（环境工程专业论文）成都典型地貌区农村生活垃圾收运系统研究.pdfVIP

西南交通大学硕士研究生学位论文第f 页 摘要 我国农村生活垃圾带来的环境问题日益严重，但有关农村生活垃圾收运系统 方面的研究仍很薄弱。本文以成都市典型地貌区农村为研究对象，在调查其生活 垃圾产生源特性、收运现状的基础上，提出了因地制宜的分类收集模式，并引入 g i s 地理信息系统，对其收运路线进行了优化，为广大农村地区生活垃圾收运系 统研究提供现实指导和借鉴作用。 通过实地调查和取样分析，确定了典型丘陵山区( 万兴乡) 和平原地区( 万 春镇) 的生活垃圾产生源特性数据。其中万兴乡人均垃圾产生量为0 1 9 4 k g ( d 人) ，厨余类高达8 2 ：万春镇为0 3 4k g ( d 人) ，厨余类占3 9 ，灰土类 占2 0 。 基于实地调查和数据分析结果，提出了适于丘陵山区的厨余垃圾分流就地处 理分类收集模式和适于平原地区的厨余和灰土垃圾分流集中处理分类收集模式。 在分类收集模式下万兴乡达到了8 0 的垃圾减量化效果，垃圾收运费用得到相应 的缩减，加之厨余垃圾资源化带来的经济效益，分类收集的经济效益和环境效益 明显。 构建了以垃圾收运路线最短表征经济最优的模型；为减少每条车辆路径重叠 区域，并便于管理，引入k m e a n s 算法将万春镇收运区域分类，将n p 的v r p 简化为相对较简单的s p 问题，并结合实际路网情况，将每族边界点作了优化调 整。 引入g i s 地理信息系统并构建g i s 环境下的道路网路图，对万春镇基于混 合收集和分类收集模式下各垃圾收运路线进行了最短路径( s p ) 求解。得出在混合 收集模式下，万春镇垃圾运输成本降低了2 8 ；分类收集模式下，运输成本降低 了1 0 ，二次转运垃圾减量化5 9 7 ，厨余垃圾资源化3 9 。 关键词：农村生活垃圾；收运系统；分类收集；g i s 网络分析；最短路径 西南交通大学硕士研究生学位论文第l 页 a b s t r a c t c h i n a sr u r a ll i v i n gg a r b a g ei sb r i n g i n gs e r i o u s l yp r o b l e mt oe n v i r o n m e n t t h e r e l a t e dr e s e a r c ho nr u r a lg a r b a g ec o l l e c t i o na n dt r a n s p o r t a t i o ns y s t e mi sv e r yp o o ra s w e l l t h i sp a p e rt a k i n gt y p i c a ll a n d f o r mo fc h e n g d ur u r a la r e aa st h er e s e a r c ho b j e c t a n dp u tf o r w a r dac l a s s i f i e dc o l l e c t i o nm o d e lg r o u n d e do nl o c a ls p e c i f i cc o n d i t i o n t h er e s e a r c hi s d e v e l o p e db a s e do nt h ei n v e s t i g a t i o no fl i v i n gg a r b a g es o u r c e c h a r a c t e r i s t i c sa n dc u r r e n tg a r b a g ec o l l e c t i o ns t a t u s ，b yi n t r o d u c i n gg i sg e o g r a p h i c i n f o r m a t i o ns y s t e mt os e tu pa n do p t i m i z et h et r a n s p o r t a t i o nr o u t i n g i tp r o v i d e s p r a c t i c a lg u i d a n c ea n dr e f e r e n c et ot h er e s e a r c ho nd e v e l o p i n gg a r b a g ec o l l e c t i o na n d t r a n s p o r t a t i o ns y s t e mi nr u r a la r e a t h r o u g hf i e l di n v e s t i g a t i o na n ds a m p l i n ga n a l y s i s ，o b t a i nt h el i v i n gg a r b a g e s o u r c eg e n e r a t e dd a t ao ft h et y p i c a lh i l l y ( w a n x i n gt o w n ) a n d p l a i nr e g i o n ( w a n c h u n z h e n ) t h eg a r b a g ep e rc a p i t aq u a n t i t yo fw a nx i n g x i a n gi so 19 4 k g ( dp e r c a p i t a ) ，a n dk i t c h e ng a r b a g ea p p r o a c ht o8 2 w a nc h u n z h e n si so 3 4k g ( dp e r c a p i t a ) ，m o r et h a n3 9 i sk i t c h e ng a r b a g e ，2 0 i sl i m es o i l b a s e do nf i e l dd a t aa n a l y s i sa n di n v e s t i g a t i o n , i tw o r ko u ta p p r o p r i a t ec l a s s i f i e d c o l l e c t i o nm o d e ls e p a r a t e df o rh i l l ya r e aa n d p l a i na r e a t h ew a s t er e d u c t i o nr e a c h e d 8 0 i nw a n x i n gt o w na n dc o s to fw a s t ec o l l e c t i o na n dt r a n s p o r t a t i o nr e d u c e d a c c o r d i n g l ya f t e ri m p l e m e n t i n gc l a s s i f i e dc o l l e c t i o nm o d e l f u r t h e r m o r e ，t h e r es t i l l g e tp r o f i t a b l eb e n e f i t sd u et ok i t c h e ng a r b a g er e s o u r c e sr e c y c l e c o n s t r u c t e dam o d e lt od e m o n s t r a t et h es h o r t e s ta n de c o n o m i cr o u t i n go f g a r b a g et r a n s p o r t i o n i no r d e rt or e d u c eo v e r l a p p i n ga r e ab e t w e e ne a c hr o u t i n ga n d f a c i l i t a t er o u t i n gm a n a g e m e n t , t h i sp a p e ri n t r o d u c e dk m e a n sa l g o r i t h mt oc l a s s i f y t h ec o l l e c t i o nr e g i o no fw a n c h u nt o w n , c o n v e r tn pv r pi s s u e st ob em o r er e l a t i v e s i m p l i f i e ds pi s s u e s ，a n dc o n s i d e r i n gt h ea c t u a lr o u t en e t w o r kt of i n a l l yo p t i m i z e b o u n d a r yp o i n t s t h ep a p e rc o n s t r u c t e dt h er o a dn e t w o r km a pb yi n t r o d u c i n gg i ss o l u t i o n ，a n d f i g u r eo u tt h es h o r t e s tp a t h ( s p ) o fg a r b a g et r a n s p o r t a t i o nr o u t e si nw a n c h u nt o w n b a s e do nb o t hm i xc o l l e c t i o nm o d e la n dc l a s s i f i e dc o l l e c t i o nm o d e l n ec o n c l u s i o ni s 西南交通大学硕士研究生学位论文第1i 页 t h ec o s tf o rg a r b a g et r a n s p o r t a t i o nr e d u c e da r o u n d2 8 u n d e rt h em i x e dc o l l e c t i o n m o d e l ，a n do b t a i n e d10 c o s tr e d u c t i o nu n d e rt h ec l a s s i f i e dc o l l e c t i o nm o d e l c o n s e q u e n t l y ，t h es e c o n dt r a n s f e r r e dg a r b a g ed e c r e a s e d5 9 7 ，a n dt h ek i t c h e n g a r b a g er e c y c l er a t et o3 9 k e y w o r d s ：d o m e s t i cw a s t eo fr u r a la r e a ；c o l l e c t i o na n dt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ； s e p a r a t ec o l l e c t i o n ；g i sn e t w o r ka n a l y s i s ；t h es h o r t e s tp a t h 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 课题背景 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，2 0 0 6 ) 。传统条件下，农村生活垃圾中主要成分厨 余物质多用作畜禽饲料，有的则被回田或被回收，故垃圾总体产生量很少，对环 境产生的影响也较小( 武攀峰，2 0 0 6 ) 。但随着我国经济三十年来的快速发展， 农村生活水平得到大辐度提高，同时家庭养殖萎缩，导致农村生活垃圾带来的环 境问题日益加剧。 长期以来，国家和各方视点均集中于城市生活垃圾的收运和处理，而农村生 活垃圾问题一直未得重视。近年来随着新农村建设的推进，以及农村生活垃圾所 带来环境问题的加重，农村生活垃圾问题开始得到关注。 我国绝大部分农村地区未开展生活垃圾清运工作，生活垃圾基本处于屋前屋 后、路边河侧随地露天堆放的状态，仅有小部分经济较发达地区的农村建立了生 活垃圾清运系统。由于缺乏因地制宣的系统研究与管理，农村生活垃圾的清运均 处于无序和低效的状态，社会、经济、环境效益较差。 农村生活垃圾的处理系统和城市生活垃圾处理系统类似，由收集、运输、中 转到处理构成( 赵由才，2 0 0 2 ) ，其中收集、运输和中转构成垃圾收运系统。据 统计，在生活垃圾的全过程管理中，收运的费用约占了总费用的7 5 - 8 5 ( 聂 永丰，2 0 0 0 ) 。因此，开展“农村生活垃圾收运系统研究 工作，选择合理的收 集和运输模式，建立布局合理、规模适当的垃圾收运系统，对于降低农村生活垃 圾清运成本、提高垃圾的收运效率、加大垃圾减量化、资源化程度、控制农村环 境污染都具有重要意义。同时还有助于填补、完善我国在农村生活垃圾收运系统 方面的研究。 本文以成都市丘陵山区的万兴乡和平原地区的万春镇为研究对象，在调查其 生活垃圾产生量、产生特性、村民环保意识和收运现状的基础上，借鉴物流理论， 从系统研究的角度，采用运筹学中相关技术优化研究区域收运路线，为广大农村 地区生活垃圾收运系统研究提供现实指导和借鉴作用。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 1 2 国内外研究现状 西方发达国家城乡一体化程度高，许多国家用法律的形式将农村垃圾的管理 和城市生活垃圾一起列入城市建设计划之中，而在我国城乡二元化的现状将在短 期内难以消除。国内外学者对于城市生活垃圾收运系统作了大量的研究，但针对 于农村地区的生活垃圾收运系统的研究还十分少见。 1 2 1 国外农村生活垃圾收运研究现状 欧美、日本等发达国家农村垃圾收运起步较早，农村基础设施已相当完善， 收运体制已较成熟( 逢辰生，2 0 0 8 ) ： 欧盟农村垃圾收运多采用“市政当局主导社区居民监督”管理方式和分类 收集收运模式。所有的农村社区生活垃圾都由市政当局集中收集和处理，社区垃 圾箱等基础设施由市政当局负责配置和安装。每户配有两个不同颜色的垃圾箱， 分为有机垃圾和无机垃圾收集后，经专用收集车辆运输至指定地集中处理( 逢辰 生，2 0 0 8 ) 。 美国农民居住比较分散，农村垃圾处理一般由规模不大的家庭公司承担，全 国范围有大量的小型公司负责农村生活垃圾的收集运输。完善的收集网络能够覆 盖到每家每户，生活垃圾得到有效收集。居民将分类后的垃圾用轮式垃圾箱收集， 按照规定时间送到收运路线边，由专车收集运输到指定地集中处理( g r e g o r y j ，1 9 9 9 ) 。 日本农村生活垃圾也实行严格的分类收集，分玻璃制品、塑料、橡胶、皮革、 金属、家电等分类箱收集，部分地区不同类型的垃圾用不同的收集频率回收，专 用垃圾车定期收集经过严格分类的生活垃圾，运至各处理地回收或处置( 逢辰 生，2 0 0 8 ) 。 国外对收运系统的研究主要是针对车辆路线问题( v e h i c l er o u t i n gp r o b l e m ， 姆) 。c l a r k & g i l l e a n 于1 9 7 5 年建立了具体的模型来模拟管理克利夫兰市生活 垃圾的运输作业( c l a r k ，1 9 7 5 ) 。a n i t a a m b e r g 将多中心容量限制弧的路线问题变 形为弧约束的多中心最小生成树问题，适于垃圾收运车辆路线问题中的多车库、 车辆载量限制情况( a n i t aa m b e r g ，2 0 0 0 ) 。a n g e l e l l i 和s p e r a n z a 对不同的垃圾收 集模式进行了研究，提出了带中间设施的周期性车辆路径问题( p e r i o d i c v e h i c l e r o u t i n gp r o b l e mi n t e r m e d i a t ef a c i l i t i e s ，p v r pi f ) ( a n g e l e l l ie ，2 0 0 2 ) 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 c h a n g 和a l i d i 建立了随机动态复合整数线性运输模型，按照效率最优的条件安 排路线、布置产生源和目的地( c h a n g ，1 9 8 1 ；a l i d i a s ，1 9 8 8 ) 。s k a m p o n s a h 在综合考虑经济因素和环境因素的前提下，提出了采用以最小插入规则和转换技 巧法为基础的启发式算法对垃圾收运路线进行优化研究( s k a m p o n s a h , 2 0 0 4 ) 。 1 2 2 我国农村生活垃圾收运研究现状 国内对于生活垃圾收运系统的研究主要集中于城市垃圾的收运车辆路线问 题，如贾学斌、王文梅、刘长玮等( 贾学斌，2 0 0 4 ；王文梅，2 0 0 5 ；刘长玮，2 0 0 7 ) ， 结合不同的研究对象，以总行程或总成本为目标函数建立模型，并分别采用神经 网络、遗传算法、启发式算法进行求解，优化收运线路；宋薇等( 宋薇，2 0 0 8 ) 通过建立收运路线优化改进模型，设计禁忌搜索算法的求解模型，运用c 语言 编程求解最优解。 刘洁采用多目标动态规划模型对成都城市生活垃圾进行了总体规划，建立了 分类收运体系，优化了转运站的选址及各类垃圾的物流分配方案，并在考虑交通 限制和时段性道路拥堵情况下，设计出解决车辆路径点问题和弧问题模型的聚类 策略的蚁群算法，在g i s 环境下对成都市双楠辖区收运路线进行了优化，取得 了较好的效果( 刘洁，2 0 1 1 ) 。黄媛嫒运用层次聚类法对重庆市生活垃圾收运模 式进行了分析( 黄嫒嫒，2 0 1 1 ) 。 而对于农村生活垃圾收运系统的研究则相对甚少。李颖等对北京市菩萨鹿村 生活垃圾进行了垃圾组分及热值分析，并对垃圾产生量进行了预测，在此基础上 对该村生活垃圾收运方式进行了设计( 李颖，2 0 0 7 ) ；章程根据小城镇实际情况 提出三种收运方案并运用层次分析法对三种收运方案进行对比分析，得出适合小 城镇生活垃圾收运的优化模式“点面结合”( 章程，2 0 0 7 ) ；仝欢欢等采用 最邻近算法和插入改善法对崇明岛某镇的生活垃圾收运路线进行了优化( 仝欢 欢，2 0 0 9 ) ；黎磊从系统论的角度，运用图论的相关理论建立优化收运线路的数 学模型，采用最小生成树启发式算法对吕塘村收运路线进行优化( 黎磊，2 0 0 9 ) 。 对于农村生活垃圾的研究大部分集中于现状和组分特性调查( 刘永德， 2 0 0 5 a ；单华伦，2 0 0 6 ；顾卫兵，2 0 0 8 b ；陈蓉，2 0 0 8 ；唐丽霞，2 0 0 8 ：于晓勇， 2 0 1 0 ；李华，2 0 1 0 等) 、分类收集模式研究( 崔兆杰，2 0 0 6 ；李海莹，2 0 0 8 ；顾 卫兵，2 0 0 8 a 等) 、管理体制研究( 马香娟，2 0 0 5 ：刘永德，2 0 0 5 b ：罗如新，2 0 0 6 ： 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 武攀峰，2 0 0 6 ；杨荣金，2 0 0 6 等) 以及处理模式研究( 任伟方，2 0 0 6 ：周鑫发， 2 0 0 6 ；付素霞，2 0 0 7 ；陈军，2 0 0 7 ；窦艳丽，2 0 0 8 ：杨莉，2 0 0 8 等) 等，对于 农村生活垃圾收运系统缺乏系统的研究。 1 3 课题研究目的、内容及技术路线 1 3 1 研究目的 通过本课题的研究，为当前农村生活垃圾收运系统的设计、优化提供借鉴， 在兼顾经济、环境、社会效益的前提下，实现农村生活垃圾收运系统经济、高效 运行；通过源头分类收集，促进农村生活垃圾减量化、资源化、无害化处理进程， 改善农村生活环境，促进农村生态循环良性发展。 1 3 2 研究内容 本研究选取成都温江区的万春镇和龙泉驿区的万兴乡作为研究对象。万春镇 和万兴乡分别属于成都典型的平原和丘陵( 台地) 地貌区。主要研究内容如下： ( 1 ) 农村生活垃圾收运系统的构建 研究区域既有收运模式及存在问题分析 新系统构建原则 新系统的组成 包括收集模式和运输模式两个部分。 图l l 农村生活垃圾收运系统 收集模式包括垃圾源头( 农户) 收集容器类型、布设密度、收集工具、收集 方式等；运输模式包括运输车辆类型、运输路线、收运频率等。 ( 2 ) 农村生活垃圾收运系统模型及解法研究 构建以路线最短表征经济最优的收运路线优化模型，并通过相关算法求解确 定各车辆的收集区域和行程路线。 ( 3 ) 农村生活垃圾收运系统的优化 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 量|量_一i_e=昌=置一- = z 一一i 通过模型应用对整个研究区域垃圾收运路线进行优化，并与原系统进行对比 分析，研究其在农村生活垃圾收运系统优化方面的经济效益和对农村生活垃圾管 理的意义。 1 3 3 技术路线 本课题技术路线见图1 2 所示： 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 ：l 资料调研 上 分析国内外研究现状及存在问题 i j l 确定研究内容和研究区域1 - ：t - ： 农村生活垃圾现状调查 j 农村生活垃圾现状分析 上 iii 产生源分析收运现状分析环境影响分析 一一一 一一一 上 一一一一一一一一 图1 2 技术路线框图 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 第2 章成都典型地貌区农村生活垃圾收运现状调查 气。【口 7 ，- ， 一百r 妇一o 。，厂等冬4 ? l 坦_ e 杪张。髓，一l 77 ，k ，7 ，一一舞 7 ，： 迄一专0 ，。喾。：二i 乏夕7 ：二7 一 7 ：= 二一警：7 二二广o ! 一，。，多三一一一 墨0 正p i ，一一：! = 一 ； 1 。l “8i | ! 市景j 、，? ，o 。万兴 ?、e 函：。、，? “。j 7 一。 o ，”四蜷嘉2 鼍屯i 一：，霉7 7 ”b u 一一 蠹兰磊。，i ，7，曼t i 口。t c ”h 一二_ ：f 1c f f p - 一5 、 j = ：，k u 表2 1 研究区域主要经济产业 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 2 2 农村生活垃圾产生源特性调查 2 2 1 调查方法 本次调查时间为2 0 1 1 年8 月1 1 月。通过对调查区域进行合理规划布置， 发放垃圾袋等收集设施，定期取样，人工分选，室内监测和数据统计等方式，掌 握当地的生活垃圾特性及产生量数据。 ( 1 ) 采样 垃圾量采样点位及方法：万兴乡从斑竹村、梨园村、观斗村、公平村随机抽 取2 6 户，万春镇从报恩村、鱼凫村、和林村、高山村随机抽取4 0 户，调查人员 做问卷调查时给每户1 - - 4 个塑料袋。万兴乡收集7 天内、万春镇收集3 天内产 生的全部生活垃圾，垃圾收集完后，称取所有垃圾量，计算出人均日产垃圾量。 垃圾理化性质采样点位及方法：根据 ：生活垃圾采样和物理分析方法 ( c j t 3 1 3 2 0 0 9 ) 的规定要求( “5 0 万人口以下最少采样点数为8 个”) ，故万兴 乡在斑竹村、梨园村、观斗村、公平村内布置8 个点位；万春镇调查村为红旗村、 金星村、幸福村、报恩村、和林村、新升村、新河村、鱼凫村、高山村、先锋村、 镇江村，每个村布置1 个点，共计1 1 个点位，其中，红旗村为生活垃圾前端分 类试点村。从垃圾房( 桶) 中采2 5 k g 左右垃圾混合样品带回实验分析，分析项 目包括垃圾组分、含水率、生物降解度、热值。 ( 2 ) 垃圾特性分析方法 根据生活垃圾采样和物理分析方法( c 胛3 1 3 2 0 0 9 ) 的规定要求，各垃 圾特性分析方法见表2 2 ： 表2 2 实验项目及方法 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 2 1 2 调查结果及分析 ( 1 ) 垃圾产生量 成都市平原和丘陵地区生活垃圾产生量分别为0 1 9 和0 3 4k e g ( 人d ) ( 见表 2 - 3 ) 。地理位置、经济状况及人口年龄结构是影响垃圾产生量的主要因素。万兴 乡人均垃圾产生量较万春镇少，其主要原因为万兴乡灰土类垃圾被就地消纳未进 入收运系统；其次受地形和交通条件的影响，万兴乡的消费水平相对较低，产生 垃圾量较少；另外万兴乡年轻人多外出打工，因交通不便不能每日返家，大部分 时间为老人和小孩留守，而万春镇交通方便，经济较发达，常住人员年龄结构较 万兴乡年轻，在不同年龄段中，年轻人的消费能力较强，故受人口年龄影响，万 春镇的垃圾产生量较万兴乡高。 表2 - 3 调查点生活垃圾产量 总体来看，属成都平原地区的万春镇与我国经济相对发达的太湖地区的平均 生活垃圾产生强度0 3 1 k e g ( 人d ) ( 刘永德，2 0 0 8 ) 较为接近；属丘陵山区的万兴 乡垃圾量与三峡库区经济条件较低的农村地区的平均生活垃圾产生强度 0 2 1 k e g ( 人d ) ( 魏星，2 0 0 8 ) 较为接近。 ( 2 ) 垃圾组分 生活垃圾组成在一定程度上反映了居民的整体生活水平( 周雯，2 0 0 0 ) 和生 活方式，两者垃圾组分分别见图2 2 和图2 3 ： 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 - 纸类r 2 口灰土砖陶厂口纺织类2 3 ( j 3 厂口橡塑类 金属 玻璃 崩鲁节 、一 l | 图2 - 2 万兴乡农村生活垃圾组分图( 质量百分比) 厂- 木竹类 一口纺织类 口橡塑类 1 ( j5 8 、 金属06 玻璃16 f 图2 3 万春镇农村生活垃圾组分图( 质量百分比) 通过对两个乡镇不同人口农户( 2 - 7 人) 产生的生活垃圾进行总量统计发现： 两乡镇的生活垃圾组成成分中，垃圾组成相对单一，厨余垃圾普遍较高，其中万 兴乡占到户产生垃圾总量的8 0 以上，万春镇占到户产生垃圾总量的约4 0 ， 是生活垃圾的主要组成部分。农户传统的庭院养殖萎缩，有机垃圾就地消纳的方 式逐渐消失，是厨余垃圾产生量大的主要原因。 因煤炭价格上涨，两个乡镇的生活能源均为电、液气化等清洁能源，垃圾中 灰分类无机垃圾主要为扫地土，煤灰等较少：万兴乡为丘陵山区，灰土类( 主要 是炉灰和扫地土等) 通常扫入屋前屋后的低势区，垃圾中灰分类很少；而万春镇 为平原地带，随着农户对居住环境要求的提高，灰土类通常都作为生活垃圾的一 部分进入垃圾袋，占垃圾量的1 1 5 。 农户自发回收出售金属、塑料、玻璃等可回收物品，丢弃的比例较少。垃圾 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 中纸类主要为小纸盒、卫生纸等；橡塑类主要是塑料口袋、零食包装袋，可回收 性较低。 另外由于调查的偶然性，未在两地农村生活垃圾中发现电池等有毒有害物 品。 ( 3 ) 垃圾理化性质 实验结果( 见表2 - 4 ) 与垃圾组成调查结果相似，丘陵地区垃圾组成中厨余 含量非常高，故垃圾含水率、b d m 均高于平原地区，而热值低于平原。 表2 - 4 垃圾理化分析结果 城市生活垃圾热值介于3 3 0 0 - - 5 0 0 0k j k g 时，才适宜作焚烧处理；当其热值高 于5 0 0 0k j k g 时，所产生的热能就具有回收利用价值( 聂水丰，2 0 0 2 ) 。b d m ( 可 生物降解程度) 反映的是垃圾中天然的和人工合成的有机物质的可生物降解程 度，值越大，越易生物降解，是垃圾堆肥性能好坏的重要指标。由此可见，万兴 乡生活垃圾适于用来堆肥；而万春镇生活垃圾更适合焚烧发电回收能源。 2 3 村民环保意识调查 2 3 1 调查方法 本次调查在万兴乡共调查4 0 户农户，收回有效问卷4 0 份；万春镇共调查 5 0 户农户，收回有效问卷5 0 份。由于当地村民的文化程度普遍不高，且在家者 多为年长者，调查者在与被调查者的交谈过程中代填完成问卷并当场回收，内容 主要包括农户对环境的态度、环境行为意识等。 2 3 2 结果及分析 村民对环境问题的态度及倾向对于建设适合农村的垃圾管理模式有着极为 重要的意义( 刘春腊，2 0 0 6 ) 。本次调查问卷显示：两乡镇村民环保意识均较高， 万兴乡9 2 5 和万春镇9 2 的村民了解垃圾乱堆放会污染环境，能够清晰的认识 到垃圾对当地水质、土壤、大气及周围环境的危害；万兴乡7 0 和万春镇4 6 的村民愿意为垃圾收运处理支付一定费用；万兴乡4 0 和万春镇3 7 的村民对 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 于垃圾分类有一定了解，并且具备一定条件后，万兴乡7 8 5 和万春镇8 3 的村 民不排斥将垃圾分类收集；万兴乡3 5 和万春镇2 3 的村民觉得堆肥绿色健康， 可种植绿色农产品，两乡镇均近5 0 的村民认为堆肥和化肥搭配使用比较好。 2 4 农村生活垃圾收运现状调查 2 4 1 万兴乡生活垃圾收运现状 万兴乡于2 0 0 9 年大力实施“农垃”提升工程，全乡共布设垃圾桶点位( 见图 2 5 ) 1 0 0 余个，农户自主将家庭产生的垃圾投放至垃圾桶，再由保洁公司到每个 垃圾桶点位统一收运处置。现收集方式为混合收集，垃圾桶主要沿淮洛路、万养 路和其他村道布设，部分村落因受道路条件所限未能布设垃圾桶。大部分住房离 垃圾桶距离超过1 0 0 m 的居民未将垃圾收集投放垃圾桶，而是按照传统方式倒入 屋前屋后的空地( 见图2 - 6 ) 。 区巫互牖圈骂圈 上 上 随时收集 定期收运 图2 4 万兴乡生活垃圾现有收运模式 图2 5 万兴乡垃圾桶点位 万兴乡在大石、大湾、社区、斑竹、公平五个村社区曾开展三化分类工作， 设分类收集点位共1 5 个，每个点位3 个垃圾分类桶，分为可降解、可回收和其 他类型垃圾桶，由农户投放垃圾时将垃圾自主分类并分别投入不同类别垃圾桶 ( 见图2 7 ，资料图片) 。但现场调查所见，三化分类工作基本处于瘫痪状态，分 类收集点未布设垃圾分类桶，降解点空置或堆放混合垃圾。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 上 随时收集 定期收运 图2 - 6 万兴乡生活垃圾现有“三化”收运模式 图2 7 万兴乡三化分类收集桶图2 8 万兴乡有机垃圾降解点 2 4 2 万春镇生活垃圾收运现状 万春镇于2 0 0 6 年开始农村生活垃圾收运，全镇共建有1 2 2 个垃圾屋，1 2 5 个垃圾桶，采用市场化管理，按照户集+ 村收+ 镇运+ 区处理模式运行，收集和运 输均承包给固定的保洁公司，一至三个组配一个垃圾屋和一个保洁员，村民将垃 圾袋装后置于路边，保洁员于上午和下午各收集一次至垃圾屋，保洁公司的垃圾 车定期到每个垃圾屋将垃圾收运至区永盛垃圾处理站( 中转站) ，再由区统一转 运至长安填埋场。 区亟巫h 匝巫匠学叵匝 山 2 次天 定期收运 图2 - 9 万春镇生活垃圾现有混合收运模式 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 图2 1 0 万春镇垃圾屋图2 1 1 万春镇保洁员收集垃圾 万兴镇于2 0 11 年下半年在红旗村和罗家院子开始试点农村生活垃圾前端分 类，暂分为可回收、不可回收、危险废物三类。通过发放分类垃圾桶给居民，保 洁员上门收集时按类投入分类垃圾车，将可回收物运到预约收购点并进一步细化 分类为塑料、玻璃、钢铁类、纸类等。不可回收运至垃圾屋堆放，垃圾车定期清 运至填埋场进行无害化处理。 农 - t 可回收垃圾i ：i 耿罗y 仪涮思i： i 竹土贝俅口仪。：口i 村 生 居民 l 不口j 回收垃圾 l m 目 i 俅佶篮- j 填埋场l 趣破厘 特扔幸 活 。 c 十 垃 i + 匕占城曲上ii 古次i 壬甬脚工空b k 署 圾 - q 有害垃圾l：l1 日此止从恩ii 一姒胱1 - 阻。“5 分类垃圾桶 保洁员 定期收运 2 次天 图2 1 2 万春镇生活垃圾现有分类收运模式 图2 1 3 万春镇分类垃圾桶图2 1 4 万春镇分类收集垃圾车 2 5 本章小结 ( 1 ) 万兴乡地处丘陵山区，人口稀少，交通受限，垃圾产生量相对较低， 西南交通大学硕士研究生学位论文第15 页 为0 1 9 4 k g ( d 人) ，其中厨余类高达8 2 ；已开展农村生活垃圾收运，垃圾收 集点位已覆盖全乡主要道路和部分村道，收集方式为由村民自主将垃圾扔入垃圾 桶：垃圾点位布置为敞开式垃圾池内放置1 5 个6 6 0 m l 铁质带盖式垃圾桶。曾开 展三化分类工作，分为可回收垃圾、可降解垃圾、其他垃圾三类，但现分类工作 基本处于停止状态。 ( 2 ) 万春镇地处平原，交通便利，经济发达，垃圾产生量相对较大，为0 3 4 k g ( d 人) ，厨余类占3 9 ，灰土类占2 0 ；采用市场化操作，已全面开展农村 生活垃圾收运，每1 3 个组配备一个垃圾屋和一个保洁员，收集方式为村民袋装 垃圾后放在门口或路边，由保洁员上门收集。现正在红旗村和罗家院子试行垃圾 源头分类收集工作，将垃圾分为可回收垃圾、其他垃圾、有害垃圾三类，进展情 况较好。 ( 3 ) 两乡镇村民对于生活垃圾所带来的环境污染危害均有正确的认识，对 于改善居住环境的意愿较强。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 6 页 第3 章农村生活垃圾收运系统构建 城市生活垃圾收运系统通常包括三个部分：从垃圾产生源到垃圾运输车收集 点的收集部分，从垃圾收集点到垃圾中转站的清运部分，从垃圾中转站到最终处 置场的转运部分。农村地区人口分散，垃圾产生量低，基础设施投入低，乡镇一 级通常不设中转站，垃圾直接运至填埋场或焚烧厂等最终处置场，或运至上一级 区县垃圾中转站。在本研究中万兴乡生活垃圾均直接清运至长安填埋场，万春镇 生活垃圾清运至区垃圾中转站。故本文只研究收集与清运两部分j 不涉及垃圾转 运环节。 o 垃圾收集点 图3 1 农村生活垃圾收运系统示意图 3 1 研究区域既有收运系统存在问题分析 3 1 1 万兴乡现有收运系统存在问题 区级中转站，处理场 ( 1 ) 现有垃圾收集点不能有效覆盖全乡 万兴乡为丘陵山区，地广人稀，地形变化大，路网不太完善，部分地区道路 不通，垃圾运输车无法到达，而未布设垃圾点位，农户生活垃圾仍是采取屋前屋 后随地堆放的原始方式。 如果在未布设垃圾收集点地段就地增设收集设施，前期道路建设、设施投入 和后期垃圾运输成本均太高；且随着新农村建设的逐步推进，现零散的居住格局 预计在不久的将来得到改变，故新建道路、布设环卫设施的必要性较低。建议推 行分类收集将占垃圾量8 0 的厨余垃圾就地处理，然后动员村民采取“互助组” 情式，将其他不可降解垃圾轮流带出投放至最近的垃圾收集点位。 ( 2 ) 不能及时收运 万兴乡现为混合收集，垃圾有时得不到及时清运，其中的厨余垃圾易腐败发 西南交通大学硕士研究生学位论文 第17 页 臭，渗滤液横流，滋生蚊蝇害虫，危害周边环境，影响周边村民健康。如实行分 类收集，将厨余垃圾分流就地处理，则垃圾收运频率可由混合收集的日清调整为 1 次8 1 0 天。 图3 2 万兴乡生活垃圾污染现状图3 - 3 万兴乡生活垃圾未能及时清运 3 1 2 万春镇现有收运系统存在问题 ( 1 ) 收运路线随意 万春镇配备有5 t 自卸式侧装( 与垃圾桶配套) 垃圾车3 辆，现为混合收集， 收运路线粗放地划分为三块区域，每个车负责一块区域，收运路线随意，无优化， 运输成本高。 ( 2 ) 垃圾不能及时收运 现万春镇生活垃圾主要为混合收集，垃圾有时得不到及时清运，致使垃圾屋 内垃圾堆积发臭，蚊蝇滋生。 图3 4 垃圾未能及时收运 西南交通大学硕士研究生学位论文第18 页 3 2 农村生活垃圾收运系统构建原则 3 2 1 低成本 农村相对分散的居住方式决定了农村生活垃圾集中处理的成本远远高于城 市：垃圾桶、运输车等环卫设施人均配置数量要远远高于城市，另外交通成本高， 保洁员服务人口少( 乔茂先，2 0 1 0 ) 。而农村地区公共事业投入匮乏决定了农村 必须建立建设成本“省”和运行成本“低 的生活垃圾收运系统( 崔兆杰，2 0 0 6 ，) 。 在生活垃圾的全过程管理中，收运的费用约占了总费用的7 5 , - - 8 5 ( 聂永丰， 2 0 0 0 ) ，故垃圾运输路线优化是降低收运成本的重要途径之一；垃圾源头分类收 集可有效实现垃圾减量化和资源化，并能有效降低非厨余类垃圾收集频率，是实 现低成本收运系统的重要方式之一。 3 2 2 易操作 农村生活垃圾收运系统的易操作性主要指源头收集的操作简易程度，以及全 程管理方便性。操作简易性决定了一个收运系统的后期收运效率，如果操作性太 复杂，后期执行难度大，则此收运系统可行性差。 农村地区村民的教育程度相对城市地区较低，村民环境意识较低，另外农村 公共管理水平相对城市地区要低，环卫投入少，均要求农村生活垃圾收运系统须 简单易行、易管理，经济实用。 3 2 3 因地制宜 受地域经济文化发展水平的制约，不同农村地区的消费水平、消费习惯、垃 圾产生特征、环境特点均存在较大差异，不能通用一种垃圾收运模式。必须根据 当地环境、经济、地域特点，村民环境意识高低、末端处理设施状况，提出相宜 的收运模式。 如本次调查对象中，万兴乡经济消费水平较低，外购品少，生活垃圾主要以 厨余垃圾为主；产业主要以农业为主，农肥有巨大市场；地势变化较大，路网不 太发达，垃圾收集点未能有效覆盖全乡；随着新农村建设的推进，现零散的居住 格局将在不久的将来得到改变。故万兴乡垃圾收运系统优化中路线优化空间有 限，应主要以推进源头分类收集为主，利用当地农肥市场及环境容量，使占生活 垃圾近8 0 的厨余垃圾就地处理，从而减少垃圾收运量，降低收运频率。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 9 页 3 3 农村生活垃圾收运模式的建立 3 3 1 农村生活垃圾收集系统 农村生活垃圾的收集是指垃圾从产生源( 农户) 经村民或保洁人员投至垃圾 运输车清运点的过程。垃圾收集系统是垃圾收运系统中至关重要的一环，此过程 包括垃圾收集方式、收集容量和收集工具的确定。 ( 1 ) 垃圾收集方式 农村生活垃圾中种类众多，有果皮菜叶、剩菜剩饭等有机物，有灰土煤灰等 无机垃圾，塑料、金属等可回收物等。根据生活垃圾中各类垃圾在收集过程中是 否经人工处理按类别分开收集，将收集方式分为混合收集和分类收集两种。 混合收集操作简单，配套环卫设施少，投入低，但是根据相关研究( 王桂琴， 2 0 0 8 ) ，混合收集导致的资源浪费和环境污染最为严重；分类收集操作较复杂， 需对民众进行宣传教育，且需后续分类运输和处理，对全程管理要求较高，但垃 圾分类作为垃圾前端处理是实现垃圾减量化、资源化、无害化的关键( 管冬兴， 2 0 0 8 ) 。两种收集方式对比见表3 1 。 表3 1 混合收集和分类收集优缺点对比表 万兴乡和万春镇现主要的收集方式为混合收集，仅在小范围试行分类收集。 万兴乡曾在大湾村等村庄试行三化( 减量化、资源化、无害化) 分类，将垃圾分 为可回收垃圾、可降解垃圾、其他垃圾，将厨余、菜叶等有机垃圾分流出来堆肥。 万春镇正在罗家院子和红旗村试行垃圾分类，将垃圾分为可回收物、不可回收物、 有毒有害物三类。 ( 2 ) 收集方法 无论生活垃圾是混合收集还是分类收集，都需要通过一定的方法来实现。农 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 0 页 村地区环卫资金投入不足，环卫基本设施建设不足，收集方法较为单一，主要分 为以下几种： 保洁员上门收集：此收集方法常用于实现了生活垃圾收运市场化操作的农 村地区。农户将垃圾袋装后放在家门口或路边，由保洁公司的保洁员采用人力收 集车或电动收集车将垃圾按时收集至运输车路线上垃圾中转点。此种方法适用于 资金较充裕、人口密度相对较高、地形较平坦的农村地区。 农户自主收集：由农户自主将生活垃圾投入垃圾桶，垃圾可袋装或是用垃 圾桶装后直接倾倒至垃圾点。此收集方法通常适用于垃圾收运未能实现市场化操 作或市场化程度不高的、人口密度偏低、经济状况较落后的丘陵山地农村地区。 以上两种收集方式的结合：农户自主将垃圾投放至室外垃圾桶，再由保洁 员将垃圾桶垃圾转运到运输车路线旁的垃圾收集点。此种收集方法常用于路网相 对不发达已实行垃圾收运市场化操作的经济较发达山区。 目前万兴乡采用农户自主收收集方式，万春镇采用保洁员上门收集方式。 ( 3 ) 收集容器 农村生活垃圾收集容器是指盛放各类农村生活垃圾的专用或临时器具，包括 垃圾产生源和垃圾收集点的收集容器，见表3 2 。 表3 - 2 垃圾容器分类表 其中垃圾桶按材质不同，分为塑料、金属、复合材料等；按容量可分为小型、 中型和大型；按形状分为圆形、方形、不规则形状等：按密封性能又分为敞口式、 带盖式；按能否移动分为可移动式和固定式。 在农村地区，农户家里的收集容器通常包括垃圾袋、小型塑料垃圾桶，而在 收集点则通常是和垃圾运输车配套的可移动金属垃圾桶、固定式砖瓦结构垃圾屋 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 1 页 或垃圾池。 收集容器的选择需遵循以下几点：收集容器的容积既满足垃圾产量的需要， 也不能超过3 - 5 d 的储存期，以防垃圾腐败恶臭，滋生蚊蝇传播病菌；密闭以防 雨淋日晒，减少恶臭散发；同时需操作方便、经济耐用、外观简洁。 图3 - 5 垃圾桶图3 - 6 垃圾屋 ( 4 ) 收集机具 从垃圾产生源到垃圾收集点所用到的收集机具。受道路及地形限制，农村地 区收集机具较为简陋，常用的有小型汽车、电力三轮车、人力三轮车和手推三轮 车。电动三轮车及人力三轮车常用于地形较平缓的低丘平原地区，而在地形起伏 大的山区，常用手推三轮车。 3 3 2 农村生活垃圾收运模式 前面已提到，本文不涉及转运部分，仅研究垃圾从垃圾收集点到中转站( 或 填埋