不同地区村镇与对应城市的生活垃圾组成同样存在差异,对比情况如表 2 所示。各地区村镇生活垃圾组成相差较大,相同行政区域城市与村镇生活垃圾组分差异相对略小。村镇生活垃圾中,厨余组分、玻璃、金属及灰土砖瓦陶瓷类惰性组分的占比高于城市生活垃圾;中东部沿海经济发达区域的村镇地区,其纸类、橡塑类及纺织类的组分占比接近甚至高于其在城市生活垃圾中的占比;边陲地区如海南、西藏等,因特殊的地理气候条件,村镇生活垃圾的组成特点独特,其中西藏地区由于特有的生态环境、人文环境和社会经济发展特点,具有独属于该区域的城市、村镇生活垃圾组成的特点。
除了以上产量、组成等特征外,村镇生活垃圾平均容重为256.25 kg/m3,垃圾湿基低位热值平均值为3611 kJ/kg(北方村镇生活垃圾热值高于南方地区),有机质含量可达(49.04±10.49)wt%,碳氮比为43:1,碳磷比为144:1。村镇生活垃圾重金属Hg、Pb、Cd、Cr、Cu、Zn 含量分别为(0.74±0.48)、(21.80±17.61)、(3.36±11.01)、(108.63±84.01)、(36.83±10.91) 、(80.09±42.24)mg/kg,与国内相关标准相比Cd、Hg超标。
综上可知,我国村镇生活垃圾具有极强的地域性、明显的分散性,且区别于其各自对应的城市生活垃圾。若机械地将城市生活垃圾的管理方式、处理技术手段用于村镇生活垃圾不是最佳方式,应充分考虑村镇生活垃圾的特点对其进行处理。
2 中国村镇生活垃圾处理现状
2.1村镇生活垃圾的收运及分类回收现状
2.1.1村镇生活垃圾的收运现状
村镇生活垃圾收运系统由收集、清运、转运环节构成,收集和中转运输部分构成了生活垃圾的转运系统。现有的转运系统模式有直运模式、中转模式及组合模式,表 3 中列出了各转运模式的特点及部分运行地区。
对于村镇生活垃圾转运模式的选择,除了结合县市自身特点,综合考虑地域范围、人口分布、垃圾量以及交通情况等在内的因素外,还需做全面的经济指标测算(建设投资及运行成本等)。混合处理生活垃圾的前提下,集中处理县级及以上行政区范围的生活垃圾虽有利于控制环境影响,但运输和转运费用过高;对于垃圾密度低或经济承受力弱的区域,高成本的投入、运行及维护不利于村镇生活垃圾处理技术的推广。村镇县组合处理模式虽可有效协调处理过程中环境与经济影响,但技术路线仍需提升优化。
各地村镇生活垃圾转运方式不尽相同,以上海为例,上海市郊镇区垃圾收集点(站)的设置类型和指标要求等与市区基本一致,参照上海市地方标准执行,市郊村镇已建成生活垃圾收运系统,村庄垃圾全部实现清运;同时新型模式也有提出,如一种新型的城乡一体化收运模式,配套采用“就地消化垃圾+外运垃圾”处理方式、“分散+集中处理半径”转运方式,流程见图 3,该模式在实现村镇生活垃圾城乡一体化收运的基础上,将各方消耗及对环境的危害降到最低。
2.1.2村镇生活垃圾的分类回收现状
现阶段我国村镇生活垃圾终端处理手段主要为简易焚烧和简单填埋,较低的垃圾分类水平导致末端处理效果不佳。王涛等经过取样调研分析得知,江西省赣州市东江源区农村生活垃圾以厨余类垃圾为主(占垃圾≥60wt%,主要成分为有机垃圾),混合垃圾平均热值为2329 kJ/kg,不适合直接焚烧处理,需对其分类之后再集中处理;周宁县面临着同样的问题,生活垃圾可焚烧成分(木屑、塑像、纺织品和纸类)约占13 wt%,厨余、果皮等腐殖性有机物成分约占21 wt%,县城现阶段焖烧炉垃圾焚烧的效果并不理想。
戴迎春调研分析得知:上海城镇一体型村镇与市区生活垃圾组成相近,上海市垃圾分类工作的四分类标准适用于村镇。调查村镇住户环保意识较强、垃圾分类参与意愿较高。可设立湿垃圾处置设施,减少外运量就地处理;沈文玺等通过走访浙江省安吉县12 个村镇发现,当地居民虽环保认知程度较高,但受主客观因素的影响,日常生活垃圾循环利用的人数极为有限。因此提出在现有的管控机制上,加大网络媒体等宣传力度,就妨碍因素针对性进行解决,以期居民可自主参与垃圾减量化,建议鼓励非政府组织机构参与垃圾减量处理工作。
对长沙及周边农村地区生活垃圾分类成效和经济效益的分析:源头二次分类、一次分类分别可减少85.9 wt%与38.89 wt%的有机垃圾,源头二次分类方式优于源头一次分类方式,分类投放收集后的二次分类使终端处理的垃圾量减小30 wt%以上。结合存在的问题及现状可知,加强村镇住户的环保意识迫在眉睫,针对垃圾分类要加强宣传及科普力度,协调各方组织机构加强村镇生活垃圾的分类,加强回收及后续终端处理。
2.2村镇生活垃圾现阶段的处理模式及处置方式
2.2.1村镇生活垃圾的处理模式
目前,我国应用的村镇生活垃圾处理模式大体分为3 类:城乡一体化、城乡协同以及城乡分别处理。
城乡一体化处理模式即集中处理,表现为“村收集、镇运输、县处理”,也称为“全集中”模式,在县一级设施处理处置收集的村镇垃圾,焚烧或填埋是主要的终端处理手段,城乡协同处理模式在县、镇和村同时建有生活垃圾处理设施,生活垃圾分类后分别在县、镇和村进行处理处置。城乡分别处理模式则是县、镇和村分别建有完全独立或半独立的设施进行生活垃圾的处理,其中完全独立处理的方式即是“全分散”模式。3 种处理模式物流特征及各级政区处理功能如表 4 所示。
城乡分别处理模式中的“全分散”模式可实现生活垃圾收集和就地处理的直接衔接,成本低适用于远郊及偏远村镇,但因处理规模有限一般难达到无害化处理标准。对于城乡一体处理模式存在的缺陷已有大量文献分析,问题之一集中在村镇生活垃圾中可降解组分(厨余垃圾及农林废弃物等)的回收利用上,厨余垃圾及农林废弃物等可就近处理,而城乡一体化处理模式则将可降解组分长途运输到某一聚集点后再进行处置,过程中难免造成资源浪费及二次污染,不利于实现低成本低污染低能耗处理村镇生活垃圾;出于集中处理对收运条件、成本的高要求,对经济欠发达的农村而言具有不小的局限性。综合考虑环境、管理和经济投入,农村生活垃圾处理的重点集中在镇级行政单位更为合理。
2.2.2村镇生活垃圾的处理处置方式
目前我国多数村镇对垃圾定期收集、清运,但过程仍有待规范。东西部地区垃圾非规范化处理的村镇分别占20.83%和45.24%,东北地区未规范化处理村镇的比例更是高达87.5%。资金紧缺、收运成本高、管理体系不完善等原因导致现阶段就地简易填埋、露天焚烧等非正规化方式仍是处理处置垃圾的主流手段,同时城乡转嫁型垃圾也给村镇生活垃圾的终端处理方式带来一定的挑战。
针对现阶段处理模式及管理方式手段存在的问题,各地机构学者提出了不同的解决方案:
辽阳市村镇生活垃圾治理体系包括生活垃圾分拣投放系统、生活垃圾收集系统、生活垃圾转运系统和生活垃圾处理系统。从当地村镇生活垃圾的特点出发,结合环境卫生设施布局,提出构建“一心,七片、多点”的村镇生活垃圾治理体系结构。
基于我国村镇生活垃圾组成的特点,何品晶等提出了“分类分散处理与集中处置结合”的技术路线,总量60%~80%(wt)的垃圾可就地处理,以此降低处理总成本、提高无害化水平。加速推进我国村镇生活垃圾处理技术规范化,推广全过程专业化运营模式,加强垃圾处理过程物流管理等。
侯世游认为村镇生活垃圾处理应充分利用环境巨大的自净能力,就近最大量分类处理垃圾,将需要集中收运处理的垃圾量降到最低点,最大程度降低村镇生活垃圾处理的费用。提出了村镇生活垃圾三次分化处理的处理模式:第一级分化-村镇居民生活垃圾成分的分类收集与处理;第二级分化-专门处理大规模和成分单一的垃圾,分化对象主要为乡镇街道、大规模养殖场和乡村各类型企业;第三级分化-根据有机垃圾的特点进行针对性处理。高意等结合陕西省隆坊镇现状特点,提出了村镇处理结合,以村级单位初步处理达到垃圾的减量化、资源化,再通过镇级单位处理实现无害化处理。
村镇生活垃圾的终端处理方式,有关于生物及热转化等处理技术的研究。
李世贵等以湖南省长沙县和安徽省巢湖市等地近郊农村的可降解类生活垃圾为实验对象,制作出有机质含量高于国标的有机肥,提出将就地处理手段结合转运处理模式作为我国南方农村生活垃圾处理的潜在性方式;李志龙等选取来自12 个省市(包括东部4 个省市、中部4 个省、西部2 个省市及东北2 个省)的36 个村镇的生活垃圾进行分析,结果表明只有Hg 和Cd 含量超标,村镇生活垃圾具有很好的堆肥潜力;周文敏采用静态厌氧快速稳定技术研究了村镇生活垃圾的厌氧填埋,探究了复合填料层对生活垃圾渗滤液中的挥发性脂肪酸(VFA)的缓冲效能,研究结果证实静态厌氧快速稳定技术可用于村镇生活垃圾填埋。
冯庆革等提出一种水泥窑协同处置新模式,将村镇生活垃圾处理后随三次风直接喷入分解炉,在80 t/d 的掺烧范围内,村镇生活垃圾对水泥窑工况、水泥熟料品质以及窑尾污染物排放的影响不明显,可以实现生活垃圾的减量化、无害化及资源化;韦超等通过回转窑对福建村镇垃圾进行热解气化处理,在过量空气系数为0.4、空气预热温度为500 ℃的实验条件下,热解气化效率达到最大值、焦油产量最小、底渣和飞灰中重金属及二噁英含量均低于国家排放标准。
我国大部分地区村镇垃圾量小、分散,决定了其处理技术及设施投入不能过大、运行维护不能复杂。在环保标准愈发严格的形势下,村镇垃圾的处理不能采用城市大规模垃圾焚烧技术。垃圾焚烧技术投入大、运行维护复杂、成本高。成熟的垃圾焚烧技术一般适合800 t/d 的处理量,即使考虑技术发展与适应性降低规模,处理量也在500 t/d 左右,否则单位垃圾的处理成本高,难以承受。热解气化技术是在缺氧还原气氛中将大分子的化合物裂解生成小分子的过程,烟气处理系统较简略,二噁英、脱硝处理过程大幅度简化,硫化物、氯化物的腐蚀及处理相对简单,具有小规模处理的技术特色与优势,因此在严格环保要求下,进行小中规模的生活垃圾处理具有成本上的显著优势。此外,我国现行的村镇生活垃圾收运体系、处理模式、处置方式均较为单一,缺少针对区域特色设立的独有体系,加之居民环保意识有待提高、各组织机构发挥作用有限,对于村镇生活垃圾处理,包括收运、处理、管理均有很大的提升空间。
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