西湖水上园林废弃物的资源化利用

于 薇 张 征 张 波 孙 坚

（杭州市西湖水域管理处 浙江杭州 310002）

引言

园林废弃物通常主要是指在园林种植的过程中，绿化植物因生长阶段自然凋落或因养护过程中因人工修剪所产生的残枝、落叶、草坪修剪物、落花、树木与灌木修剪物，以及其他植物性的有机混合物，园林废弃物的主要成分包含木质纤维素、脂质类等组成物质。园林废弃物具有来源一般较为单一、成分较为简单、通常容易收集等特点，因为其通常含有较为丰富的有机物等营养成分，因此园林废弃物也被人们视作一种“被放错位置的可再生资源”。

1 国内园林废弃物的处理现状

国外像美国、加拿大等发达国家在园林废弃物的处置和资源化利用方面已经有了一定的积累和经验，美国用园林废弃物用作再生土生产、堆肥的原料，最终用于城市的绿化用土和土壤改良[1]。而国内对园林废弃物的研究利用起步较晚，大多数城市对城市园林绿化废弃物的处理方式仍主要采用传统方法，即大部分的园林废弃物外运至垃圾场填埋，小部分与生活垃圾混合后焚烧[2]。

早在2007 年，我国住建部就发布了《关于建设节约型城市园林绿化的意见》，意见中明确提出了“鼓励通过堆肥、发展生物质燃料、有机营养基质和深加工等方式处理修剪的树枝，减少占用垃圾填埋库容，实现循环利用。”在十一五、十二五期间，北京、广州、上海、武汉等地陆续积极推进园林废弃物的循环利用，尝试将园林绿化废弃物从城市垃圾中分离出来，由园林绿化部门进行一个集中的消纳处理，以有机肥等形式实现对园林废弃物的资源化利用。但是从总体来看，我国园林废弃物的资源化处理利用主要集中在大城市进行试点，而在中小城市的覆盖面并不大。同时，我国的园林废弃物的利用形式也较为单一，因此资源化利用率也较低。园林废弃物的资源化利用，与当下建设节约型生态城市的理念不谋而合，有助于资源可持续利用充分实现和生态环境保护技术的发展，因此对于提升改善城乡生态环境、创造生态价值和经济价值意义重大。

2 现有的园林废弃物资源化利用方式

2.1 堆制有机肥

利用园林废弃物生产有机肥，就是将园林绿化中产生的各类树枝、落叶等废弃物统一经收集、粉碎处理后，进行有氧发酵，产生有机肥料[3]。有机堆肥是目前国内外最常见的处理工艺，该工艺能有效的降解园林废弃物中的纤维素、多糖和木质素等物质，最终发酵产生的堆肥产品不仅能有效的提高土壤的肥力、改善土壤物理结构，还能在第一程度上降低或缓解土壤板结、保水透气能力下降等问题。堆肥处理的工艺的优势较为明显，发展趋势也较为良好，但其在堆制过程中发酵周期长、用地面积大、生产成本高等问题仍亟待解决。

2.2 有机基质

园林废弃物经粉碎、充分的发酵和腐熟后的产品，含有较高的有机质和矿物质，因此可用于生产基质材料，适用于花卉培养、苗木种植和农业生产等领域。因为生产的有机基质疏松、透气性强，具有较强的保水性、保肥能力及较高的稳定性，适合绿化植物生长，可以作为土壤改良剂、栽培基质等。国内多家花卉生产企业进行试点应用，从最终的使用结果来看，应用园林废弃物生产的有机基质具有较好的推广示范作用。

2.3 有机覆盖物

园林废弃物经收集、粉碎、加工后产生的有机物质，也可用作于地表的覆盖，并且具有较高的生态效益和经济收益。经加工处理产生的有机覆盖物，目前主要有两种主流应用模式：一种是将园林废弃物进行加工、粉碎、堆腐、发酵，最终变成粉状基质；而另一种是把较为粗大的枝条和枝干直接进行加工粉碎，然后再经矿物染色加工后，变成彩色块状颗粒。

2.4 生物质能源

近几年，人类对新能源需求日益增加，新兴的清洁能源生物质能一经面世就广受到人们的重视和追捧。在我国的城市和郊区，每年能产生约数亿吨的园林绿化和农业有废弃物，可以料想发展生物质能潜力巨大。

3 西湖水上园林废弃物现状

3.1 来源

西湖位于浙江省杭州市。西湖的南北长3.3 千米、东西长2.8 千米，汇水面积达21.22 平方公里，蓄水总量约有1450 万立方米，是世界闻名遐迩的风景名胜区。西湖的水质治理经历了环湖截污、引水治理、底泥疏浚等不同阶段，开始进入到水生态修复的高级阶段。近年来，随着国家“十一五”、“十二五”水专项在西湖内相继实施了北里湖生态修复示范工程、钱塘江引水高效降氮示范工程、西湖湖西水域水生植物群落优化示范工程，西湖水质有了一定的改善，局部水域的复合水生植物群落结构也已逐渐形成。随着西湖内水生植物群落的逐渐恢复，沉水植被扩繁逐步趋于稳定，西湖内沉水植物的总面积也已达到了31.7 万平方米，但同时也产生了大量的园林废弃物。西湖内园林废弃物的产生主要源自于以下三个途径：

（1）沉水植物。沉水植物自然更替或被机械、人为打断后会漂浮湖面。西湖采用栽植水草等生物方法逐步修复西湖的生态环境，进而提升西湖的水质。因此，分区块种植了大量的沉水植物，包括菹草、苦草、狐尾藻、金鱼藻、微齿眼子菜等。这些沉水植物是西湖水上园林废弃物的主要来源：在夏季等生长旺盛时节，会对这些水生植物进行人工的收割、清理、打捞，如果不及时，这些水生植物不仅会影响其他水生生物的生存空间，还会产生二次污染；被西湖内食草性鱼类咬断的水草会漂出水面；过往船舶螺旋桨会割断或带起部分水草。

（2）以荷花为主的挺水植物。西湖内主要荷区面积逾142 亩，分布在岳湖、外湖、北里湖、西里湖和小南湖等湖区。产生的园林废弃物主要为日常管养中产生清理的残枝败叶，以及生长期结束后对残荷的收割。

（3）沿湖种植的植物。西湖的环湖一圈种植了大量的树木、草坪等园林植物，这些园林植物在自然生长的阶段以及在日常的剪修枝条等养护过程中也会产生大量的枯枝落叶等，这些园林废弃物也会飘落入湖。

近年来，西湖内产生的园林废弃物已逾1200吨。随着水生态修复工作的逐步推进，西湖水上园林废弃物的产量必将逐年增加，届时西湖将面临园林废弃物处置的难题。

3.2 湖面保洁机制

西湖水体的保洁是集中打捞和日常管理相结合的原则，由湖面清卫保洁人员对各湖区采用分区块、分班次的模式对西湖水域水面的漂浮垃圾、浮萍、水草等进行不间断的巡回打捞。在夏季高温期间及小长假等旅游旺季等，加派清卫船舶和清卫人员，加大对重点区域的保洁频次。每年的6-9 月是沉水植物的生长旺季，日均出动湖面清卫保洁人员28 人次、清卫保洁船舶20 余艘。2020 年7 月的日均打捞量已逾4000 公斤，若碰上台风等异常天气，加上从附近山上随降雨冲入湖中的枯枝等垃圾量，整体的打捞量将更加可观。

3.3 传统处置模式

目前，西湖内的园林废弃物的出路主要为清卫保洁打捞、沥干后委托外单位定期外运。这种外运的处置方式存在一系列的问题：

（1）堆放占地大。打捞上岸的水草一般含水量都较高，在统一外运前需要进行沥干处置；

（2）堆积易腐败。尤其是在夏季或温度较高的时期，水草等易腐垃圾清运不及时会产生恶臭味，对环境造成不良影响；

（3）运输不宜。水生植物体积较大、含水量较高，因此运输不易，需要花费大量的人工和车辆成本；

（4）费用高。随着园林废弃物产量的逐年增加，其外运费用也会逐年递增。

在注重生态环境保护的当今，势必要求寻找一条资源化利用的途径来综合解决园林废弃物。

4 园林废弃物处置的新模式

水域管理处在借鉴了绍兴鉴湖“水上垃圾”处置方式的基础上，引入了一套园林废弃物微生物处理系统。这套系统主要采用微生物处理技术对园林废弃物进行资源化利用，主要适用对象是沉水植物、挺水植物。此套处理项目的日处理量为2 吨/日。

4.1 处理工艺流程

如图1 所示。

图1 处理工艺流程图

4.2 系统说明

此套处理系统主要是由四个子系统组成：传输系统、破碎系统、发酵系统和附属环保处理系统。

传输系统：根据园林废弃物的量、园林废弃物分类的效果、操作人员人数情况、设备布局占地情况等因素，有垃圾箱提升式或输送带输送两种输送方式可进行选择。经清理打捞的园林废弃物被分装至垃圾箱，再将装箱的垃圾桶提升至处理系统进口。园林废弃物的处理采用垃圾箱提升式提升，主要特点为半密封的垃圾箱进料，对外部环境的影响较为小。

破碎系统：对进入系统内部的园林废弃物进行机械研磨剪切破碎和螺旋挤压脱水，有助于增加进行发酵反应的接触面积，从而进一步提高发酵反应的效率。

发酵系统：进料经充分破碎后进入料仓，料仓内有加热装置提升并保持反应温度50 摄氏度以上，同时不断将进料进行翻滚，搅拌均匀。进料整体均匀受热并保持在一定的温度。料仓内的好氧微生物通过氧化作用将进料内的有机物进行发酵分解。经过24小时的反应时间，进料中的有机物发酵转化、烘干脱水成为粉末状肥料。出料肥料的有机物含量大于40%，含水率不同而形成黑色或褐色的腐殖质。

附属环保系统：主要是对各环节产生的废气、废水收集，处理后达标排放。在好氧发酵的过程中，会产生氨气等恶臭气体，为防止恶臭气体扩散，整个系统设计为一个全封闭的负压状态，气体经过喷淋塔、活性炭吸附等处理后再排放。

4.3 主要产品及应用

经发酵处理后，园林废弃物的总量体积减少了90%，产生的有机肥产品呈黑褐色，含有较高的腐殖质含量。有机肥产品可以用作苗木种植、花木培养等的自用肥料，或用于城市绿地养护、有机蔬菜水果等的专用肥。

5 特点

在经过了一段时间的稳定运营操作后，每天2吨的园林废弃物最终可转化产生70-75 公斤的有机肥。此套系统运行过程中具有以下几个特点：

（1）处理效率高。发酵反应时间短，经24 小时就可出料；

（2）对环境影响小。发酵反应在密闭的容器内进行，产生的废水、废气由设施统一收集处理；

（3）操作简便。一体化控制，PLC 控制，操作直观简便；

（4）对反应物料有局限性。适用于水草、树叶和较细的树枝，较粗、材质较为坚硬的树枝无法破碎切断，且其本身纤维素含量较高，也不适合短期发酵反应；因此对于材质较为坚硬的园林废弃物仍需要寻找有效的出路；

（5）需要与其他有机物质混合。因为园林废弃物中木质纤维素和脂质类含量较高，因此如果就将单纯园林废弃物作为生产原料，产生的肥力就较为有限。在实际的操作过程中，需要与含有较高蛋白质的易腐垃圾混合，能有效的提升出料有机肥的肥力值，水域管理处的设备工作人员将每日打捞的死鱼等垃圾与园林废弃物混合后一起投入设备；

（6）废弃物减量化成果明显。处理后园林废弃物的体积可减少90%，大大的降低了运输成本。

结语

与水上园林废弃物传统的外运处置方式相比，微生物处理园林废弃物具有地面积小、环境污染少、产生有机肥附加价值等明显优势。鉴于其在资源、经济和环境等方面的优势和影响，微生物处理将成为城市园林废弃物处置的有效选择，产业化发展也将成为必然趋势。微生物处理产生的有机肥可用于西湖上游茶地和沿湖公园绿化养护中，将助力复合肥的“零增长”甚至“负增长”，从而进一步削减进入西湖的营养盐含量，有效推进生态、有机、绿色的循环经济的实现，能更好的保护与提升西湖水环境质量。