（环境工程专业论文）农村生活垃圾分类与资源化处理技术研究.pdf

浙江大学硕士学位论文 摘要 目前，在我国广大农村，生活垃圾以混合收集为主，直接将含水率较高的可 腐有机垃圾与其它垃圾混合，不仅增加填埋场的安全隐患，降低垃圾焚烧热值， 而且严重浪费了资源，尤其是可腐有机垃圾的资源化利用被严重忽视。另一方面， 对生活垃圾处理的认识与管理不足，处理处置技术粗放单一，主要利用简易填埋 与露天或土法焚烧方式，造成严重二次污染，农村生活垃圾环境问题日益突出。 本研究针对农村生活垃圾快速增长、污染加剧、资源流失严重等共性问题，以简 易分类为基础，以资源化利用为优先，以污染控制为重点，通过优化集成垃圾分 类、分质预处理、强制静态发酵制肥与废水废气生物净化等关键技术，创建了一 套经济、适用、简易的农村垃圾分类与分质资源化处理技术，有效解决了农村垃 圾资源化、减量化与无害化技术难题。主要的研究结果如下： ( 1 ) 农村生活垃圾中有机成分( 以厨余类有机垃圾为主) 含量高，将近7 0 ， 资源化处理利用潜力显著。 ( 2 ) 建立了一套适宜于农村生活垃圾分类及收运的简易技术体系。以是否 可腐烂为主要分类原则，将农村生活垃圾简易地分为2 类：可腐有机垃圾、其它 垃圾。分类后的垃圾采用清洁直运的收运方式，每天定时分类收集、密闭运输。 该套技术应用后效果理想，垃圾分类收集率基本维持在9 7 以上，农户垃圾分类 参与率基本维持在9 5 以上，每天分类正确率( 正确+ 基本正确) 几乎全维持在 9 0 以上。 ( 3 ) 创建了农村生活垃圾分质处理资源化利用技术。该技术体系通过机械 化破碎混匀及传送预处理、新型间歇式强制静态通风微发酵、堆肥全过程污染控 制、机械分级筛分优化深加工等工艺技术，最终得到品质较高的有机肥料，生活 垃圾处理减量化、资源化、无害化效果显著。以漕桥村为例，该体系可年产品质 达到有机肥料国家行业标准( n y 5 2 5 2 0 0 2 ) 有机肥1 1 7 t ，土壤改良剂5 4 t ，农村 生活垃圾减量率高达4 5 以上，资源化利用率提高5 0 以上。 ( 4 ) 本项关键技术应用后的经济、环境、社会效益显著。既降低了农村生 活垃圾运输及处理成本，减少了环境污染，又产生了可利用的有机肥料，使垃圾 分类与循环利用的环保理念深入人心，便于农村垃圾回收资源化处理与利用。 关键词：农村生活垃圾、分类、资源化处理、示范 浙江大学硕士学位论文 a b s t r a c t a tp r e s e n t ，t h e 删s o l i dw a s t ei 1 1m i x e dc o 玎e c t i o ni sg i v e np r i o r i t yt 0 抽v a 【s t c o u n t 科s i d eo fc 1 1 i 】n a t h ep u 臼陀s c i b l e o r g ；1 1 1 i cw a s t ew h i c hh a sah i 曲1 e v e lo f m o i s t u r cc o n t e mi sd i r c c t l ym i x e dw i t h0 t h e r 、乏随e b e c a u s eo ft h ei l l i x e dc o l l e c t i o l l ， t h et l i d d e nt m u b l e so nt h e 鼢觎yo fl a n d 伽s i t e sw e r e 硫r e a s e d ，绷1 dt h ec a l o r i f i c v a l u eo fw a s t ew a sr e d u c e d w h a ti sm o r e ，r e u r c er c c y c l i n go ft h er i l r a ls o l i dw a s t e w 雏s c r i o u s l yw a s t e d ，e s p e c i a l l yt h er e c y c l eo fo 唱a n i cw a s t ew a s 鹏9 1 e c t e d o nt h e 0 t h e rh a n d ，b e c a u s el a c ko f u n d e r s t a n d i l l ga n di 1 1 a d e q u a ：t em a n a g e m e mo f d i s p o 鼢lo n t h em r a ls o l i dw a s t e ，l e a d st om ee x t e n s i v ea n ds i l l g l ed i s p o 鼢lt e c h n o l o 黟t h e l a n d 同1w i t h1 a g g i n g 锄ds i i i l p l ep r o c e s s ，a n do p e no r 砌i g e n o u sk 证e m t 0 1 1 ，b o t h b e c o m e st h em o s tm a j o rt r e a t n l e m 锄dd i s p o s a lm 鲥h o d s ，w i l i c hc a u s e ss e r i o u s s e c o n c l a d ，p 0 1 l u t i o 坞p o o rr e d u c t i o ne 仃c c t ，锄dl o wr e s o u l 七u t i l 娩a t i o nr a t e b e c a u o ft h ec o m m o np r o b l e i i 塔s u c h 私r 印i dg r o w 叽w o r s e i l i n gp o l l _ u t i o l l ，锄dr e s o u r c e e r o s i o i l ，w et a ：k es i i l l p l ec l a s s i f i c a t i o n 嬲t h e 如u n d a t i o 玛t h eu t i l i z a t i o n 佑rp r i o r i t y ，t h c p 0 1 l u t i o nc o n t r o l 嬲t h ek e yp o i l i t t h c nw ei l l t e 伊a t e 锄do p t h n i z es o m et e c h l l o l o g i e s ， s u c h 嬲s o l i dw a s t ec l a s s i f i c a t i o i l ， 1 1 i g hq u a l i t ) ，p r e t r e a t n l e n t ， 如r c i b l es t a t i c 危m e m a t i o i l ，w a s t e w a t e r 锄dw a s t eg 弱 b i o l o g i c a lp u r i f i c a t i o l l ，w t l i c hc o u l 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n s t 船r t i o na r e a t h ee 毹c tw a sv e r y9 0 0 d t h ep e r c e n t a g eo fm r a ls o l i dw a s t es 印醐a t ec o l l e c t i o ni s o v e r9 7 e v e r yd a y ，锄dp e r c e n t a g eo f 缸m e r s p a r t i c i p a t i o ni l lw a s t ec l a s s i f i c a t i o n r e m a i n e dd b o v e9 5 ，a i l dp e r c e m a g eo fc l a s s i f i c a t i o na c c u r a c y ( c o r r e c t + b a s i cr i g h t ) 浙江大学硕士学位论文 a l l i l o s tm a i l l t a i l l e da b o v e9 0 3 ) t h ei i i t e g r a 士i o nt e c h n o l o g i c so fc l a s s i f i c a t i o l l ， r e s o u r c e 仃e a t m e ma n d u t i l i z a t i o no nm r a ls 0 1 i dw 绷ew e r ec r c a t e d b a s e do nt h es i l l l p l ec l a s s i f i c a t i o nb y f 打m e r sb e 南r et h ed i r e c tt 船n s p o r t ，t h ep 眦r e s c i b l eo r g a l l i cw a s t ew 舾b r o k e na n d t 姗s n l i t e db ym a c h 血e r y n e wi m e m i t t e n t 觚df o r c i b l es t a t i cn l i c r o 一亿r i 】n t a t i o l l ，锄d t h e nt h ep u t r e s c i b l eo 唱越c 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ol o g ) rn o to n l yd e c r e a s e dt h ec o s t0 ft m s p o r t a t i o na n d t r e 棚e m ，a 1 1 dr e d u c e de n v 西o r m l e m a lp o l l u t i o 玛b ma l s 0p r o d u c e dt h ea p p l i c a b l e o r g a n i cf e r t i l 泌r t h ec o n c e p to fr u r a ls o l i dw l s t ec l a s s i f i c a t i o na n dr e c y c l ew 勰 w i d e l ya c c e p t e d k e yw o r d s ：r u r a ls o l i dw a s t e ，c l a s s i f i c a t i o i l 陀s o u r c et l e 砷m e m ，d e m o n s t l 组i o n 致谢 本论文是在恩师吴伟祥教授的悉心指导和严格要求下完成的。恩师渊博的专业知识，严 谨的治学态度，精益求精的工作作风对我影响深远。在环保所的三年时间里，恩师不仅培养 了我对科研的浓厚兴趣，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。特别是当我面对各 种挫折时，恩师始终给予我最大的鼓励，循循善诱，促我不断进步。这些都将成为我一生的 财富。本论文从选题、试验实施、论文撰写与修改每一步都离不开恩师的指导和教诲，无不 倾注了恩师大量的心血和精力。在此，谨向思师表示崇高的敬意和最衷心的感谢! 感谢丁颖老师在论文构思、试验开展和文章撰写工作中给予的帮助与指导，并提出了很 多宝贵意见，在此表示最诚挚的谢意! 感谢陈英旭、施积炎、梁新强、任馨、沈超峰、楼莉 萍、王飞儿、李文红、刘波静、吕豪豪、石德智、韩志英、王云龙、段壮芹等老师长期以来 的精心指导和热情帮助。衷心感谢杭州环境卫生科学研究所导师张柬空所长、孙营军师兄， 径山镇朗新民主任，漕桥村叶国民书记、胡茶芳主任，杭州市环境集团郑学娟，徐月恩、沈 明华、倪娜等领导成员，以及高博公司蔡宽、吕丰、刘新辉、陈静波、郭芳、徐文菲、钱薇 等成员，感谢您们在实践过程中给予的帮助与指导。同时，向在百忙之中挤出时间审阅本论 文，并参加论文评审和答辩的专家表示深深的谢意! 感谢研究生科所有老师在论文送审和材 料整理等方面提供的帮助! 感谢胡斌、黄向东、吴松维、刘玉学、刘晶静、陈重军、孙法迁、杨敏、郭晓慧、黎乾、 张冬梅、黄啸、李波、张蕊、李丽劫、王成、王亮、董达、周曼曼、冯琪波、邓辉、黄孝肖、 屠巧萍、朱为静、潘逸凡、孙斌、施林强等固废组同学在科研和生活中给予的支持与帮助。 感谢余华东，何俊杰、杨远强、刘国防、杨治中、叶玉适、许涛、段德超、李伟、李鑫、 余昱薇、边金云，王莹莹、杨尚源、梁志伟、于明革、钱轶超、刘磊、聂泽宇、董阳、顾佳 涛、聂新军、叶帅、李松、何细军、罗彦章、唐先进、张聪恺、肖溪、陈光村、杜平、王成 贤、王少先、罗玲、梁超等环保楼所有的兄弟姐妹，非常幸运能够和你们一同度过两年半的 美好时光，无论以后身在何处，我永远牵挂着你们，永远祝福你们! 特别感谢我的父母、亲人对我的养育之思，是你们无私的关爱、理解和支持，才使我能 够顺利完成学业。永远深爱你们! 在此，谨以此篇献给所有关心、支持、帮助我的人! 蔡传钰 二零一二年一月浙大紫 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 1 引言 近年来，我国在保护和改善环境方面作出了巨大努力，取得了显著成效。但 目前环保的重点尚在城市及与城市环境联系最紧密的周围郊区，而广大农村地区 的环境问题却未受到足够的重视( 杨荣金等，2 0 0 6 ) 。随着现代农业的迅速发展， 在农村造成的面源污染已受到广泛重视，但农村生活垃圾污染问题受重视程度仍 然不够。伴随经济的发展和农民收入的提高，农村消费结构发生了重大变化，相 应导致农村生活垃圾总量快速增加。据统计，中国有4 万多个村镇，农村区域占 国土面积的9 0 ，农村人口7 1 3 亿左右。卫生部调查显示，目前农村每天每人 产生的生活垃圾量为0 8 6 公斤，全国农村每年的生活垃圾量接近3 亿吨( 管冬 兴，2 0 0 8 ) 。 农村生活垃圾是指在农村居民的日常生活中或为农村生活提供服务的活动 中产生的固体废物( 崔兆杰等，2 0 0 6 ) 以及法律、行政法规规定视为生活垃圾的 固体废物。在农村生态系统中，生活垃圾的来源主要是农村和乡镇居民的生活垃 圾，其成分主要是厨房废弃物( 废菜、煤灰、蛋壳、废弃的食品) 、废塑料、废纸、 碎玻璃、碎陶瓷、废纤维、废电池及其他废弃的生活用品等( 边炳鑫等，2 0 0 5 ) 。 目前，在我国广大农村，生活垃圾的处理方式主要以工艺最落后的简易填埋为主， 基本未采取任何有效的污染防控措施，致使大量含高浓度有机污染物的垃圾渗滤 液、恶臭与温室气体直接排入环境，严重威胁着农村生态环境的健康和饮用水的 安全。焚烧是我国农村垃圾处理的另一种主要方式，主要采用露天或土法焚烧处 理方式，工艺设施极为简陋。由于农村垃圾含水量高、热值低，燃烧不完全，焚 烧过程中没有采取任何烟气净化措施，焚烧过程产生的大量飞灰、二嗯英、一氧 化碳、残渣等有毒有害污染物任意排放，造成严重的二次污染。 现阶段，国内对于农村生活垃圾分类与资源化处理的研究较落后，缺乏成熟 经济有效的综合处理技术与手段。因此，开发高效合理的村镇生活垃圾分类与资 源化处理技术对控制我国农村生活垃圾污染，实现生活垃圾的减量化、资源化、 无害化处理处置具有重要意义。随着生态文明村建设、社会主义新农村建设、农 村小康环保行动计划的先后实施，农村生活垃圾的处理处置与管理将成为今后我 国政府的工作重点。 5 渐江大学硕士学位论文 2 文献综述 2 1 农村生活垃圾管理现状及其存在问题 2 1 1 传统的农村生活垃圾管理模式 在传统的农业经济条件下：农村生活垃圾产生后，通过直接或间接还田，几 乎可全量循环，其循环途径如图1 1 所示( 何品晶等，2 0 0 3 ；刘永德，2 0 0 5 ) 注：图中细箭头表示传统农业下存在的循环途径，粗箭头表示传统循环途径萎缩或缺失后 目前的情况 图1 1 传统的农村生活垃圾循环途径 f i g 1 - lt h et r a d i t i o n a ir e c y c kp a t h w a yo fr u r a ls o i i dw a s t e 但随着我国经济的发展，农村经济不再是纯粹的农业经济，乡镇工业、商品 流通业、服务业等渗入到农村地区经济之中，在部分农村地区甚至已取代传统农 业经济，成为农村居民收入的主要来源，许多农户成为非务农户。经济模式的变 化对农村生活垃圾产生两方面基本影响：垃圾组成因工业制成品( 来自农业系统 外的) 消费的增加而日趋复杂；农村生活垃圾中传统的循环途径，因农村居民生 产与消费模式的变化而日趋萎缩。两者作用的结果均使日益增加的农村生活垃圾 相对于原来或萎缩的农村环境消纳能力过剩了。在无任何垃圾处理设施进行处理 的情况下，农民往往只求方便，将过剩的农村生活垃圾随意丢弃在某一地点，日 积月累，造成垃圾点污染，无数个垃圾点的存在就造成大面积农村的面源污染。 2 1 2 农村生活垃圾管理存在问题 目前，在一些经济发达的农村，陆续开展了环境综合整治试点工作及创建文 明卫生村活动，通过政府的专项启动资金投入，建立并运行生活垃圾收集、清运 和处置系统，初步建立了“村( 社区) 收集、镇( 乡) 运输、区( 县) 处理”的 6 淅江大学硕士学位论文 管理运作模式，但仍存在以下问题( 谷中原，2 0 0 9 ；李颖等，2 0 0 7 ) ： ( 1 ) 现有垃圾管理体制不适应。目前，农村各郊区县的市政行政管理部门设 有综合执法机构，负责对本区县的执法工作。但在实际工作中市及区县市政行政 管理部门的执法范围更多地或是完全集中在市区，卫星城和中心镇，在农村生活 垃圾的执法管理方面处于一种近乎空白或无法真正有效落实执行的状态。 ( 2 ) 垃圾治理缺乏资金。由于资金问题，农村地区的保洁人员和设施配置等 参差不齐，一些好的做法难以为继。在不断要求农村生活垃圾处理程度提高的同 时，政府财政的支持力度不能同步加大了农村生活垃圾集中规范处理的难度，尤 其对财力薄弱的乡镇和行政村无疑是难上加难。 ( 3 ) 相关的法律法规不健全。我国专门针对农村这一特殊环境和区域的生活 垃圾治理的相关法律法规很少甚至基本没有，给依法管理带来了困难，需要进一 步建立健全农村环境卫生的法律法规体系。 ( 4 ) 农民卫生意识不高。当前农民由于经济的因素还不能形成良好的环境保 护意识，对垃圾乱堆乱放现象的后果还没有一定程度的认识，需要各级政府不断 进行环境教育，加大宣传力度。 ( 5 ) 缺少农村垃圾处理处置的整体规划。对垃圾的收集、运输和处理上，虽 然在开展清洁余杭区乡村活动中建立了“村收集、镇运输、区中转”的管理模式， 但没有形成一个在区、镇或社区或属地范围内的整体规划。按照属地管理的原则 各乡( 镇) 、行政村负责自己辖区内的生活垃圾的清理，在不同程度上形成了各自 为“政”，在乡镇和村村结合部地带容易出现垃圾“三不管”的死角。 2 2 农村生活垃圾分类研究 农村生活垃圾的处理程序应该包括垃圾的收集、预处理( 分类) 、运输、末 端处理( 谢冬明等，2 0 0 9 ) 。垃圾收集环节是整个垃圾处理体系的起点，是制约 整个垃圾处理体系的关键性因素( 马香娟等，2 0 0 5 ) 。科学、合理、高效的生活 垃圾分类收集体系的建立，不仅是加强农村建设和管理的实际需要，而且是实施 环境卫生目标的重要保证。社会经济发展对生活垃圾管理水平的高要求与分类收 集实际形成的矛盾，除了制订并实施科学的规划，有完备的收集设施以及先进的 收运装备等以外，生活垃圾分类技术体系的研究与确立具有决定性的意义。 7 浙江大学硕士学位论文 2 2 1 生活垃圾分类收集研究 生活垃圾分类收集与混合收集最大的不同在于该方式强调源头控制，重视垃 圾的资源价值。通过对垃圾产生之后的第一个环节进行控制，将混乱无序的垃圾 按照属性分类，实现垃圾处理全过程的资源有序输入，提高了垃圾资源的纯度和 价值，减少了垃圾成分过于复杂造成的处置成本高、难度大的问题( 崔兆杰等， 2 0 0 6 ) 。 以农村生活垃圾污染现状及防治对策为基础，通过进一步探讨农村生活垃圾 的治理方式，很多研究者提出源头分类的设想( 徐晓春，2 0 0 3 ；马香娟等，2 0 0 5 ； 杨晓波等，2 0 0 4 ) ，与重视源头控制、实行垃圾分类收集的国内外生活垃圾管理 趋势一致( 肖玲，2 0 0 3 ) 。通过分析太湖流域农村生活垃圾的产生现状，并评估 当前的垃圾处理模式，张后虎等提出了农村生活垃圾与其他废物的“以废治废” 构想，建议开展农村生活垃圾分拣预处理( 张后虎等，2 0 0 9 ) 。农村经济相对发 达地区的广大村民对于垃圾收集分拣工作积极支持和参与，并愿意支付垃圾收集 处理费用。在此基础上，武攀峰等提出了适合经济相对发达的农村地区以村为单 位的垃圾分类收集方式( 武攀峰等，2 0 0 6 ) 。杨晓波等对农村垃圾问题及其治理 措施探讨研究后，直接提出将村镇垃圾分为可回用垃圾、不可回用垃圾、危险物 垃圾3 类( 杨晓波等，2 0 0 4 ) 。杨荣金等也提出，将村镇生活垃圾分为可堆肥类( 有 机物) 、惰性类( 无机物) 、可回收废品、有害废品4 类进行收集与处理( 杨荣金等， 2 0 0 6 ) 戴友英以赤壁市为例，提出了村镇生活垃圾分类收集与处理模式，即就 地减量化分类、梯次网络化运送、集中无害化处理( 戴友英，2 0 0 7 ) 。崔兆杰等 分析了农村进行生活垃圾分类收集的必要性，深入研究了适合于农村的生活垃圾 分类收集方式、收集容器及点位的优化设置方法，并探讨了农村生活垃圾分类收 集的运行模式，其研究结果为农村生活垃圾分类收集的实践提供科学了的指导 ( 崔兆杰等，2 0 0 6 ) 。 很显然，让农民参与到垃圾收集活动中，是农村生活垃圾分类收集成功实施 与运行的关键。因此，崔兆杰等指出：首先，在垃圾分类投放环节，由村民相互 监督、相互提醒，确保垃圾的正确分类；其次，每个分类收集点的垃圾收集环节， 采取“以劳代资”等方式，由该收集点覆盖的村民自行运送到指定的垃圾集中点， 农民通过付出劳动减少需缴纳的垃圾处理费，这样不但可以培育农民对垃圾分类 浙江大学硕士学位论文 收集的认同感和参与意识，促进垃圾的源头削减，而且也可以减少保洁员的人数， 降低垃圾收集成本( 崔兆杰等，2 0 0 6 ) 。 2 2 2 生活垃圾分类的必要性 我国农村地域广大，交通落后，垃圾的集中收运困难。对垃圾进行分类后， 可就地分化处理掉一部分垃圾，当地无法处理者再集中收运处理，这就减少了的 垃圾运输量。另外，为采取更有效的处理方式处理收运的垃圾，有必要首先对垃 圾进行分类。分类使各组分相互分离，增加纯度，方便对垃圾进行资源化、能源 化和综合利用；农村各地区社会经济发展不平衡，垃圾总量和成分的影响因子有 差异导致不同地区垃圾有不同的特点，进行分类收集后，根据各地区垃圾的总量 多少和主要成分等特征，更能选择出合适的处理方式。 生活垃圾分类是垃圾资源利用产业链的起点，该点具有裂变活性，能够衍生 出其他支链，创造出更多的经济增长点( 崔兆杰等，2 0 0 6 ) 。广大农村地区的集 体经济薄弱，政府财源短缺，对公共事业的投入明显乏力。因此，以建设成本“省” 和运行费用“低”为特点的垃圾分类应当成为农村的首选( 崔兆杰等，2 0 0 6 ) 。 2 2 3 生活垃圾分类的可能性 通过垃圾的分类，一方面可以提高资源的利用率，减少垃圾的后续处理量和 占地面积，降低有毒有害垃圾对环境的危害，确保人们的身体健康；另一方面可 节省垃圾处理设施的投入和运行费用，同时通过销售部分可用废品还可增加农民 的收入，这正好可缓解农村生活垃圾处理资金缺乏的问题。 垃圾分类既不需要大量投资，也没有技术上的难点，重要的是提高农民的环 保意识，加强分类知识的宣传和分类工作的指导，实实在在给农民生活环境带来 益处，就能达到分类的目的。而且，由于农村以散户为主的家庭分布状况，整个 垃圾分类工作在家庭内就可完成，再加上农民自古就有的勤俭节约的好传统，农 村生活垃圾分类是完全有可能的 2 3 农村生活垃圾处理技术现状及其存在问题 在国外，如西欧各国农村的生活垃圾同城市的生活垃圾一样都要求集中处 理，在规划时从垃圾的收集、运输、处理就将城市与农村统筹起来，从而防止了 农村生活垃圾的污染( 杨荣金，2 0 0 6 ) 。在中国，农村区域占国土面积的9 0 ， 农民占全国人口的6 0 7 0 ，伴随经济的不断发展和农民收入的不断提高，农村 o 浙江大学硕士学位论文 消费结构发生了重大变化，相应导致农村生活垃圾总量和成分数量快速增加，不 断向城市接近( 杨荣金，2 0 0 6 ) ，但由于认识、管理的不足，长期以来农村生活 垃圾未得到妥善的处理处置，造成了突出的环境问题。民生指数2 0 0 5 年度报告 指出，农村生活垃圾问题是农村最急需解决的环境问题。 2 3 1 垃圾焚烧 焚烧法是将垃圾中的可燃成分在高温( 8 0 0 一1 0 0 0 ) 条件下经过燃烧反 应，可燃成分充分氧化，最终成为无害稳定的灰渣。焚烧法一般可使垃圾大幅度 减容，大大减少了占地并能回收热能用于生活取暖和发电，同时其不受天气影响。 焚烧是目前世界上一些经济发达国家广泛采用的一种城市生活垃圾处理技术( 吴 克明等，2 0 0 4 ) 。但是焚烧法投资大，占用资金周期长，垃圾的热值一般不能低 于5 0 0 0 l ( j 蚝，焚烧过程中产生的“二嗯英”问题，必须有很大的资金投入才能进 行有效处理( 范留柱，2 0 0 7 ) 。由此可见，焚烧处理方法适用于卫生填埋场地缺 乏、生活垃圾热值高、经济条件较发达的城市。 焚烧是我国农村垃圾处理的一种主要方式，主要是露天或土法焚烧处理，工 艺设施极为简陋，由于农村垃圾含水量高、热值低，燃烧极不完全，焚烧过程中 没有采取任何烟气净化措施，焚烧过程产生的大量飞灰、二嚯英、一氧化碳、残 渣等有毒有害污染物任意排放，二次污染非常严重。 2 3 2 简易填埋 填埋法是国内外应用广泛的垃圾处理方法，该方法处理量大，方便易行，但 填埋场占用大量的土地资源，控制不好便极易产生污染。简易填埋指在填埋过程 中未采取底、侧层防渗与废气收集处理，垃圾表层覆盖压实作业等措施，即缺乏 填埋气体、渗滤液导排与雨污分流系统，基本缺乏封场覆盖设施。不发达国家和 发展中国家由于经济落后，大多采用该法。在我国广大农村，生活垃圾的填埋方 式却仍以工艺最落后的简易填埋为主。垃圾填埋场基本未采取任何有效的污染防 控措施，致使大量含高浓度有机污染物的垃圾渗滤液、恶臭与温室气体直接排入 环境，严重威胁着农村生态环境的健康和饮用水的安全。此外，由垃圾填埋气体 引起的爆炸事件时有发生，渗滤液引起的建筑地基侵蚀性破坏、工程损坏和不能 建设的实例日益增多。 l o 浙江大学硕士学位论文 2 3 3 好氧混合堆肥 对于有机组分含量较多的生活垃圾，该处理方式优点在于：可以较好地实现 资源化利用，同时产生天然肥料，减少化肥的施用，对于保护土壤结构和生态环 境具有积极意义( 郜宗智，2 0 1o ) ，尤其适用于乡村农家肥生产而非城市垃圾产 业化处理。缺点在于堆肥后的残留物需要进行填埋或焚烧，可能造成二次污染。 对于经济不是很发达的地区，可采用此种技术，处理成本低且方式简单易行。其 技术路线见图1 2 。 广。1 广。1 广。- 1 i生活垃圾卜- l混合堆肥卜叫 天然肥料或土壤改良剂 l 一 图1 2 好氧混合堆肥处理技术路线 f i g 1 - 2t h et h l o 留p a t h w a yo f 珈陀is o l i dw a s t ec o m p o 鲥呜m i x e d 喇t ho 珂g e n 2 3 4 厌氧发酵产沼 厌氧发酵法是使有机物在厌氧环境中，通过微生物发酵作用，产生可燃气体 沼气，将有机物转化为能源用作生活燃料。同时，沼液和沼渣可作为肥料，用以 灌溉农田菜地或做土壤改良剂，该方法可使有机物充分资源化。具体如图1 3 所 示。该方法的发酵原料以人、畜、禽粪便为主，具有废物资源化、管理方便、投 资少、容易操作等优点，便于在广大农村地区推广使用( 郜宗智，2 0 1 0 ) 。 图l - 3 厌氧发酵处理技术路线 f 培1 - 3t h et h n o l o g yp a t h w a yo fr u r a ls o l 谢w a s t ef e 珊e n t a t i o nw i t h o u to 珂g e n 厌氧产沼气是我国传统的农村垃圾资源化利用的主要方式。但目前，由于相 应技术非常落后，相关发酵工艺、发酵装置、输配气设备、配套设备以及沼气的 燃烧设备等技术上升极为缓慢，存在发酵效率低，容易堵塞以及沼渣、沼液处理 等问题。传统的农肥施用量仅凭经验，并未考虑农作物对各种营养成分的实际需 求量以及农业生态系统的消纳能力，施用过量极易引起氮磷流失，成为流域水环 境污染源。而且，垃圾厌氧消化还存在周期长，产气与处理效率较低、消化产物 需安全处理等问题。 浙江大学硕士学位论文 3 论文立题依据和研究内容 本示范研究针对农村生活垃圾快速增长、污染加剧、资源流失严重等共性问 题，拟开发高效合理的村镇生活垃圾分类与资源化处理技术，并创建应用该成套 技术的示范工程，以期有效地解决农村垃圾资源化、减量化与无害化技术难题。 本课题组前期对城市生活垃圾分类进资源化处理、有机废弃物堆肥处理过程 中快速腐熟、堆肥保n 、有机污染物降解、重金属迁移转化及堆肥农用肥效等， 进行了大量的研究。在此基础上，我们认为，开发农村生活垃圾分类与资源化处 理技术，提出适宜于农村分类的技术体系、农村可腐有机垃圾强制通风静态发酵 堆肥技术体系很有必要，其研究及示范的顺利开展能为农村生活垃圾减量化、资 源化、无害化处理提供强有力的技术支撑与理论保障。 本论文主要研究内容包括以下四个方面： 1 ) 农村生活垃圾特征及现状研究 通过现场调研及采样监测分析，了解并掌握农村生活垃圾的主要特征及其收 运、处理现状，并总结分析存在的问题，最终能有针对性地提出解决措施。生活 垃圾特征主要包括生活垃圾产生量( 人均日产生量、户均日产生量等) 、生活垃 圾组分及理化性质等。 2 ) 农村生活垃圾分类技术研究 根据前期调研及分析的结果，提出一套适宜于农村的简易分类技术，建立完 整的分类宣传培训教育体系，并创建农村生活垃圾分类清洁收运模式，有效解决 传统收运过程垃圾混合收集造成的资源浪费、二次污染严重问题。另外，对垃圾 分类效果进行日常监测及考评，根据监测考评结果及时调整宣传培训对策，以充 分保证分类技术体系在农村区域应用的切实有效可行。 3 ) 农村生活垃圾堆肥资源化处理技术研究 针对农村生活垃圾中的可腐有机成分，在传统堆肥的基础上，增设一套机械 破碎混匀传送预处理系统，优化间歇式强制曝气微发酵堆肥技术的原料配比及工 艺参数，并集成机械筛分及深加工工艺技术提升堆肥品质，对资源化处理实行全 过程二次污染控制。 4 ) 农村生活垃圾分类与分质资源化处理一体化技术示范研究 综合集成农村生活垃圾分类与资源处置一体化关键技术，建立应用该整套技 术体系的示范工程。在运行示范工程过程中，对其存在的问题进行总结分析并提 浙江大学硕士学位论文 出有效的改进措施，以提高该整套技术体系的运行效率，保证农村生活垃圾分类 效果，最终实现农村生活垃圾减量化、资源化，无害化处理。 浙江大学硕士学位论文 第二章农村生活垃圾特征及收运处置现状分析 1 引言 漕桥村地处杭州市余杭区径山镇以南2 公里，1 5 省道穿村而过，全村总面 积1 2 8 平方公里，森林覆盖率8 0 ，南北各有中苕、北苕两溪的支流，山绿水 清，生态平衡，自然环境得天独厚。漕桥村是由原漕桥、香下桥、小五山三村合 并而成的行政村，共有2 0 个村民小组，农户7 2 8 户，总人口2 3 7 7 人。全村耕地 面积3 5 6 3 亩，山林面积2 5 0 0 亩，绿色生态茶园茶1 5 0 0 余亩。种植茶叶、西瓜 及甘蔗等经济作物、养殖生态甲鱼及鸭子是村民的主要收入来源，另外还包括一 些企业收入，2 0 0 9 年农民人均收入1 4 7 7 5 元。近年来，漕桥村先后被省、市、 区授予“浙江省民主法治村”、杭州市级“文明村”、“卫生村”、区级“生态 村”、“文化村”、“综合治理安全村”、“安全村”、“绿化村”、四星级“民主法治 村”等荣誉称号。 2 材料与方法 2 1 材料 本部分实验分析的主要材料为漕桥村生活垃圾。 2 2 方法 2 2 1 生活垃圾采样及调研方法 生活垃圾采样方法参照城市生活垃圾采样和物理分析方法，同时结合农 村地区的实际情况，因地制宜。根据示范社区人口数( 小于5 0 万) 设置1 0 个采 样点，每个采样点取2 0k g 以上垃圾，共2 0 0k g 左右。把这些垃圾混合均匀后， 采取四分法缩分2 次至2 5k g 左右，用于分析生活垃圾的理化性质。每天早、晚 各采一次各个垃圾暂存点垃圾样品，然后对样品进行实验室分析。 生活垃圾调研方法主要包括入户问卷调查及政府部分调研2 种。入户问卷调 查包括问卷设计、入户访谈、问卷统计分析，问卷主要涉及的是与农村生活垃圾 现状相关的各种问题。政府部门调研主要是了解目前农村区域生活垃圾管理与处 理现状及存在问题。 浙江大学硕士学位论文 2 2 2 生活垃圾产量预测方法 预测法是利用已掌握的垃圾产量变化规律去推测未来垃圾产量变化趋势，以 有效控制生活垃圾增长，减轻环境污染，并为环卫部门的规划工作提供参考。目 前国内外用最多的预测方法是逐步回归法。 逐步回归分析法是一种自动地从大量可供选择的变量中选择对建立回归方 程比较重要的变量的方法，它是在多元线性回归基础上派生出来的一种算法技 巧。在多元线性回归分析中，如果采用的自变量越多，则回归平方和越大，残差 平方和越小。然而，采用较多的变量来拟合回归方程，会使得方程的稳定性变差， 每个自变量的区间误差积累将影响总体误差，用这样建立起来的回归方程作为预 测的可靠性差、精确度低。另一方面，如果采用了对因变量y 影响较小的变量 而遗漏了重要变量，可导致估计量产生偏倚和不一致性。鉴于以上原因，应该寻 找一个“最优”的回归方程，这样的方程就是包括所有对y 有显著影响的变量 而不包括对y 影响不显著的变量，即所谓的逐步回归方程。 逐步回归法在建立模型时，是从一个自变量开始，视自变量对y 作用的显 著程度，从大到小依次引入回归方程。但当引入的自变量由于后面变量的引入而 变得不显著时，就将其剔除。引入或剔出一个自变量为逐步回归的一步。对于每 一步都要进行f 值检验，以确保每次引入新的显著性变量前回归方程中只包含对 y 作用显著的变量。这个过程反复进行，直至既无不显著的变量从回归方程中剔 除，又无显著变量可引入回归方程时为止。 逐步回归模型的模式如下： ，= 十a l 而十吒而n 十口t 工上 式中： y 一与废物产生相关的参数，如产生量； x i 广影响废物产生的社会经济指标，如城市人口数等； al 。一回归系数 目前，一般采用s p s s 、d p s 系统建立回归模型。 2 2 3 生活垃圾特征分析方法 ( 1 ) 生活垃圾容重是指在自然堆积状态下，单位体积垃圾的重量。它是衡 量生活垃圾在自然条件下密实程度的物理量，也是选择和设计贮存容器、收运机 1 6 浙江大学硕士学位论文 械与设备、处理设备和填埋构筑物的重要依据。容重的测定方法：取具有代表性 的垃圾样品，按堆积的自然状态将其放进一定容量的容器中，称重并计算垃圾重 量与容器的容量之比。计算公式见式( 2 - 1 ) ： 巩形 d = 7 ( 2 1 ) 式中： d 一容重( k g m 3 ) ； w i 一容器重量( k g ) ； w j 一自然堆满垃圾后容器重量( k 曲； v 一容器的容积( m 3 ) 。 ( 2 ) 生活垃圾含水率是指单位重量的原生活垃圾在( 1 0 5 1 1 0 ) 烘箱中烘至 恒重时的损失量。生活垃圾中水分的存在形态包括内部结合水、吸附水、膜状水、 毛细管水等，是随垃圾成分、季节、气候等条件而变化具体的计算公式见式 ( 2 - 2 ) 、( 2 - 3 ) 。 矿去二# 2 ， c f ( 湿) 1o o ( 2 3 ) c ( 水) 一样品含水率，； m f ( 瞿，一每次某成分湿重，g ； 肘t i 干) 每次某成分干重，g ； ”各成分数； f 一各成分序数。 ( 3 ) 生活垃圾的物理组分含量计算方法见式( 2 4 ，2 5 ) ： 湿) = 警1 0 0 ( 2 _ 4 ) q ( 湿) = 矿川u ( 2 _ 4 ) 1 7 、_ ， ，o 桕 q 率 肛 ：亘 徘 = 汾 ：， 成 水 某 气 一 水 中式 浙江大学硕士学位论文 。 一。 1o o c f ( 水) q 汗) 叫“剐而_ 嵩 汜- 5 ) 式中：c ，( 湿) 一湿基某成分含量，； 肘，一某成分重量，k g ； 肘一样品总重量，k g ； q ( 干) 一干基某成分含量，； c f ( 水) 一某成分含水率，； c ( 水) 一样品含水率，； i 一各成分序数。 3 结果与讨论 3 1 漕桥村生活垃圾收运处置现状 通过实地考察及调查结果，结合漕桥村已有的资料，分析整理总结出漕桥村 生活垃圾收集、运输及处理模式基本如图2 1 所示。 圈2 1 漕桥村生活垃圾的收运处置模式 f i g 2 lt h em o d eo f s o i i dw a s t ec o u e c t i o n ，t r