寧鄉(xiāng)縣農(nóng)村生活垃圾分類及理化性質(zhì)研究

蘇 暢，葛大兵,2，田 雄，徐 麗，任森華

（1. 湖南農(nóng)業(yè)大學生物科學技術學院，湖南 長沙 410128；2. 湖南農(nóng)業(yè)大學生態(tài)研究所，湖南 長沙 410128）

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

1 材料與方法

1.1 研究對象與采樣周期

選取長沙市寧鄉(xiāng)縣仁福村和蓮花山村作為研究對象。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)濟輻射，仁福村居民經(jīng)濟條件、生活水平與消費層次均較高。蓮花山村距離寧鄉(xiāng)縣城約14 km，屬于遠郊農(nóng)村。當?shù)爻Ｗ【用褚詡鹘y(tǒng)務農(nóng)為主，經(jīng)濟條件、生活水平與消費層次相對較低。為保證取樣點具有穩(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。

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較大，根據(jù)《生活垃圾采樣和分析方法》（CJT 313-2009）中對采樣周期的要求[1-2]，試驗研究時期選擇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，將各取樣點每天產(chǎn)生的垃圾進行收集并分類。

1.2 樣品采集及測定方法

1.2.1 垃圾樣品采集 在所選取的居民家分別各設置10個帶分類標簽的垃圾收集桶，連續(xù)收集7 d的生活垃圾，每天對各取樣點的各垃圾組分進行稱重、記錄。最后用四分法[2]縮分后在實驗室條件下對各樣品進行理化性質(zhì)實驗測定。樣品測定含水率及容重后裝袋備用分析，然后按規(guī)范依次測定樣品中有機質(zhì)等指標。

1.2.2 測定指標及方法 根據(jù)《生活垃圾采樣和分析方法》（CJT 313-2009）[2]，結合本研究實際情況，選定垃圾樣品的理化性質(zhì)指標及測定方法：土壤含水率，采用烘干法[2]；土壤容重，采用容器法[2]；有機質(zhì)、全氮和全磷的含量分別采用灼燒法、全自動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法[3]。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

取算術平均值是為減小偶然誤差而常用的一種實驗數(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]結合統(tǒng)計學方法的對垃圾理化成分的研究結論，利用研究周期（2013年1～12月）內(nèi)兩村8戶居民家取樣點垃圾特性的算術平均值進行分析[5]。

2 結果與討論

2.1 生活垃圾分類結果及分析

研究按照各取樣點所代表的研究區(qū)進行分揀，并將垃圾分為廚余、橡膠、塑料、紙類、竹木、灰土、磚瓦陶瓷、紡織物、金屬、玻璃10類進行分揀稱重，計算出各研究區(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表1。

由表1可知，兩村的經(jīng)濟條件、消費結構不同，所產(chǎn)生的生活垃圾成分差別較大。有機類物質(zhì)在兩村生活垃圾組分中均占比最高，但仁福村有機類物質(zhì)占比（43.92%）大于蓮花山村（34.70%），這與其消耗的食物種類有關，一般近郊農(nóng)村飲食種類相對更豐富。仁福村塑料等可回收類物質(zhì)占比（33.47%）大于蓮花山村（23.10%），這與消費結構、經(jīng)濟基礎有關，經(jīng)濟落后的遠郊農(nóng)村居民塑料類包裝產(chǎn)品消費較少，相反的，經(jīng)濟良好的近郊農(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機類物質(zhì)占比（22.61%），小于蓮花山村（42.20%），這與其燃料結構不同有關，仁福村靠近縣城，液化氣等市政設施較完善，當?shù)鼐用袢細饴矢哂谏徎ㄉ酱澹驶彝恋葻o機類物質(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

生活垃圾中有機質(zhì)含量、低位熱值指標分別是決定垃圾能否采用堆肥、焚燒處理的關鍵參數(shù)。研究區(qū)生活垃圾全氮、全磷、含水率、熱值及有機質(zhì)等理化性質(zhì)的測定結果見表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、蔬菜等有機類物質(zhì)較多，且垃圾堆存時間短，水分揮發(fā)少。各研究區(qū)垃圾樣品中全氮、全磷測試結果較接近，其中全氮含量均明顯低于垃圾農(nóng)用標準限值要求[3]，全磷含量基本滿足垃圾農(nóng)用標準限值要求[6]。近郊研究區(qū)（仁福村）與遠郊研究區(qū)（蓮花山村）垃圾樣品中有機質(zhì)含量平均值分別為垃圾農(nóng)用標準限值要求的3倍及2倍左右[6]。

表2 生活垃圾全氮、全磷、含水率、熱值及有機質(zhì)測試結果平均值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、全磷及有機質(zhì)測試結果來看，近郊研究區(qū)生活垃圾堆肥肥效（C/N比[7]）理論上優(yōu)于遠郊研究區(qū)，但由于近郊研究區(qū)垃圾全氮含量低于標準限值，故用于堆肥需添加氮以提高肥效。試驗未檢測垃圾中Cd、Hg等重金屬含量，在垃圾重金屬含量不超標的前提下，近郊研究區(qū)生活垃圾分類后更適用于垃圾堆肥處理。

近郊研究區(qū)和遠郊研究區(qū)各垃圾樣品收到基（以收集到的垃圾狀態(tài)為基準）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)生活垃圾在未進行垃圾分類預處理的前提下不適用于焚燒處理。

3 農(nóng)村生活垃圾分類現(xiàn)狀及情況分析

根據(jù)對研究區(qū)的實地調(diào)研，目前寧鄉(xiāng)縣農(nóng)村生活垃圾采用混合收集模式，垃圾通過定點收集池統(tǒng)一收集后運往縣填埋場處理，垃圾初次分揀通過拾荒者（以拾垃圾為生活來源的人）的非正式垃圾分類實現(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)的垃圾分類體系及設施。目前寧鄉(xiāng)縣農(nóng)村垃圾收集池未按成分進行分類設置，且缺乏指示性標志引導村民分類投放垃圾。二、村民垃圾分類意識不夠，目前村民對垃圾分類缺乏基本認識。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、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)村垃圾處理問題，但對于遠郊農(nóng)村垃圾處理可行性不大。

4 小 結

（1）由于仁福村與蓮花山村經(jīng)濟發(fā)達程度、消費結構層次等因素不同，所產(chǎn)生的生活垃圾成分占比差別較大。其中仁福村有機類物質(zhì)為43.92%、蓮花山村為34.70%；仁福村可回收類物質(zhì)為33.47%、蓮花山村為23.10%；仁福村無機類物質(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）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等預處理后再焚燒。

（2）對比研究區(qū)的遠郊村（蓮花山村）與近郊村（仁福村）生活垃圾特性可知：經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)（仁福村）的有機成分及可回收類物質(zhì)明顯較高，預計隨著農(nóng)村、城鄉(xiāng)一體化發(fā)展的深入，農(nóng)村生活垃圾中有機成分及可回收類物質(zhì)的比例會增加。隨著區(qū)域燃氣率的提高，農(nóng)村生活垃圾的灰份將減少，而熱值會增高，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）由試驗結果可知，遠郊農(nóng)村及近郊農(nóng)村垃圾處理技術方案關鍵點均為垃圾分類，垃圾分類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，可適當減少垃圾后續(xù)處理量，是實現(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、經(jīng)濟、生態(tài)三方面的效益。

（4）為降低實驗誤差對數(shù)據(jù)的影響，本試驗數(shù)據(jù)采用算數(shù)平均值法進行處理。算數(shù)平均值具有反應靈敏、確定嚴密、受抽樣變化影響較小等優(yōu)點，但算術平均值易受極端數(shù)據(jù)的影響。本實驗數(shù)據(jù)基本能反映研究區(qū)生活垃圾物化特性，適合當?shù)氐霓r(nóng)村生活垃圾處理技術還有待進一步研究。

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[5]羅良清. 統(tǒng)計學[M]. 北京：中國財政經(jīng)濟出版社，2011：33-35 .

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[7]喻 曉. 利用城市固體廢棄物生產(chǎn)活性肥料的研究[J]. 環(huán)境衛(wèi)生工程，2001，（2）：52-53.

[8]城市生活垃圾焚燒處理工程項目建設標準[S]. 中華人民共和國建設部發(fā)布.