闫 骏,王则武,周雨珺,张 纯
(1.中国环境保护产业协会,北京 100037;2.南京农业大学资源与环境科学学院,南京 210095)
我国农村生活垃圾的产生现状及处理模式
闫 骏1,王则武1,周雨珺2,张 纯1
(1.中国环境保护产业协会,北京 100037;2.南京农业大学资源与环境科学学院,南京 210095)
推进农村生活垃圾分类、收集与处理是建设整洁美丽新农村的迫切要求。我国典型农村地区生活垃圾产生量目前大多数在0.4kg/(人·d)左右,约是城市的1/3。垃圾中可堆肥的易腐垃圾约占60%,可回收的废品类约占20%。经过垃圾分拣分流后,最终需要处置的垃圾量不足垃圾收集总量的20%。“组保洁、村收集、镇转运、县(市)集中处置”的农村生活垃圾处理模式对许多农村地区仍有较大局限性,在农村生活垃圾分拣分流的基础上发展与有机农业或高效农业相结合的农村生活垃圾就地处理或资源化技术(如堆肥、沼气发酵、蚯蚓或昆虫幼虫处理)有较大推广应用价值。针对我国农村生活垃圾的产生特征与处理现状,提出了适应于农村地区的垃圾处理模式和管理政策。
农村生活垃圾;产生;分拣;处理;管理
与城市相比,农村因经济水平低、村民居住相对分散,加之以往生活垃圾中的厨余物主要用做饲料,有用成分被回收,故农村生活垃圾产生量少,对环境产生的影响也较小。因此,对农村生活垃圾的处理处置与管理一直未能被重视。近十多年来,伴随着我国经济特别是农村经济的快速发展,以及城镇化水平的提高,在我国经济相对发达的地区,生活垃圾产生量已迅速增加,而且组成成分日趋复杂,分散式的一家一户的就地消纳方式显然已经不能适应。由于农村垃圾管理远滞后于城市,加之缺乏与农村经济水平相适应的垃圾处理技术,导致农村垃圾弃置于河道、村前屋后的现象十分普遍。农村生活垃圾的随意倾倒,已经造成了严重的农村环境污染和生态破坏。因此,全面了解我国农村生活垃圾产生特征与处理现状、提出适用于农村地区的处理处置与资源化方法,对促进农村环境整治,建设村容整洁的新农村意义重大。
农村生活垃圾是指在农村区域的当地居民日常生活或者为日常生活提供服务的过程中产生的固体废弃物。包括厨余、秸秆、菜叶、包装袋、厕纸、烟头、纸盒、电池等。与城市生活垃圾相比,农村生活垃圾组分相对简单[1]。农村生活垃圾的产生量受季节、天气、居民的流动程度影响。一般而言,农村每家每户的生活垃圾组分大致相同,但是各组分所占比例受家庭条件、家庭结构等影响。农村生活垃圾整体的含水率比较低,易腐有机垃圾含量比较高,垃圾热值高于城市生活垃圾[2]。
有关村镇垃圾人均日产生量的各地报道有一定差异,总体上看,范围在0.35~0.4kg/(人·d)。例如,武攀峰等[3]和刘永德等[4]等对江苏太湖地区农村5个典型的行政村(每个行政村居民有800户左右,人口2600人左右)实地调查发现,生活垃圾人均产生率为0.17~0.30 kg/(人·d)。生活垃圾产生量的逐月波动率为30%左右,年最大波动率大于50%;各村人均垃圾产生率的差异也在50%以上。垃圾产生量出现峰值的月份:居民区为2月及7月;集贸市场区为4月及7月。这与蔬菜、果类消费的季节性变动及传统节庆(春节等)消费密切相关。程花[5]对南京郊县溧水、高淳两县的农村实地调查发现,居民平均产生的垃圾总量为0.42kg/(人·d),其中易腐有机垃圾的量为0.23kg/(人·d),占54.7%。丁逸宁等[6]对广东省中山市石军村、潮州市仙溪村、雷州市油河片村、揭阳市龙砂村、广西省桂林市平安村、江西省赣州市天花村的调查,发现所调查的广东、广西、江西等地农村生活垃圾产生量平均大约在0.38、0.16和0.41kg/(人·d)。赵光楠[7]以黑龙江省和广东省作为调查研究区,依照《农村生活污染控制技术规范》(HJ574-2010)要求,将农户按人均年收入高、中、低的水平进行分类,发现经济条件高的农村地区,垃圾产生量约为0.58kg/(人·d),经济条件中等水平和低等水平的农户垃圾产量分别为0.43kg/(人·d)和0.345kg/(人·d)。根据研究组在农村地区的实地勘察和较长时间跟踪调查的结果,我国典型农村地区的生活垃圾产生量多数在0.35~0.4kg/(人·d),约占城市垃圾人均日产生量的1/3。值得指出的是,随着我国农村城镇化水平的提高,农村生活垃圾产生量也有明显增加。例如有报道在许多村镇生活垃圾产生量已高达0.8~1.0kg/(人·d)[8],已逐渐逼近城市居民日产生垃圾量水平。
农村垃圾组成各地差异较大,这与当地的生活习惯、经济水平、产业和能源结构等密切相关[7、9],总体上,易腐有机垃圾在60%左右。例如,江苏地区易腐有机垃圾约占56%,以塑料和纸类为主的废品占15%~30%,但纸类中不可回收的卫生纸约占废品量的80%[3、4、5]。广东地区的生活垃圾中可降解垃圾占垃圾总量的78.9%,广西和江西地区则分别为67.5%和59%[6],北方地区的可生化降解类垃圾(厨余、果皮、植物残余等)占到30%~60%。
从以上分析可看出,农村垃圾中可进行堆肥的易腐有机垃圾和可回收的废品占垃圾总量的75%~90%,平均可达到80%以上,真正需要填埋或焚烧处理的垃圾不足20%。
为有效处理农村生活垃圾,目前许多省市采用“户分类、村收集、镇转运、县(市)处置”或“户收集、村集中、镇转运、县处理”或“组保洁、村收集、镇转运、县(市)集中处置”的处理模式,在较短时间内解决部分农村生活垃圾的问题上取得了较好的效果。例如,广东省从编制规划、提高处理率、建转运站、建收集点、净化城镇、清洁乡村等6方面提出了具体目标,要用3年时间实现全省城乡垃圾收集、运输、处理全覆盖。确保各自然村建成1个以上生活垃圾收集点,实现“一村一点”,珠三角所有县(市)至少建成一座以上生活垃圾无害化填埋场或焚烧厂,广东省生活垃圾无害化处理率达80%以上;到2013年底,广东全省各建制镇建成一座以上生活垃圾转运站,实现“一镇一站”,全省各县(市)至少建成一座以上生活垃圾卫生填埋场或焚烧厂,实现一县一厂,全省生活垃圾无害化处理率达85%以上。县市处理方式主要是垃圾填埋、垃圾焚烧,也有个别的采用堆肥处理。
然而上述现行的农村生活垃圾处理模式只适合距离乡镇较近的农村生活垃圾收运处理,尤其适合中国城镇化程度较高的农村地区。存在的主要问题是:1)垃圾运至城市,大大增加了城市垃圾处理的压力;2)农村经济条件相对较差,居住远不如城市集中,垃圾的收集、运输成本较高,在许多城镇化水平较低的村镇不具可行性;3)农村有机农业或高效农业本身需要大量有机肥的投入,而垃圾中占主要成分的有机组分是可有效开发成农业用肥或转化成农村能源甚至转化为生物蛋白发展高效养殖业的,显然这部分资源并没有得到很好利用。
如前所述,做好分拣分流后,真正需要填埋或焚烧等处置的垃圾不足20%。因此,对农村生活垃圾做好收集分拣分流工作,继而对垃圾有机组分进行无害化处理和就地资源化利用,并最大限度地产生经济效益,能较好解决农村生活垃圾处理问题,并实现长效运行。
在“十五”期间,武攀峰等[3]针对江苏太湖地区农村的实际情况,研究和总结了农村生活垃圾的四种分拣分流模式(见下图)。
四种农村生活垃圾分拣分流模式图
研究发现,采取村民混合投弃(不改变其原有的垃圾投弃习惯),专人收集,当天由人工分拣分流、易腐垃圾快速堆肥的处理模式二,获得的效果较好[3、4]。其突出优点是,易于实施,垃圾当天分拣不会腐败,废品出售所得为收集人员所有,分拣的有机垃圾可就地堆肥发酵处理作为有机肥。对于山区或居住分散的农村地区,宜采用模式二和模式四等不需要转运的处理模式。
采用模式四对我国农村生活垃圾源头分拣分类,并资源化利用的成功案例较为少见。但在我国县城城区采用模式四最为成功的案例当属被誉为“横县样本”的广西南宁横县[10]。1993年,经原国家教委和广西壮族自治区教育厅推荐,菲律宾国际乡村改造学院(IIRR)与横县签订协议,在横县推行“旨在提高农民的生存技能和基本素质”的“平民教育”。 当时正受垃圾处理困扰的环保部门找到IIRR项目组,求教菲律宾的垃圾处理经验。最终,他们将垃圾处理工作纳入合作范围,并于2000年正式启动了这一项目,随后进一步获得美国洛克菲勒兄弟基金会支持。横县推行的生活垃圾资源化综合管理项目包含宣传教育、垃圾分类实施、实施堆肥处理,以及堆肥在农业上的应用(有机农业生产)四部分,其中的关键环节在于分类。从2000年9月到2004年6月,分类工作覆盖全县8400多户居民,分类正确率达95%上,生活垃圾分类收集取得突破性进展。分类出来的易腐垃圾进入垃圾堆肥场,堆肥产品变成优质有机肥被应用于茉莉花种植和果园。不可堆肥也不可回收利用的玻璃灰渣等不到两成,收集后集中填埋。13年来,横县居民垃圾分类收集率保持在70%以上,垃圾分类指导小组仍坚持每天上门抽检,帮助居民正确进行垃圾分类。广西横县经过十年探索,逐步建立完善覆盖城区的垃圾分类、收集及处理系统,八成垃圾实现循环利用,实现了环境效益、经济效益、社会效益[11]全面获利。这一模式对于那些已经或正在城镇化的农村很有借鉴意义,其主要经验是坚持不懈地培养居民垃圾分类意识、建设强有力的监管队伍和健全的管理政策、有配套的资金和技术支持。
虽然在农村地区推行垃圾源头分拣分类似乎有很多困难,但在我国经济相对发达的农村地区,仍有较好的条件。例如,1)村民保持有较好的废旧物资回收习惯;2)对村民实现源头垃圾分类进行少量的物质(如对分类较好的村民赠以化肥、洗涤用品、衣物等进行鼓励引导)和精神的鼓励可起到良好作用;3)村民居住相对分散,人口密度较低,倾倒出的垃圾归属相对明晰,易于划分责任。一旦垃圾实现了分类分流并配套后续的处理与资源化措施,村镇垃圾处理的难题也必然得到有效化解。
目前适合农村地区的经分拣分流后获得的易腐有机垃圾就地资源化途径主要为好氧堆肥后做有机肥料、厌氧发酵转变为农村沼气能源等。环保部于2010年出台了行业标准《农村生活污染控制技术规范》(HJ574-2010)对其资源化过程污染控制加以指导。虽然目前农村生活垃圾高温好氧堆肥仍普遍存在卫生条件相对较差、恶臭难以控制、机械化程度较低的缺陷,但合理采用静态堆强制抽风与鼓风相结合的机械通风堆肥方式、覆膜抑制臭气等措施,对于聚居程度相对高,垃圾产生量较大的农村地区仍是一个垃圾集中处理与资源化的重要方式。由于农村生活垃圾即产即分拣或当日收集当日分拣,堆肥产物几乎没有有害物质,可作为高品质的有机肥就近应用于经济作物和农田。
由于农村垃圾日产生量并不多(如1000人的规模,每天产生的可堆肥的有机垃圾不足300kg),规模效应差;而用做可实现有机垃圾热值转变的衍生燃料(如炭棒),涉及工厂化作业,需要较大设备投入,有较高的技术要求,也需要垃圾的产生量有一定规模,否则难以产生效益,对农村地区的适用性相对较低。相比之下,采用农村小型户用沼气池或联户沼气池处理分拣后获得的有机垃圾则有较高的可行性,一是操作简单,维护管理相对方便,有机垃圾入池前预先堆沤或铡碎简单处理后即可直接入池;二是卫生条件好,处理快捷,由于厌氧发酵处于密闭状态,因此,卫生条件好;三是垃圾实现了资源化利用,沼气可作为农村能源,沼液、沼渣是高效有机肥料,可用于有机农业或高效农业[10]。
尽管如此,目前现有的农村生活垃圾处理与资源化技术仍存在难以突破的共性问题:即这些方法或途径仍然需要政府、集体或村民的资金投入以维持垃圾收运和处理的运行成本。一旦没有这些资金投入或没有政府部门的项目支持,就很难长久运行。因此,根据当地农村的特点,除在上述处理技术中筛选适合的技术外,进一步开发适合农村的、有较高经济效益的生活垃圾资源化新技术仍十分必要,对推动生活垃圾处理的长效运行无疑具有极大的价值。
采用蚯蚓处理可能是对分拣后的农村有机垃圾进行处理的一个较好方法[11]。蚯蚓以有机垃圾为食,鲜蚯蚓含蛋白质8.5%~10.19%。从营养标准看,蚯蚓鲜体与牛肉、鸡蛋是等价的,蚯蚓蛋白质可以替代鱼粉饲养禽畜。蚯蚓可将50%的有机垃圾以能量的方式消耗或转化储存成自身营养体,余下的50%左右以粪便形式排出。蚯蚓粪富含腐植酸,能缓慢分解土壤中难溶的矿物质,维持植物的均衡营养。其中还含有一些植物生长素等物质,能促进植物增产。而且蚯蚓粪无臭,具有抗病功效,是一种价值很高的有机肥料,其肥效高于堆肥产品[12]。进口的高尔夫球场专用肥价格约为3000元/吨,经检测主要成分是蚯蚓粪。蚯蚓处理既适合较大规模的垃圾集中处理,也适合一家一户的处理。蚯蚓可用来饲喂家禽和养殖水产品(如甲鱼、黄鳝等等),蚯蚓粪可用来养花和农户做高端有机肥料。
此外,采用昆虫幼虫处理有机废物,也是近年来发展的一个新方法,在我国和东南亚国家有一定的实践[13,14,15]。主要采用双翅目纲的蝇类幼虫(maggot,也称为蝇蛆),如大头金蝇、家蝇、果蝇等等,也有采用黄粉虫处理。一般按待处理的易腐有机垃圾(如厨余)重量的万分之六接种蝇卵,如1吨待处理垃圾接种0.6kg卵即可。卵迅速孵化成幼虫,幼虫啃食垃圾并频繁蠕动,在垃圾中快速生长,一般4天左右,幼虫成熟即可收获。据报道,幼虫收获率可达到接卵处理前垃圾重量的10%~20%,如1吨餐厨垃圾可收获100~200kg鲜幼虫,产生无臭的残渣约250kg。该方法的优点是:处理时间短(只需要4~6天);垃圾减量在70%以上;每吨生活有机垃圾可收获大量新鲜昆虫蛋白,烘干后的昆虫蛋白市场价高达2万元/吨[16];余下残渣为无臭并有抗病功能的生物有机肥,可作为有机农业的优质肥料。垃圾全部实现资源化利用,同时促进高效养殖业和种植业的发展,经济效益明显提高。该方法不但有利于促进有机种植业的发展,也可带动生态鸡养殖业。既可实现垃圾集中规模化处理也可实现农户分散处理,是一个值得推广和尝试的新途径。
农村生活垃圾的处理模式问题,除技术因素和亟待提高村民的环保意识外,很大部分还与管理政策相关。责任主体的确定、激励机制、考评方法、经济政策、技术规范、长效运行机制等仍是农村生活垃圾管理与处理的一个薄弱环节。目前存在的问题主要有农村财政投入不足、收运体系缺乏系统规划和统一标准、收运队伍建设不健全、转运站配套不足、建设标准低、垃圾无害化处理场建设和运营能力低、分散式处理技术比较匮缺等。因此,需要进一步加强资金投入和强化配套管理政策。包括:
(1)需加大农村财政投入。我国许多农村垃圾收集处于无管理部门、无经费投入、无保洁队伍的状况,乱丢乱放现象非常普遍。大部分农村未实现垃圾分拣分流收集和有效处置或资源化。部分农村收集的生活垃圾仅集中堆放在距离村、镇不远的简易堆放场,散发恶臭,严重恶化了农村环境。财政投入不足使得农村生活垃圾收运系统建设、运营资金、垃圾处理设施严重不足,尤其是乡镇一级存在较大的资金缺口。我国对城市垃圾处理相对投入较多,有相对完善的管理系统,当地财政有稳定的资金投入,但农村地区则比较匮缺。全社会应该同步享受我国改革开放以来所取得的巨大经济成就和“红利”,因此要加大对农村生活垃圾收集、运营、处理的资金投入。
(2)进一步完善以政府为主导的管理机制。与城市相比农村生活垃圾的问题受关注程度相对较低,农村生活垃圾的管理工作并未纳入公共服务体系中,多数镇、村没有建立专门的管理机构,缺少专职管理人员,保洁力量缺口较大,村民垃圾分类意识不强。因此,需要建立以政府为主导的农村生活垃圾管理机制。将政府生活垃圾管理职能向农村延伸,建立城乡一体化的生活垃圾管理服务体系和基础设施体系;实行属地管理、分级负责,各镇(街)对辖区城乡生活垃圾日常管理负总责;制定环境卫生工作制度,实施制度化、常态化的环境卫生作业制度,实现农村生活垃圾日产日清;对垃圾分拣分流工作成绩突出的村民和村镇采取奖励制度(如奖励日常生活用品、免费提供优质的垃圾有机肥料)并与各级部门的考核挂钩。
(3)以县(市)为单位,合理规划布局,实现连片治理收运全覆盖。编制各自行政辖区范围内的城乡生活垃圾收运处理设施总规划,合理布局生活垃圾收运处理设施,以聚居程度高的乡镇建设垃圾集中处理场并不断扩大服务辐射范围,连片治理。统筹安排农村生活垃圾收运和处理设施的规模、布局和用地,并纳入土地利用总体规划、城市总体规划和近期建设规划。把农村生活垃圾收运处理设施建设用地,优先纳入土地利用年度计划和建设用地供应计划,确保设施建设用地的供应。由于农村生活垃圾处理设施规模相对较小,宜依法简化项目前期审批程序,提高设施建设效率。
(4)支持与农村高效农业结合紧密的农村生活垃圾处理新技术的推广应用。在资金投入、技术指导、产品销售等各个环节对适合规模化处理又适合一家一户或联户垃圾生态处理新技术的应用与示范进行支持和倾斜,结合当地农村实际,使垃圾最大限度地实现资源化利用。
(5)加快建设城乡统筹农村环境保护技术推广平台,为实现中国城乡经济社会的统筹发展,加强生态环境保护,缓解城乡差距加大、城乡结合部环境恶化,建议设立城乡统筹农村生活垃圾处理产业联盟,设立城乡统筹农村垃圾处理工程中心。为我国城乡统筹发展、城乡生态环境保护,为全面实现村容整洁、美丽新农村提供科技支撑。
[1] 徐礼来,崔胜辉,闫祯,等.城市生活垃圾产生预测的核心问题探讨[J].环境科学与技术,2013,(2):184-189.
[2] 李国刚,曹杰山,汪志国.我国城市生活垃圾处理处置的现状与问题[J].环境保护,2002,04:35-38.
[3] 武攀风,崔春红,周立祥,等.农村经济相对发达地区生活垃圾的产生特征与管理模式初探—以太湖地区农村为例[J].农业环境科学学报,2006,25(1):237-243.
[4] 刘永德,何品晶,劭立明,等.太湖流域农村生活垃圾产生特征及其影响因素[J].农业环境科学学报,2005,24(3):533-537.
[5] 程花.南京郊县农村生活垃圾分类收集及资源化的初步研究[D].南京农业大学,2013.
[6] 丁逸宁,何国伟,容素玲,等.农村生活垃圾的处理与处置对策研究[J].广东农业科学,2011,(17):136-143.
[7] 赵光楠,吴德东.中国农村生活垃圾处理模式研究[J].环境科学与管理,2013,38(2):107-111.
[8] 满国红,任飞荣.辽宁省乡镇及农村居民生活垃圾现状调查[J].环境卫生工程,2013, 21(1):44-45.
[9] 张立秋,张英民,张朝升,等.农村生活垃圾处理现状及污染防治技术[J].现代化农业, 2013,1:47-50.
[10] 张金土,朱良德.积极发展农村沼气工程[J].环境污染与防治,1991,05:43-44.
[11] 王丹丹,李辉信,胡锋,等. 蚯蚓处理城市生活垃圾的现状与趋势[J].江苏农业科学,2005,(4):4-8.
[12] 胡艳霞,孙振钧,程文玲.蚯蚓养殖及蚓粪对植物土传病害抑制作用的研究进展[J].应用生态学报,2003,14(2):296-300.
[13] 胡新军.利用大头金蝇幼虫生物转化餐厨垃圾的研究[D].中山大学,2012.
[14] 郑朝成.城市污泥的微生物-蝇蛆联合转化及其机制[D].南京农业大学,2012.
[15] Myers H M,Tomberlin J K,Lambert B D et al. Development of black soldier fly (Diptera: Stratiomyidae)larvae fed dairy manure[J]. Environ Entomol 2008,37:11-15.
[16] 孙冰,任宝波.蝇蛆养殖的价值与前景分析[J].养殖技术顾问,2007,12:14-15.
Generation Status and Treatment Mode of Rural Domestic Refuse in China
YAN Jun, WANG Ze-wu, ZHOU Yu-jun, ZHANG Chun
X705
A
1006-5377(2014)12-0049-05