基于城鎮(zhèn)化的農(nóng)村生活垃圾產(chǎn)量預(yù)測模型
——某鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活垃圾收運系統(tǒng)設(shè)計實例

彭子原 王宏輝 李玫瑰 劉歡歡

（中機國際工程設(shè)計研究院有限責任公司 湖南長沙 410007）

基于城鎮(zhèn)化的農(nóng)村生活垃圾產(chǎn)量預(yù)測模型
——某鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活垃圾收運系統(tǒng)設(shè)計實例

彭子原 王宏輝 李玫瑰 劉歡歡

（中機國際工程設(shè)計研究院有限責任公司 湖南長沙 410007）

城鎮(zhèn)與農(nóng)村生活垃圾人均日產(chǎn)量差距巨大，預(yù)測農(nóng)村生活垃圾產(chǎn)量時直接套用城鎮(zhèn)生活垃圾預(yù)測模型會帶來較大誤差。本文建立了一種基于城鎮(zhèn)化率的農(nóng)村生活垃圾預(yù)測模型，并以此為基礎(chǔ)，提供了一個農(nóng)村生活垃圾收運系統(tǒng)設(shè)計實例，為今后的同類項目提供了一定的參考。

農(nóng)村生活垃圾；產(chǎn)量；收集；運輸

改革開放以來，我國農(nóng)村經(jīng)濟日新月異，農(nóng)民生活質(zhì)量顯著提高。然而，與此同時，農(nóng)村生活垃圾問題也日益凸顯[1]。我國農(nóng)村常住人口約6.42×108t，農(nóng)村生活垃圾年產(chǎn)量約2×108t[2]。長期以來，由于環(huán)保意識的薄弱及環(huán)保設(shè)施的缺失，絕大部分農(nóng)村地區(qū)沒有建立專門的生活垃圾收運或處理設(shè)施[3]，農(nóng)村生活垃圾隨意堆放或簡單焚燒，造成垃圾圍村現(xiàn)象，侵占土地，破壞環(huán)境。垃圾堆放還可能造成蚊蠅滋生，傳播疾病，簡單焚燒更將產(chǎn)生二惡英等有毒氣體，嚴重危害周邊村民的身體健康，阻礙農(nóng)村經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展[4-5]，農(nóng)村生活垃圾治理迫在眉睫。

與城市生活垃圾相比，農(nóng)村生活垃圾分布分散，產(chǎn)生量少，要在每個村鎮(zhèn)分別建設(shè)生活垃圾填埋場等處置設(shè)施投入巨大，使用率低，不具有經(jīng)濟性。采取“村收集-鎮(zhèn)轉(zhuǎn)運-縣處理”的三級聯(lián)動模式，建立完善的農(nóng)村生活垃圾收集收運系統(tǒng)，依托城市生活垃圾處置基礎(chǔ)設(shè)施對農(nóng)村生活垃圾進行處置[6]，是妥善解決農(nóng)村生活垃圾問題，確保農(nóng)村生活垃圾得到有效清運和處置的不二選擇。

準確預(yù)測生活垃圾產(chǎn)量是建立經(jīng)濟有效的生活垃圾收運系統(tǒng)的前提。我國農(nóng)村通常由集鎮(zhèn)中心和普通農(nóng)村生活兩部分組成。由于生活習慣和生活水平的差異，集鎮(zhèn)和農(nóng)村的生活垃圾產(chǎn)量和組成均存在較大差異，且隨著城市化進程的推進，部分農(nóng)村人口將向集鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移，這也進一步影響著生活垃圾的產(chǎn)量和糞便。以往的研究多將集鎮(zhèn)居民和農(nóng)村居民作為一個整體共同預(yù)測其產(chǎn)量，而忽視了這些差異的影響，將對生活垃圾總產(chǎn)量的預(yù)測帶來誤差。

本文提出了一種基于城鎮(zhèn)化率的農(nóng)村生活垃圾產(chǎn)量預(yù)測模型，并介紹了一個基于此模型的某鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村生活垃圾分類收集及收運系統(tǒng)設(shè)計實例，為類似工程提供了一定參考。

1 基于城鎮(zhèn)化率的農(nóng)村生活垃圾產(chǎn)量預(yù)測模型

建立基于城鎮(zhèn)化率的農(nóng)村生活垃圾產(chǎn)生量預(yù)測模型，根據(jù)人口基數(shù)、人口自然增長率預(yù)測鄉(xiāng)鎮(zhèn)總?cè)丝冢鶕?jù)規(guī)劃城鎮(zhèn)化率及城鎮(zhèn)化率變化預(yù)測集鎮(zhèn)人口和農(nóng)村人口數(shù)量，進而計算集鎮(zhèn)生活垃圾產(chǎn)量、農(nóng)村生活垃圾產(chǎn)量和鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活垃圾總產(chǎn)量。

鄉(xiāng)鎮(zhèn)預(yù)測年城鎮(zhèn)及農(nóng)村人口規(guī)模分別：

R城—預(yù)測年城鎮(zhèn)人口數(shù)，人；Q農(nóng)—預(yù)測年農(nóng)村人口數(shù)，人；Q總—預(yù)測年總?cè)丝跀?shù)，人；—起始年總?cè)丝跀?shù)，人；k—常住人口年增長率；n—預(yù)測年限；P—預(yù)測年份城鎮(zhèn)化率。

鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活垃圾收集量為：

R城—預(yù)測年城鎮(zhèn)垃圾收集量，t/d；R農(nóng)—預(yù)測年城鎮(zhèn)垃圾收集量，t/d；R總—預(yù)測年各鄉(xiāng)鎮(zhèn)總垃圾收集量t/d；C—生活垃圾收集率。

2 農(nóng)村生活垃圾收運系統(tǒng)設(shè)計

2.1 生活垃圾產(chǎn)生現(xiàn)狀調(diào)查

對湖南省某鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生活垃圾進行收運。

該鄉(xiāng)鎮(zhèn)位于湖南省東北部，距離縣生活垃圾填埋場13km。土地面積83.5km2，2013年鎮(zhèn)域常住總?cè)丝?.5萬人，其中集鎮(zhèn)人口2.34萬人，農(nóng)村人口3.16萬人。鄉(xiāng)鎮(zhèn)集鎮(zhèn)中心手工業(yè)發(fā)達，私營企業(yè)較多，非農(nóng)業(yè)人口比例較高。

該鎮(zhèn)集鎮(zhèn)居民生活水平較高，其生活垃圾產(chǎn)量與組成與農(nóng)村差異較大。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，該鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活垃圾主要由煤渣、灰土等無機垃圾，廢棄塑料制品、包裝袋、玻璃瓶等垃圾及少量腐爛蔬果、剩余飯菜等廚余垃圾、其他垃圾等四部分組成。其中遠離集鎮(zhèn)的鄉(xiāng)村村民主要能源為燃煤，煤渣、灰土在生活垃圾中所占比重較大，約占40%，廚余垃圾及可回收垃圾所占比重較小，各約占10%。集鎮(zhèn)中心部分居民已采用石油液化氣代替煤作為主要能源，生活垃圾中煤渣、灰土含量相對較低，約占20%，同時廚余垃圾及可回收垃圾比重較大，分別約占50%和15%。

該鄉(xiāng)鎮(zhèn)目前并未建設(shè)生活垃圾收運或處置設(shè)施。除農(nóng)村部分農(nóng)戶家建有沼氣池，可將廚余垃圾混入其中，用于發(fā)酵制沼氣外，大部分生活垃圾隨意傾倒在路邊、池塘、荒地，嚴重污染環(huán)境。

2.2 生活垃圾分類方案設(shè)計

結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查情況，將該鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活垃圾分為可回收垃圾（廢紙、廢金屬、廢玻璃瓶等可回收利用的垃圾）、無機垃圾（煤渣、磚瓦等無機垃圾）、廚余垃圾（剩飯、剩菜、果皮等可發(fā)酵有機垃圾）、有害垃圾（廢電池、廢農(nóng)藥瓶等有毒有害垃圾）、其他垃圾五類。

為實現(xiàn)生活垃圾的源頭“減量化、資源化、無害化”，減輕生活垃圾處置設(shè)施的運行負荷，對生活垃圾進行分類收集?？苫厥绽衫厥照净厥绽茫粺o機垃圾可作為附近坑塘道路填土；有害垃圾由鄉(xiāng)政府統(tǒng)一收集安全處置；自建沼氣池的農(nóng)戶廚余垃圾可用于發(fā)酵產(chǎn)沼氣，其余不便于自行處置的農(nóng)戶可將廚余垃圾并入其他垃圾中，統(tǒng)一收集后運輸往該縣生活垃圾衛(wèi)生填埋場處置。各類垃圾處置方式如圖1所示。

圖1 生活垃圾分類收集及處理模式

每戶分發(fā)2個編織袋，用于盛裝無機垃圾和納入本項目需運往填埋場的其他垃圾，發(fā)放2個20L密閉垃圾桶，用于盛裝可回收垃圾和其他垃圾。廚余垃圾一般直接進入沼氣池或與需收運的生活垃圾混裝，不需另行配置收集容器。垃圾桶和編織袋全鎮(zhèn)統(tǒng)一配置，在垃圾桶和編織袋上做好標識，由村民自行將垃圾分類收集。

2.3 生活垃圾收運系統(tǒng)設(shè)計

2.3.1 生活垃圾收運規(guī)模預(yù)測

根據(jù)上述模型，對該鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活垃圾產(chǎn)生量進行預(yù)測。據(jù)統(tǒng)計，該鄉(xiāng)鎮(zhèn)常住總?cè)丝谧匀辉鲩L率為 5.8‰，2013年鎮(zhèn)化率為42.63%，2020年縣域規(guī)劃鎮(zhèn)化率為54%，以此推算，城鎮(zhèn)化率年均增長率為1.625%。參考類似地區(qū)生活垃圾產(chǎn)量，城鎮(zhèn)人口生活垃圾人均日收集量取0.8kg/（人.d），農(nóng)村人口生活垃圾人均日收集量取0.4kg/（人.d）。集鎮(zhèn)及農(nóng)村生活垃圾產(chǎn)量預(yù)測如表1。

表1 生活垃圾產(chǎn)生量預(yù)測表

由表1可知，至2024年該鎮(zhèn)生活垃圾總產(chǎn)量為37.63t/d，其中集鎮(zhèn)28.37 t/d，農(nóng)村9.26 t/d。

2.3.2 生活垃圾收集站建設(shè)

未經(jīng)壓縮的生活垃圾容重較小，約為0.4t/m3，直接運輸車輛裝載量低，運輸車次多，運輸成本高昂。在集鎮(zhèn)西南方荒地設(shè)置生活垃圾處理能力為40t/d的收集站1座，對農(nóng)村收集上來的生活垃圾進行壓縮，統(tǒng)一轉(zhuǎn)運至生活垃圾填埋場，提高車輛裝載率，降低運輸成本。

收集站采用垂直預(yù)壓式垃圾壓縮工藝，該工藝占地面積小，垃圾壓縮密度大，垃圾經(jīng)壓實后密度可達0.85t/m3。綜合考慮垃圾裝車、卸料時間間隔及設(shè)備檢修備用需求，收集站配置40t/d垂直式生活垃圾壓縮機2臺。

2.3.3 生活垃圾收運作業(yè)規(guī)程

在集鎮(zhèn)及各村配置2m3可密閉式生活垃圾收集斗，由村民自行將需收運的生活垃圾傾倒如附近收集斗內(nèi)。收集斗數(shù)量按照集鎮(zhèn)及各村預(yù)測生活垃圾產(chǎn)量確定。配置2t車廂可卸式運輸車將裝滿的收集斗運輸至收集站。此類車與2m3生活垃圾收集斗相配套，裝卸便利，外形小巧，適用于鄉(xiāng)鎮(zhèn)收運。垃圾經(jīng)收集站壓縮后采用10t可密閉式垃圾轉(zhuǎn)運車將垃圾轉(zhuǎn)運至生活垃圾填埋場，進行填埋處置。收集站產(chǎn)生的垃圾滲濾液及車輛、地面清洗水等廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池收集后由5t式污水槽罐車運往生活垃圾填埋場滲濾液處理站處理。

垃圾收運工作由鄉(xiāng)鎮(zhèn)環(huán)衛(wèi)隊負責。

圖2 生活垃圾收運流程圖

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

通過基于城鎮(zhèn)化率的農(nóng)村生活垃圾預(yù)測模型，可分別預(yù)測農(nóng)村與集鎮(zhèn)的生活垃圾產(chǎn)量，減小了將城鎮(zhèn)和農(nóng)村生活垃圾視為一體，直接套用城鎮(zhèn)模型預(yù)測的誤差，有利于工程設(shè)計中生活垃圾處理規(guī)模的確定。

通過合理預(yù)測鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活垃圾產(chǎn)量，“戶分類-村收集-鎮(zhèn)轉(zhuǎn)運-縣處理”的模式，建設(shè)與之相適應(yīng)的生活垃圾收運系統(tǒng)，將鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活垃圾統(tǒng)一收集，集中處理，有效解決垃圾圍村問題，改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，維護村民身體健康，促進新農(nóng)村建設(shè)。

3.2 建議

（1）加強基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，建立覆蓋全縣的生活垃圾收運處理體系，為農(nóng)村垃圾治理提供保障。（2）建設(shè)完善的制度保障，明確責任，落實管理，加強監(jiān)督，建立適當?shù)莫剳椭贫?，使農(nóng)村垃圾處理有制可循。（3）加強宣傳教育，提高村民環(huán)保意識，普及垃圾分類、回收利用知識，從源頭為生活垃圾減量化、資源化、無害化，防范生活垃圾問題打好基礎(chǔ)。

[1]管蓓,劉繼明,陳森.農(nóng)村生活垃圾產(chǎn)生特征及分類收集模式[J].環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù),2013,25(3):67-71.

[2]邴常遠,吳東彪,白玉方,等.流域農(nóng)村生活垃圾收運、處理模式探析研究——以巢湖流域為例[J].環(huán)境科學與管理,2014,39(9):26-29.

[3]王翎均,梁成華,王軍,等.遼寧省農(nóng)村生活垃圾現(xiàn)狀及處置對策研究[J].浙江農(nóng)業(yè)科學,2014,(7):1072-1075.

[4]董麗麗,于玲.我國農(nóng)村生活垃圾現(xiàn)狀及處理對策[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2013,16：223-226.

[5]張繼遠.城鄉(xiāng)公共服務(wù)一體化視域內(nèi)農(nóng)村生活垃圾處置探析[J].農(nóng)村經(jīng)濟與科技,2012,23(1):7-9.

[6]潘志坤.農(nóng)村生活垃圾治理對策研究[J].環(huán)境衛(wèi)生工程,2013,21(1):58-62.

彭子原（1989—），女，土家族，湖南保靖人，碩士，從事固體廢物處理處置工程設(shè)計工作。