垃圾分類逐步實(shí)施下校園有機(jī)垃圾堆肥綠化利用分析

王婉靜　周慶生　龐天賜　陳海博　徐永貴

關(guān)鍵詞：有機(jī)垃圾堆肥;再生利用;資源量;潛在需求量;需供比

1973年，保羅·帕爾默首次使用了無廢（zero waste）一詞，直至20世紀(jì)90年代后期，這一理念才受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。無廢理念的核心是對(duì)廢棄物價(jià)值的重新定義，需要意識(shí)到廢物是潛在的資源[1]。近年來，歐美國家不斷通過政策法案減少垃圾衛(wèi)生填埋量和焚燒量[2]。減少垃圾填埋和焚燒最有效的辦法是源頭減量和再生資源化利用。焚燒垃圾中的有機(jī)物質(zhì)占有較高的比例[3]，因此，世界各國不斷研究這些有機(jī)物質(zhì)的再生資源化利用[4]。

有機(jī)生活垃圾成分復(fù)雜，具有“危害性”和“資源性”雙重屬性[5]。近年來，隨著中國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和居民消費(fèi)水平的提高，生活垃圾的品種和產(chǎn)生量都出現(xiàn)迅速增長趨勢(shì)[6]，也引發(fā)了處理及再生資源化利用等問題[7]。2019年，我國生活垃圾中的有機(jī)物質(zhì)所占比例高達(dá)59.30%，年產(chǎn)生量約9 000萬t[8]。另外，我國有機(jī)生活垃圾具有高含水率、高鹽、高有機(jī)質(zhì)和高油脂等特點(diǎn)[9]，極易腐化發(fā)臭[10]和滋生致病微生物，嚴(yán)重威脅生態(tài)環(huán)境和人體健康[11]。此外，目前我國城市生活垃圾無害化處理57.22%依靠衛(wèi)生填埋，40.24%依靠焚燒[12]，再生資源化利用在生活垃圾處理中所占比例仍然較低。垃圾焚燒產(chǎn)生的污染物質(zhì)以及衛(wèi)生填埋處理，同樣會(huì)引發(fā)一定的漏水漏氣等環(huán)境問題[13]。

有機(jī)生活垃圾主要有堆肥化[14]和發(fā)酵制沼氣[15 -16]等再生資源化利用對(duì)策。有機(jī)生活垃圾經(jīng)過上述方法處理，不但能減輕污染物對(duì)地下水的污染，減少溫室氣體的排放，使廢物實(shí)現(xiàn)資源化[17]，還能有效避開食物鏈，防止生物富集危害人類[18]。城市有機(jī)生活垃圾存在有機(jī)成分不穩(wěn)定和大規(guī)模搬運(yùn)困難等不利因素[19]，因此，發(fā)酵制沼氣存在較大難度。另外，城市有機(jī)生活垃圾堆肥在農(nóng)業(yè)利用中，同樣存在養(yǎng)分不固定和運(yùn)輸范圍的經(jīng)濟(jì)性等問題[20]，廣域農(nóng)業(yè)施用難度較大。本研究認(rèn)為，城市有機(jī)生活垃圾集中堆肥化并且在發(fā)生區(qū)域內(nèi)利用，是高效的、經(jīng)濟(jì)的集約型再生資源化利用方法，具有較高的學(xué)術(shù)研究價(jià)值[21]。

高校是城市的重要組成部分，也是青年人群食宿較為集中的地方，有機(jī)生活垃圾的產(chǎn)生量恒定可控。文獻(xiàn)顯示，全國在校生若每人每天產(chǎn)生0.1 kg有機(jī)生活垃圾，年校園垃圾產(chǎn)生量將高達(dá)95萬t[22]。另外，由于外賣業(yè)的興起和配送產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，校園有機(jī)生活垃圾的產(chǎn)生不局限于校園食堂，不但給有機(jī)生活垃圾的集中收集造成很大麻煩，還擴(kuò)大了污染范圍。在校內(nèi)進(jìn)行垃圾分類，將校園有機(jī)生活垃圾堆肥化處理并進(jìn)行校園綠化循環(huán)利用，不但能強(qiáng)化大學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識(shí)，而且對(duì)促進(jìn)綠色大學(xué)發(fā)展意義重大。校園有機(jī)生活垃圾（包括學(xué)校食堂餐廚垃圾中的骨骼內(nèi)臟、蔬菜葉、剩飯剩菜等和學(xué)生宿舍中的果皮、過期食品及茶葉渣等有機(jī)物質(zhì)，下同）集中堆肥化并且最大限度地在校園區(qū)域內(nèi)實(shí)施綠化（包括喬木、灌木、草坪、花卉等，下同）利用，是高效的、經(jīng)濟(jì)的集約型再生資源化利用方法，可促進(jìn)大學(xué)生活垃圾的再生資源化利用，對(duì)建設(shè)綠色校園、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和推動(dòng)我國綠色低碳循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)體系具有重要意義。

1 研究方法與目的

本研究以大學(xué)校園內(nèi)有機(jī)生活垃圾堆肥綠化利用的需求和供給可能性、需求供給平衡分析為中心進(jìn)行探究，研究技術(shù)路線如圖1所示。利用校園有機(jī)生活垃圾排出的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和數(shù)據(jù)收集以及文獻(xiàn)梳理和定量分析等具體研究方法，對(duì)校園有機(jī)生活垃圾轉(zhuǎn)化為堆肥的資源量（理論可供給量，下同）和堆肥綠化利用潛在需求量（理論最大需求量，下同）的計(jì)算定式化，對(duì)需求供給平衡分析模式化。以鄭州師范學(xué)院為研究代表事例（model case），以該校的東、西兩校區(qū)為研究區(qū)域進(jìn)行試點(diǎn)分析，為研究區(qū)域有機(jī)生活垃圾堆肥的校園綠化利用可能性提供有效的科學(xué)依據(jù)，構(gòu)筑集約型校園有機(jī)生活垃圾堆肥資源綠化利用分析體系，并推廣應(yīng)用。本項(xiàng)目的完成對(duì)加強(qiáng)鄭州師范學(xué)院有機(jī)生活垃圾的再生資源化利用、促進(jìn)全國校園垃圾再生資源化利用及推動(dòng)我國綠色大學(xué)的發(fā)展都起到重要作用。

2 研究對(duì)象有機(jī)生活垃圾產(chǎn)生量的調(diào)查與統(tǒng)計(jì)

鄭州師范學(xué)院的校園由東、西兩個(gè)校區(qū)組成，校園有機(jī)生活垃圾主要集中在學(xué)生宿舍和學(xué)校食堂。西校區(qū)由3棟學(xué)生宿舍樓（包括1棟男生宿舍、2棟女生宿舍）和1個(gè)綜合食堂（包括1個(gè)民族餐廳、1個(gè)學(xué)生餐廳、1個(gè)教師餐廳）組成;東校區(qū)由10棟學(xué)生宿舍樓（包括2棟男生宿舍、8棟女生宿舍）和1個(gè)綜合食堂（包括1個(gè)民族餐廳、2個(gè)學(xué)生餐廳、2個(gè)教師餐廳）組成。本研究分別對(duì)各校區(qū)、各學(xué)生宿舍和各食堂的有機(jī)生活垃圾產(chǎn)生量進(jìn)行了調(diào)查和統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)時(shí)間為2020—2021學(xué)年第一學(xué)期（即2020年9月1日—2021年1月10日，下同）。

學(xué)生宿舍主要采取有機(jī)生活垃圾投放宣傳、設(shè)置回收箱（各學(xué)生宿舍每層樓梯口分別設(shè)置回收箱并張貼投放說明）及對(duì)回收箱設(shè)置點(diǎn)進(jìn)行定期觀察統(tǒng)計(jì)等，估算出每天、每周及每學(xué)期各校區(qū)學(xué)生宿舍有機(jī)生活垃圾產(chǎn)生量。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

學(xué)校食堂有機(jī)生活垃圾產(chǎn)生量的調(diào)查統(tǒng)計(jì)同樣采取現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和數(shù)據(jù)整理等方法。通過專人記錄的方式，在各校區(qū)、各食堂對(duì)一日三餐的有機(jī)生活垃圾產(chǎn)生量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，估算出每天、每周及每學(xué)期各校區(qū)、各食堂有機(jī)生活垃圾的產(chǎn)生量。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。

3 研究對(duì)象有機(jī)生活垃圾堆肥資源量和綠化堆肥潛在需求量的計(jì)算

3.1 研究對(duì)象有機(jī)垃圾堆肥資源量的計(jì)算

2020—2021學(xué)年第一學(xué)期東、西校區(qū)的校園有機(jī)生活垃圾堆肥資源量根據(jù)公式（1）計(jì)算。通過校園有機(jī)生活垃圾產(chǎn)生量W_ij乘堆肥轉(zhuǎn)化系數(shù)D，計(jì)算出有機(jī)生活垃圾堆肥資源量Z_ij。

Z_ij=W_ij×D （1）

式中：W_ij—有機(jī)生活垃圾產(chǎn)生量，t;D—堆肥轉(zhuǎn)化系數(shù);Z_ij—有機(jī)生活垃圾堆肥資源量，t;j—學(xué)期;i—校區(qū)（東校區(qū)和西校區(qū)）。

有機(jī)生活垃圾經(jīng)過發(fā)酵、干燥等過程，被制成符合國家標(biāo)準(zhǔn)的堆肥，在轉(zhuǎn)化為堆肥的過程中質(zhì)量減小。本研究將堆肥的質(zhì)量和有機(jī)生活垃圾質(zhì)量之比定義為堆肥轉(zhuǎn)化系數(shù)。轉(zhuǎn)化系數(shù)D參考文獻(xiàn)值，約為0.3[23]。有機(jī)生活垃圾產(chǎn)生量W_ij利用表1和表2研究對(duì)象（學(xué)生宿舍和校園食堂）的有機(jī)生活垃圾產(chǎn)生量的調(diào)查和統(tǒng)計(jì)值，根據(jù)公式（1）計(jì)算出東西校區(qū)2020—2021學(xué)年第一學(xué)期的有機(jī)生活垃圾堆肥資源量，如表3所示。

3.2 研究對(duì)象校園綠化堆肥潛在需求量的計(jì)算

2020—2021學(xué)年第一學(xué)期東、西校區(qū)的校園綠化對(duì)堆肥的潛在需求量根據(jù)公式（2）計(jì)算。通過綠化面積Sij乘綠化堆肥施用標(biāo)準(zhǔn)X，計(jì)算出校園綠化對(duì)堆肥的潛在需求量M_ij。

M_ij=S_ij×X （2）

式中：M_ji—綠化對(duì)堆肥的潛在需求量，t/hm²;X—綠化對(duì)堆肥的標(biāo)準(zhǔn)，t/hm²;S_ij—綠化面積，hm²;j—學(xué)期;i—校區(qū)（東校區(qū)和西校區(qū)）。

研究對(duì)象的綠化面積Sij由校方提供。綠化堆肥施用基準(zhǔn)X參考文獻(xiàn)值[24]。文獻(xiàn)顯示，綠化堆肥的年施用標(biāo)準(zhǔn)為20 t /（hm²·年），綠化施肥一般為一年兩次（每次10 t /hm²），因此，本研究對(duì)2020—2021學(xué)年第一學(xué)期的綠化施肥單位設(shè)定為10 t / hm²。東、西校區(qū)2020—2021學(xué)年第一學(xué)期校園綠化堆肥潛在需求量的計(jì)算結(jié)果如表4所示。

4 研究對(duì)象有機(jī)生活垃圾堆肥需求供給平衡分析

2020—2021學(xué)年第一學(xué)期東、西校區(qū)有機(jī)生活垃圾轉(zhuǎn)換為堆肥的資源量、校園綠化的堆肥需求量及堆肥需供比（需求量/資源量）的計(jì)算結(jié)果如表5所示。

由表5得知，2020—2021學(xué)年第一學(xué)期的校園有機(jī)生活垃圾轉(zhuǎn)化為堆肥的資源總量約為148.58 t，校園綠化對(duì)堆肥的潛在需求總量約為270.00 t，總需供比約為1.82。該研究對(duì)象的校園綠化堆肥需求量大于供給量，出現(xiàn)了供不應(yīng)求的狀況，由此可判斷出研究對(duì)象的校園有機(jī)生活垃圾轉(zhuǎn)化為堆肥后全部可以被校園綠化利用。該研究對(duì)象的綠化覆蓋率高且對(duì)堆肥的需求量較大，是造成此結(jié)果的主要原因之一。東、西校區(qū)的堆肥需供比分別約為1.57和2.47，東校區(qū)的需供比遠(yuǎn)大于西校區(qū)，東校區(qū)是新建校區(qū)，規(guī)劃相對(duì)合理，而綠化覆蓋面積較大是造成此結(jié)果的主要原因。

5 結(jié)語

以鄭州師范學(xué)院為研究對(duì)象，利用校園有機(jī)生活垃圾排出的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、數(shù)據(jù)收集統(tǒng)計(jì)及文獻(xiàn)梳理等研究方法，通過對(duì)各校區(qū)、各學(xué)生宿舍和各食堂有機(jī)生活垃圾產(chǎn)生量的調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，得出2020—2021學(xué)年第一學(xué)期的校園有機(jī)生活垃圾產(chǎn)生量，根據(jù)有機(jī)生活垃圾堆肥轉(zhuǎn)化率，估算出校園有機(jī)生活垃圾堆肥資源量。通過校園綠化面積和綠化堆肥施用標(biāo)準(zhǔn)，推算出校園綠化對(duì)堆肥的潛在需求量。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，對(duì)該研究對(duì)象的校園有機(jī)生活垃圾堆肥綠化利用需求供給平衡進(jìn)行了定量分析。研究結(jié)果表明，鄭州師范學(xué)院2020—2021學(xué)年第一學(xué)期的校園有機(jī)生活垃圾轉(zhuǎn)化為堆肥的資源總量約為148.58 t，校園綠化對(duì)堆肥的潛在需求總量約為270.00 t，總需供比（需求量/資源量）約為1.82，需求量遠(yuǎn)大于供給量，由此可判斷，鄭州師范學(xué)院的校園有機(jī)生活垃圾轉(zhuǎn)化為堆肥后全部可以被校園綠化利用，為校園有機(jī)生活垃圾的資源化利用提供了一定的科學(xué)依據(jù)。作為今后的研究方向，對(duì)校園有機(jī)生活垃圾的效率化收集方法和校園內(nèi)堆肥設(shè)施的科學(xué)性設(shè)計(jì)等探究也很有必要。