農(nóng)村生活垃圾分類新體系及濕垃圾環(huán)境的昆蟲轉(zhuǎn)化技術(shù)

劉玉升

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)新農(nóng)村發(fā)展研究院/植物保護(hù)學(xué)院,山東泰安271018

農(nóng)村生活垃圾分類新體系及濕垃圾環(huán)境的昆蟲轉(zhuǎn)化技術(shù)

劉玉升

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)新農(nóng)村發(fā)展研究院/植物保護(hù)學(xué)院,山東泰安271018

本文通過分析農(nóng)村生活垃圾演變特點(diǎn)和處理現(xiàn)狀，結(jié)合農(nóng)村生活垃圾特點(diǎn)，創(chuàng)新提出與當(dāng)前農(nóng)村生產(chǎn)、生活現(xiàn)狀相適應(yīng)的生活垃圾三元二級(jí)分類新體系，為農(nóng)村生活垃圾的減量化、無害化處理奠定基礎(chǔ)。針對(duì)農(nóng)村生活垃圾中的濕垃圾，充分發(fā)揮并強(qiáng)化環(huán)境昆蟲這一“大自然清道夫”的食腐功能，開發(fā)腐屑食物鏈產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)濕垃圾高速、高效、高值轉(zhuǎn)化利用，發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)，借助產(chǎn)業(yè)拉力，帶動(dòng)就業(yè)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)，助力美麗鄉(xiāng)村建設(shè)。

農(nóng)村生活垃圾;三元二級(jí)分類;濕垃圾;環(huán)境昆蟲;轉(zhuǎn)化

進(jìn)入21世紀(jì)以來，國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、健康、快速發(fā)展，人民生活水平日益提高，農(nóng)村的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化，大批工商業(yè)產(chǎn)品涌入農(nóng)村消費(fèi)市場，農(nóng)村垃圾因此而逐年增加。

1 農(nóng)村生活垃圾的演變特點(diǎn)與處理現(xiàn)狀

1.1 農(nóng)村生活垃圾的演變特點(diǎn)

新中國成立初期，一些日常生活必須的工業(yè)制成品逐漸進(jìn)入村民家庭，村民的生活剩余物中出現(xiàn)了工業(yè)廢棄物，村民在日常生活中產(chǎn)生的生活廢棄物也大量增加，這時(shí)垃圾產(chǎn)生量在就逐漸增加，垃圾種類也逐漸由簡單變得復(fù)雜。但由于這一時(shí)期處于計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制下，社會(huì)產(chǎn)品總體供應(yīng)有限，農(nóng)村物資相對(duì)緊缺，所以物資重復(fù)利用率高，垃圾還沒有對(duì)村民的日常生活造成影響，因此也就沒有引起村民、社會(huì)和政府的重視[1]。

改革開放后，農(nóng)民可以自主經(jīng)營土地，農(nóng)民的生產(chǎn)積極性大幅度提高，生產(chǎn)力得到了進(jìn)一步解放，產(chǎn)業(yè)廢物迅速增加，逐漸取代生活廢棄物。這一時(shí)期的垃圾表現(xiàn)出數(shù)量大、種類復(fù)雜的特點(diǎn)[2]。村莊垃圾開始影響村民正常的生產(chǎn)和生活，破壞美麗的村莊自然環(huán)境，村莊垃圾問題在某些地方引起了村民的重視。但農(nóng)村垃圾歸宿自然也隨著產(chǎn)業(yè)垃圾的迅速增加而逐漸的瓦解，農(nóng)村需要尋找新的垃圾處理方式來解決日益突出的村莊垃圾問題[3]。

1.2 農(nóng)村生活垃圾處理現(xiàn)狀

村鎮(zhèn)生活垃圾分布分散，量大面廣，有機(jī)廢棄物含量高，資源化利用率低。農(nóng)村垃圾分類、垃圾收集、垃圾運(yùn)輸、垃圾處理技術(shù)等一系列問題都嚴(yán)重滯后于城市垃圾管理水平，有一些是盲目模仿城市垃圾處理。

1.2.1 池塘、洼地、溝渠和撂荒地演變成天然的垃圾填埋場村鎮(zhèn)普遍存在一定數(shù)量的池塘、洼地、溝渠及撂荒地，村民習(xí)慣性將其作為丟棄堆積垃圾場所，池塘水面漂浮著一些塑料、紙片、樹葉等現(xiàn)象在農(nóng)村隨處可見。

改革開放初期、中期，大部分城市垃圾往農(nóng)村空閑地?zé)o序轉(zhuǎn)移。

1.2.2 垃圾隨農(nóng)家肥進(jìn)入農(nóng)田雖然農(nóng)民生活水平不斷提高、農(nóng)村機(jī)械化作業(yè)逐漸增多，但傳統(tǒng)的耕作方式并沒有、也不可能完全被現(xiàn)代化的生產(chǎn)方式所取代，還有部分村民家里養(yǎng)著些耕牛，同時(shí)農(nóng)戶家里一般也會(huì)養(yǎng)一些雞、鴨、豬等禽畜。受傳統(tǒng)生產(chǎn)、生活方式的影響，村民不會(huì)輕易將禽畜的糞便丟棄，而是沿襲傳統(tǒng)的習(xí)慣用禽畜的糞便來漚農(nóng)家肥。一些村民在處理家庭生活垃圾的時(shí)候，為了方便，便會(huì)直接將垃圾丟棄在院子里的漚肥池里，當(dāng)農(nóng)家肥被運(yùn)往農(nóng)田的時(shí)候，塑料等垃圾便隨之一起進(jìn)入農(nóng)田。

1.2.3 借鑒城市垃圾處理方式傳統(tǒng)農(nóng)村條件下，農(nóng)村垃圾的循環(huán)利用和農(nóng)村環(huán)境容量及自凈能力相結(jié)合，完全可以解決農(nóng)村自身產(chǎn)生的垃圾。但隨著農(nóng)村垃圾數(shù)量的增加，成分的復(fù)雜，傳統(tǒng)的農(nóng)村垃圾處理方式已經(jīng)不能滿足農(nóng)村垃圾處理的需要。自推進(jìn)垃圾處理城鄉(xiāng)一體化以來，村民在一定程度上保存原有垃圾處理方式的基礎(chǔ)上，更多的采用“村收集、鎮(zhèn)運(yùn)輸、縣處理”的模式，最終通過填埋、焚燒、漚肥等方式處理農(nóng)村垃圾特別是農(nóng)村的產(chǎn)業(yè)垃圾。

2 農(nóng)村生活垃圾的三元二級(jí)分類體系

垃圾分類是指按一定規(guī)定或標(biāo)準(zhǔn)將垃圾分類儲(chǔ)存、分類投放和分類搬運(yùn)、分類利用或處理，從而將垃圾轉(zhuǎn)變成公共資源的一系列活動(dòng)的總稱。垃圾分類的目的是提高垃圾的資源價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，力爭物盡其用，垃圾的單一化精細(xì)分類是高速、高效、高值資源化利用及尾料處理的基礎(chǔ)和前提。農(nóng)村生活垃圾處理的關(guān)鍵在于阻遏垃圾混合和濕垃圾（有機(jī)垃圾）資源化利用。

垃圾分類是一項(xiàng)長期的社會(huì)工程，有人類的生活，就會(huì)有垃圾的產(chǎn)生，垃圾分類處理就會(huì)伴隨這個(gè)過程，人人都是垃圾的產(chǎn)生者，人人都是垃圾的受害者。垃圾分類需要源頭分類、過程分類和末端分類密切結(jié)合，全程完整的垃圾分類回收處理體系是垃圾得到合理回收、利用、處置的前提。通過垃圾分類，最大限度地實(shí)現(xiàn)垃圾資源化利用，減少垃圾尾料的終端處置量，改善生存環(huán)境質(zhì)量，是當(dāng)前世界各國共同關(guān)注的迫切問題之一。

2.1 農(nóng)村生活垃圾的傳統(tǒng)四類分類

農(nóng)村生活垃圾的傳統(tǒng)分類，以回收利用的現(xiàn)行技術(shù)和資源化程度一般分為四類：

①可回收垃圾（主要包括廢紙、塑料、玻璃、金屬和布料五大類）；

②不可回收垃圾；

③餐廚垃圾（包括剩菜剩飯、骨頭、菜根菜葉、果皮等食品類廢物）；

④有毒有害垃圾（含有對(duì)人體健康有害的重金屬、有毒的物質(zhì)或者對(duì)環(huán)境造成現(xiàn)實(shí)危害或者潛在危害的廢棄物。包括電池、熒光燈管、燈泡、水銀溫度計(jì)、油漆桶、家電類、過期藥品、過期化妝品等）。

針對(duì)生活垃圾的回收利用功能分為可回收與不可回收垃圾，一般市民很難在投放垃圾的短時(shí)間之內(nèi)予以準(zhǔn)確判斷，產(chǎn)生分辨判斷不清、無所適從的感覺，從而影響了生活垃圾的源頭分類效率和積極性、主動(dòng)性。在北京、杭州等地，垃圾分類試點(diǎn)已經(jīng)推行了近20年，卻未見明顯實(shí)效，一是受制于源頭分類的質(zhì)量，二是“分后再混”對(duì)垃圾分類積極性的挫傷。

2.2 生活垃圾三元二級(jí)分類體系的含義

生活垃圾“三元二級(jí)分類體系”采用直觀形態(tài)分類原則，以是否含有水分作為主要判斷特征，便于普通市民直接、快捷判斷分辨，實(shí)現(xiàn)源頭高效分類投放。第一步進(jìn)行大輪廓的“三元分類”，即僅將生活垃圾分為干垃圾（無水、無機(jī)、難腐爛），濕垃圾（有水、有機(jī)、易腐爛），特種垃圾（有毒、有害、重污染）三個(gè)類型。第二步針對(duì)干垃圾進(jìn)行精細(xì)分類，實(shí)現(xiàn)單一化存放；對(duì)濕垃圾進(jìn)行二次檢查，分揀出混入其中的非有機(jī)物，保證有機(jī)垃圾的純度。最后，經(jīng)過單一化細(xì)分的各類干垃圾進(jìn)入再生資源系統(tǒng)，經(jīng)過純化的濕垃圾經(jīng)過微生物發(fā)酵、物料調(diào)和、環(huán)境昆蟲過腹轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)最大程度的利用。微生物發(fā)酵處理有機(jī)物料技術(shù)十分成熟；可用于轉(zhuǎn)化處理有機(jī)垃圾的環(huán)境昆蟲以黃粉蟲、白星花金龜為主，可以結(jié)合蚯蚓養(yǎng)殖，提高處理效率和產(chǎn)業(yè)價(jià)值。對(duì)于暫時(shí)不能利用、不會(huì)利用、不值得利用的垃圾，或者數(shù)量微少的垃圾，則采取填埋可填埋的、焚燒需要焚燒的原則，作為暫緩。

圖1 農(nóng)村三元二級(jí)分類與傳統(tǒng)四類分類生活垃圾的比較Fig.1 Comparison between the three elements two levels and the traditional four levels for living garbage in villages

垃圾分類不是垃圾處理技術(shù)，分類是處理的基礎(chǔ)和前提，傳統(tǒng)“先細(xì)分、再混合、資源化不徹底”的方式越來越難以發(fā)展，三元二級(jí)分類體系“先粗分、再精細(xì)、資源化全利用”是一個(gè)發(fā)展方向，相應(yīng)的技術(shù)也逐步成熟和完善，具有巨大的產(chǎn)業(yè)空間。

圖2 農(nóng)村三元二級(jí)分類生活垃圾的處理技術(shù)Fig.2 The treated techniques for living garbage of the three elements two levels in villages

濕垃圾的環(huán)境昆蟲轉(zhuǎn)化技術(shù)是創(chuàng)新性關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式在幾千年的歷史發(fā)展過程中，依賴于已有的技術(shù)體系作為支撐，尤其是石油農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)體系，包括工業(yè)品的投入、良種、栽培管理等諸多方面。但是，實(shí)現(xiàn)循環(huán)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)方式，需要建立與之相適應(yīng)的新型技術(shù)支撐體系，這一體系需要尋找缺失的農(nóng)業(yè)環(huán)節(jié)并產(chǎn)業(yè)化壯大以及將之貫穿、使之循環(huán)的產(chǎn)業(yè)鏈。以環(huán)境昆蟲為紐帶的循環(huán)農(nóng)業(yè)模式是以環(huán)境昆蟲生產(chǎn)與產(chǎn)業(yè)化為紐帶，形成種植業(yè)和畜禽養(yǎng)殖業(yè)之間的新型銜接模式，可實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的多級(jí)和高值化利用。模式構(gòu)成設(shè)計(jì)人為生物多樣性及生物系統(tǒng)的構(gòu)建原理，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，通過加入環(huán)境昆蟲的高值化環(huán)節(jié)，建立種植業(yè)和畜禽養(yǎng)殖業(yè)的新型銜接關(guān)系以及有機(jī)廢棄物資源化利用，延長了系統(tǒng)食物鏈結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)有機(jī)廢棄物實(shí)現(xiàn)資源化、終端化、高值化轉(zhuǎn)化，形成新型循環(huán)生產(chǎn)關(guān)系。

循環(huán)農(nóng)業(yè)運(yùn)用物質(zhì)循環(huán)再生原理和物質(zhì)多層次利用技術(shù)，是可實(shí)現(xiàn)較少廢棄物的生產(chǎn)和提高資源利用效率的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，可實(shí)現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)從傳統(tǒng)的“資源—產(chǎn)品—廢棄物”的線性生產(chǎn)方式向“資源—產(chǎn)品—廢棄物—再生資源”的循環(huán)農(nóng)業(yè)方式轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)中難以實(shí)現(xiàn)循環(huán)的根本原因在于缺失了對(duì)于腐屑食物鏈的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，腐屑食物鏈中的組成成分就是曾經(jīng)缺失的環(huán)節(jié)。腐屑食物鏈主要由腐食性生物所組成，其中環(huán)境昆蟲是極其重要的組成環(huán)節(jié)，與環(huán)境微生物、蚯蚓等為主體構(gòu)成環(huán)境生物系統(tǒng)。

國內(nèi)外學(xué)者對(duì)于環(huán)境微生物的研究與利用已經(jīng)做了大量的工作，但是對(duì)于具有“大自然的清道夫”之稱的環(huán)境昆蟲研究及利用極少。無脊椎昆蟲可以和植物、脊椎動(dòng)物、微生物、藻類等整合成生物系統(tǒng)資源，發(fā)揮更大的生態(tài)環(huán)境與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。目前用于有機(jī)廢棄物資源化轉(zhuǎn)化的生物研究最充分的是微生物，可以加工有機(jī)肥、轉(zhuǎn)化成單細(xì)胞蛋白，以及制備沼氣；其次為植物，作為肥料直接使用；作為畜禽飼料的只有極少部分，而且對(duì)質(zhì)量的要求較高；對(duì)于利用蚯蚓進(jìn)行轉(zhuǎn)化的研究也較多，但是由于產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建不完善，目前處于停滯狀態(tài)。對(duì)于環(huán)境昆蟲的利用尚未引起人們的足夠重視，雖然環(huán)境昆蟲可以取食消化反芻動(dòng)物所不能消化代謝的老化、腐敗秸稈，以及各類有機(jī)廢棄物[4-7]。

昆蟲的消化系統(tǒng)比較簡單，包括一根自口到肛門，縱貫于血體腔中央的消化道，以及與消化有關(guān)的唾腺等。一些昆蟲的消化道中共生細(xì)菌和原生動(dòng)物等，有助于昆蟲消化特殊食料。如白星花金龜成蟲腸道細(xì)菌菌群包括5個(gè)菌屬：氣球菌屬(Aerococcus)、短狀桿菌屬(Brachybacterium)、棍狀桿菌屬(Clavibacter)、李斯特氏菌屬(Listeria)、皮桿菌屬(Dermabacter)。

2.3 農(nóng)村生活垃圾三元二級(jí)分類體系的優(yōu)點(diǎn)

農(nóng)村生活垃圾三元二級(jí)分類體系具有以下優(yōu)點(diǎn)：①以是否含水作為明顯、直觀、常識(shí)性的判別標(biāo)準(zhǔn)，便于一般市民快速、準(zhǔn)確對(duì)垃圾分類投放。②實(shí)現(xiàn)了源頭分類，為后續(xù)的單一化精細(xì)分類奠定了基礎(chǔ)。③為濕垃圾（有機(jī)垃圾）的利用創(chuàng)造了條件，解除了濕垃圾對(duì)干垃圾和特種垃圾的污染。④特種垃圾進(jìn)行專業(yè)化處理，最大限度地減少了環(huán)境污染。⑤實(shí)現(xiàn)資源化的極致利用[8,9]。

2.4 農(nóng)村生活垃圾分類的意義和前景

我國是最早提出并實(shí)踐垃圾分類收集的國家之一，垃圾回收利用是中華民族的傳統(tǒng)美德[10]。但是近二十年來由于垃圾分類及資源化再生利用工作做得不夠，垃圾已經(jīng)成為城鎮(zhèn)化發(fā)展的一大危害。長期以來，社會(huì)上存在政府的環(huán)衛(wèi)和拾荒大軍兩支垃圾分類、回收、處理的隊(duì)伍，踐行“垃圾是放錯(cuò)地方的資源”理念[11]。政府環(huán)衛(wèi)進(jìn)行大規(guī)?；旌侠幚?，拾荒大軍僅僅回收利用小部分干垃圾，二者的結(jié)合將促進(jìn)垃圾分類工作持續(xù)發(fā)展。

為了配合我國城鎮(zhèn)化發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)于海量的城市生活垃圾處理，急需探尋一項(xiàng)投入和運(yùn)行成本低、勞動(dòng)強(qiáng)度小、高效高值化、無二次污染的處理技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境效益的統(tǒng)一。按照可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念，采用“三元二級(jí)分類體系”，各類單一化精細(xì)分類的干垃圾進(jìn)入資源再生系統(tǒng)；針對(duì)高度純化的有機(jī)垃圾，通過物理破碎和物料配制、微生物發(fā)酵、環(huán)境昆蟲過腹轉(zhuǎn)化“三位一體生物系統(tǒng)”技術(shù)，對(duì)城市生活垃圾進(jìn)行低成本、高效率、高值化、減量化、無害化、資源化處理。

垃圾處理的產(chǎn)業(yè)化，是解決生活垃圾問題的發(fā)展方向。國外垃圾處理產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大，如德國的垃圾資源回收不僅創(chuàng)造了25萬個(gè)就業(yè)崗位，而且每年的營業(yè)額高達(dá)500億歐元，約占全國經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出的1.5%。我國也將發(fā)展成為一個(gè)垃圾資源回收與昆蟲資源產(chǎn)業(yè)交織的新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，也將在生物資源利用、循環(huán)經(jīng)濟(jì)和大農(nóng)業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮巨大的作用。

[1]中國科學(xué)院生物質(zhì)資源領(lǐng)域戰(zhàn)略研究組.中國至2050年生物質(zhì)資源科技發(fā)展路線圖[M].北京:科學(xué)出版社,2009

[2]曲福田.資源經(jīng)濟(jì)學(xué)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2001

[3]翟虎渠.農(nóng)業(yè)概論[M].北京:高等教育出版社,1999

[4]劉玉升,葉保華.精細(xì)養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)昆蟲[M].濟(jì)南:山東科技出版社,2002

[5]劉玉升.構(gòu)建腐屑生態(tài)體系開辟農(nóng)業(yè)生產(chǎn)新戰(zhàn)場[J].農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學(xué)與綜合研究,2000,16(1):57-59

[6]劉玉升.黃粉蟲生產(chǎn)與綜合應(yīng)用技術(shù)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2008

[7]劉玉升.蝗蟲高效生產(chǎn)養(yǎng)殖與綜合利用技術(shù)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2008

[8]劉玉升,包建中,周長路,等.“三色農(nóng)業(yè)”與生物資源的可持續(xù)利用[J].現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)研究,1999,20(增刊):17-19

[9]劉玉升,包建中,周長路,等.“三色農(nóng)業(yè)”的系統(tǒng)觀[J].農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學(xué)與綜合研究,1999,15(4):269-272

[10]劉玉升.大農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論探討[J].農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究,2003,24(?？?:3-5

[11]劉玉升.大農(nóng)業(yè)—第六次產(chǎn)業(yè)革命的主戰(zhàn)場[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):社科版,2000,2(1):51-54

A New Classification System and Insects Transform Technology in a Wet Environment for Rural Living Garbage

LIU Yu-sheng
Institute of New Countryside Development;College of Plant Protection/Shandong Agricultural University,Tai’an271018,China

Based on the analysis of the evolution characteristics and the treatment status of rural garbage,This paper innovatively presented a new classification system with three elements and two levels of rural garbage,which could lay a foundation for the diminished and harmless treatment of rural garbage.For the wet garbage in rural garbage,gave fully play and strengthen the"nature scavenger"function of environment insects to develop the ecstasy food chain industry economic structure to achieve high-speed,high efficiency,high value transformation,circular agriculture with the industry tension,employment,ecological and environmental protection and the beautiful rural construction.

Rural living garbage;three elements and two levels classification;wet garbage;environmental insects;conversion

R124.3

A

1000-2324(2017)05-0775-04

2016-07-05

2016-07-12

“十二五”國家科技支撐計(jì)劃課題:低成本村鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施與環(huán)境建設(shè)技術(shù)研究與示范(2014BAL04B05)

劉玉升(1964-),男,博士,教授,主要從事環(huán)境生物與資源昆蟲的利用.E-mail:ysl8877@163.com