物質(zhì)為22.61%、蓮花山村為42.20%。仁福村和蓮花山村生活垃圾含水率均較高（兩村平均含水率分別為61.81%與59.92%）；全氮含量分別為0.16、0.13 g/kg；全磷含量分別為6.34、5.10 g/kg。仁福村和蓮花山村生活垃圾收到基（以收到垃圾狀態(tài)為基準(zhǔn)）熱值平均值分別為2 075.44 和1 686.53 kJ/kg，該數(shù)據(jù)低于垃圾焚燒處理垃圾低位熱值最低限值要求，因此研究區(qū)生活垃圾需采取垃圾分類(lèi)等預(yù)處理后再焚燒。

（2）對(duì)比研究區(qū)的遠(yuǎn)郊村（蓮花山村）與近郊村（仁福村）生活垃圾特性可知：經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)（仁福村）的有機(jī)成分及可回收類(lèi)物質(zhì)明顯較高，預(yù)計(jì)隨著農(nóng)村、城鄉(xiāng)一體化發(fā)展的深入，農(nóng)村生活垃圾中有機(jī)成分及可回收類(lèi)物質(zhì)的比例會(huì)增加。隨著區(qū)域燃?xì)饴实奶岣?，農(nóng)村生活垃圾的灰份將減少，而熱值會(huì)增高，大部分農(nóng)村生活垃圾將逐步具備資源化處理的前提條件。

（3）由試驗(yàn)結(jié)果可知，遠(yuǎn)郊農(nóng)村及近郊農(nóng)村垃圾處理技術(shù)方案關(guān)鍵點(diǎn)均為垃圾分類(lèi)，垃圾分類(lèi)能有效增加垃圾低位熱值及堆肥肥效，提高垃圾資源綜合利用率，可適當(dāng)減少垃圾后續(xù)處理量，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)村生活垃圾減量化、資源化和生態(tài)化的重要途徑和手段，具有社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)三方面的效益。

（4）為降低實(shí)驗(yàn)誤差對(duì)數(shù)據(jù)的影響，本試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用算數(shù)平均值法進(jìn)行處理。算數(shù)平均值具有反應(yīng)靈敏、確定嚴(yán)密、受抽樣變化影響較小等優(yōu)點(diǎn)，但算術(shù)平均值易受極端數(shù)據(jù)的影響。本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本能反映研究區(qū)生活垃圾物化特性，適合當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)村生活垃圾處理技術(shù)還有待進(jìn)一步研究。

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