中國村鎮生活垃圾特性及處理現狀

李 丹,陳冠益,2*馬文超,段 寧,3*

?

中國村鎮生活垃圾特性及處理現狀

李 丹1,陳冠益1,2*馬文超1,段 寧1,3*

(1.天津大學環境科學與工程學院,天津 300350；2.西藏大學理學院,西藏 拉薩 850012)；3.中國環境科學研究院,北京 100012

為了系統充分了解現階段我國村鎮生活垃圾特性、處理模式及方式,概述了全國各區域村鎮生活垃圾特征,介紹了村鎮生活垃圾的處理現狀,包括收運、分類回收、處理模式以及處置方式.以青島農村地區為例,分析了垃圾產量主要相關因素影響程度大小,并預測了垃圾產量.可為各地村鎮生活垃圾的特性分析及處理方式選用提供一定的支撐.

村鎮生活垃圾；產量組成；回收轉運；處理現狀

近年來,我國村鎮生活垃圾年產量已超一億噸,且逐年激增,引發日益關切的環境污染問題[1].村鎮生活垃圾的堆積占用農業用地,危害生態環境與周邊居民健康.受地域、氣候及經濟發展水平等因素的影響,各地區村鎮生活垃圾的特征有所不同.目前我國40%左右的建制村缺失垃圾收集處理設施,亟待加大處理控制力度.綜合考量區域地理氣候、社會經濟發展水平、居民生活習慣及現有工藝技術,合理統籌規劃,多層次優化管理措施與處理技術.

村鎮生活垃圾的治理是改善農村地區生態環境的重要組成部分.我國村鎮分布較廣,村鎮生活垃圾具有極強的地域性,不同區域垃圾的治理需因地制宜.目前村鎮生活垃圾統計性數據相對較少,文章多以介紹某一區域的垃圾特性、轉運及處理模式為主,缺少對于全國各區的統計.

本文系統性地介紹了各地村鎮生活垃圾的特征、現有的處理模式及處置方式,大多數地區人均日產量為0.7~1.1kg/(人×d),處理方式隨地區地域特點及經濟發展水平有所不同.以具體地區為例,對其垃圾產量影響因素進行分析及預測,得出各因素對產量影響程度的大小,為村鎮生活垃圾的治理提供一定的數據基礎.

1 中國村鎮生活垃圾的特征

村鎮生活垃圾通常指在日常生活或為日常生活提供服務活動產生的固體廢物[2].我國村鎮生活垃圾組分主要為有機垃圾[40%~50%(wt),食品垃圾、作物秸稈樹葉],無機垃圾[20%~40%(wt),灰渣、磚石].

1.1 村鎮生活垃圾的產量

2016年底,全國縣城1537個[3],建成生活垃圾無害化處理場(廠)1273座,生活垃圾無害化處理率85.22%[4].衛生部有關數據顯示,村鎮兩級居住社區人均每日生活垃圾產生量分別為0.5~1.0kg/(人×d)、0.4~0.9kg/(人×d)[5].韓志勇等[2]通過實地走訪與文獻調研的方式,依次采用全國村鎮生活垃圾產率中位值、各省產量加和計算得出,2014年我國村鎮生活垃圾產量1.16,1.48億t.估算結果與同年住建部提出的1.10億t產量相當[6],但較《國家農村環境污染保護規劃》(2007~2020)[6]中2.80億t的年產量有所差異.針對各地村鎮生活垃圾產量已開展諸多研究,但因所選區域及采用方法的局限性,所得數據普適性不理想[1,7-8].

表1為各省市村鎮生活垃圾產生率之間的情況對比.從中可知,不同地區村鎮生活垃圾人均日產量浮動范圍較大,整體看,受社會經濟發展水平、燃料結構及居民生活習慣等因素的影響,各省(市)、自治區村鎮生活垃圾人均產生量呈現南高北低、東高西低的特點,中東部經濟較發達地區村鎮生活垃圾產生量較西部經濟欠發達地區高.

表1 各村鎮生活垃圾人均日產生量

續表1

序號調研地區年份調研形式村鎮人均日產生量[kg/(人×d)]數據來源 20廣西2009入戶調查0.12~0.26[48] 2010入戶調查、問卷調查0.16[42] 2012抽樣調查0.617[49] 21海南2008~2009入戶調查、問卷調查0.227[50] 2010問卷調查0.273~1.055[51] 22重慶2010入戶調查、問卷調查0.328[52,53] 2015~2016抽樣調查0.46[25] 23四川2010問卷調查0.62[54] 2012抽樣調查0.568[55] 2014入戶調查、問卷調查0.227[56] 24貴州2010抽樣調查0.6~1.2[57] 25云南2010抽樣調查0.58[1, 21] 26西藏2012抽樣調查0.085[58] 27陜西2012入戶調查、問卷調查0.44[59] 2012入戶調查、問卷調查0.66[60] 28甘肅2012入戶調查0.5[61] 2015~2016抽樣調查0.66[25] 29青海2003入戶調查、問卷調查0.2~1.5[62] 30寧夏———— 31新疆2009問卷調查1.5~1.8[63]

同地區村鎮生活垃圾產量與農戶類型(純農戶、農業兼業戶、非農兼業戶及非農戶)、生活燃料來源、人均年收入及養殖類型有關[9].人口多、人均收入高及旅游型村鎮生活垃圾人均產生量較大[10-11],使用煤作為主要燃料的農戶垃圾產量低于未采用煤作為燃料的農戶,純農戶及養殖類型的農戶可自行消納部分垃圾[12-14].另外,村鎮生活垃圾產量受時節影響較為嚴重,遼寧[15-16]、浙江[17-18]、廣東[19-20]及云南[21-22]同年不同月份的生活垃圾產量有較大的波動,農忙時期因噴灑農藥故而農業廢棄瓶等廢棄物較多,農閑時期外出打工人員相對較多致使生活垃圾產量相對較少.

圖1中為2015~2016年我國部分省(市)城市與村鎮生活垃圾人均日產生量的對照.由于中國城鄉二元經濟結構導致村鎮區域社會經濟發展水平普遍低于城市,村鎮居民日常崇尚節儉、有多種垃圾處理利用途徑,村鎮生活垃圾人均日產量普遍低于其對應城市.中部地區如山東、河北等省份農村地區因人口密度大、城鄉一體化村鎮數量多,導致村鎮生活垃圾人均日產量與城市人均日產量接近甚至反超.

圖1 2015~2016年中國部分省(市)所轄城市與村鎮生活垃圾人均日產量對照

遼寧選取2014年數據;因目前無關于各省市(自治區)城市生活垃圾總量的統計數據,故采用統計年鑒中的生活垃圾清運總量作為各地的生活垃圾總量

1.2 各地村鎮生活垃圾的組成

我國7個地區村鎮生活垃圾典型組分的組成特點如圖2所示.村鎮生活垃圾主要由廚余類與灰土類垃圾組成;南方廚余垃圾占比高于北方地區,且南方地區垃圾含水率較高;紙類、橡塑類含量呈由南向北遞減的趨勢,其中南方橡塑類含量高于全國平均水平,東部地區高于西部地區;灰土類含量呈現明顯的由北向南遞減的趨勢;另外,西北及東北地區的金屬含量明顯高于其他地區,華東地區的木竹及磚瓦陶瓷類廢棄物含量遠超于其他地區.以上現象與各地區域特色及產業結構極為相關,西北及東北仍有大部分地區采用煤作為主要燃料,使得廢物中金屬含量較高,山東、安徽、江蘇及浙江等省份園林業發達,同時村鎮居民樂于使用竹木質家具,江西、福建等地陶瓷產業相對興盛,產生更多的陶瓷類垃圾.

不同地區村鎮與對應城市的生活垃圾組成同樣存在差異,對比情況如表2所示.各地區村鎮生活垃圾組成相差較大,相同行政區域城市與村鎮生活垃圾組分差異相對略小.村鎮生活垃圾中,廚余組分、玻璃、金屬及灰土磚瓦陶瓷類惰性組分的占比高于城市生活垃圾;中東部沿海經濟發達區域的村鎮地區,其紙類、橡塑類及紡織類的組分占比接近甚至高于其在城市生活垃圾中的占比;邊陲地區如海南、西藏等,因特殊的地理氣候條件,村鎮生活垃圾的組成特點獨特,其中西藏地區由于特有的生態環境、人文環境和社會經濟發展特點,具有獨屬于該區域的城市、村鎮生活垃圾組成的特點.

圖2 中國各大區村鎮生活垃圾典型組分的分布

除了以上產量、組成等特征外,村鎮生活垃圾平均容重為256.25kg/m3,垃圾濕基低位熱值平均值為3611kJ/kg(北方村鎮生活垃圾熱值高于南方地區[75]),有機質含量可達(49.04±10.49)wt%,碳氮比為43:1,碳磷比為144:1[76-77].村鎮生活垃圾重金屬Hg、Pb、Cd、Cr、Cu、Zn含量分別為(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,與國內相關標準相比Cd、Hg超標[78].

綜上可知,我國村鎮生活垃圾具有極強的地域性、明顯的分散性,且區別于其各自對應的城市生活垃圾.若機械地將城市生活垃圾的管理方式、處理技術手段用于村鎮生活垃圾不是最佳方式,應充分考慮村鎮生活垃圾的特點對其進行處理.

2 中國村鎮生活垃圾處理現狀

2.1 村鎮生活垃圾的收運及分類回收現狀

2.1.1 村鎮生活垃圾的收運現狀 村鎮生活垃圾收運系統由收集、清運、轉運環節構成,收集和中轉運輸部分構成了生活垃圾的轉運系統.現有的轉運系統模式有直運模式、中轉模式及組合模式,表3中列出了各轉運模式的特點及部分運行地區.

表3 村鎮生活垃圾轉運模式及其特點、適用地區

對于村鎮生活垃圾轉運模式的選擇,除了結合縣市自身特點,綜合考慮地域范圍、人口分布、垃圾量以及交通情況等在內的因素外,還需做全面的經濟指標測算(建設投資及運行成本等)[37].混合處理生活垃圾的前提下,集中處理縣級及以上行政區范圍的生活垃圾雖有利于控制環境影響,但運輸和轉運費用過高;對于垃圾密度低或經濟承受力弱的區域,高成本的投入、運行及維護不利于村鎮生活垃圾處理技術的推廣.村鎮縣組合處理模式雖可有效協調處理過程中環境與經濟影響,但技術路線仍需提升優化[79].

圖3 城鄉一體化收運流程

各地村鎮生活垃圾轉運方式不盡相同,以上海為例,上海市郊鎮區垃圾收集點(站)的設置類型和指標要求等與市區基本一致,參照上海市地方標準執行,市郊村鎮已建成生活垃圾收運系統,村莊垃圾全部實現清運[80];同時新型模式也有提出,如一種新型的城鄉一體化收運模式,配套采用“就地消化垃圾+外運垃圾”處理方式、“分散+集中處理半徑”轉運方式[81],流程見圖3,該模式在實現村鎮生活垃圾城鄉一體化收運的基礎上,將各方消耗及對環境的危害降到最低.

2.1.2 村鎮生活垃圾的分類回收現狀 現階段我國村鎮生活垃圾終端處理手段主要為簡易焚燒和簡單填埋,較低的垃圾分類水平導致末端處理效果不佳[82].王濤等[43]經過取樣調研分析得知,江西省贛州市東江源區農村生活垃圾以廚余類垃圾為主(占垃圾360wt%,主要成分為有機垃圾),混合垃圾平均熱值為2329kJ/kg,不適合直接焚燒處理,需對其分類之后再集中處理;周寧縣面臨著同樣的問題,生活垃圾可焚燒成分(木屑、塑像、紡織品和紙類)約占13wt%,廚余、果皮等腐殖性有機物成分約占21wt%,縣城現階段燜燒爐焚燒的效果并不理想[83].

戴迎春調研分析得知[84]:上海城鎮一體型村鎮與市區生活垃圾組成相近,上海市垃圾分類工作的四分類標準適用于村鎮.調查村鎮住戶環保意識較強、垃圾分類參與意愿較高.可設立濕垃圾處置設施,減少外運量就地處理;沈文璽等[85]通過走訪浙江省安吉縣12個村鎮發現,當地居民雖環保認知程度較高,但受主客觀因素的影響,日常生活垃圾循環利用的人數極為有限.因此提出在現有的管控機制上,加大網絡媒體等宣傳力度,就妨礙因素針對性進行解決,以期居民可自主參與垃圾減量化,建議鼓勵非政府組織機構參與垃圾減量處理工作.

對長沙及周邊農村地區生活垃圾分類成效和經濟效益的分析:源頭二次分類、一次分類分別可減少85.9wt%與38.89wt%的有機垃圾,源頭二次分類方式優于源頭一次分類方式,分類投放收集后的二次分類使終端處理的垃圾量減小30wt%以上[86].結合存在的問題及現狀可知,加強村鎮住戶的環保意識迫在眉睫,針對垃圾分類要加強宣傳及科普力度,協調各方組織機構加強村鎮生活垃圾的分類,加強回收及后續終端處理.

2.2 村鎮生活垃圾現階段的處理模式及處置方式

2.2.1 村鎮生活垃圾的處理模式 目前,我國應用的村鎮生活垃圾處理模式大體分為3類:城鄉一體化、城鄉協同以及城鄉分別處理.

城鄉一體化處理模式即集中處理,表現為“村收集、鎮運輸、縣處理”,也稱為“全集中”模式,在縣一級設施處理處置收集的村鎮垃圾,焚燒或填埋是主要的終端處理手段,城鄉協同處理模式在縣、鎮和村同時建有生活垃圾處理設施,生活垃圾分類后分別在縣、鎮和村進行處理處置.城鄉分別處理模式則是縣、鎮和村分別建有完全獨立或半獨立的設施進行生活垃圾的處理,其中完全獨立處理的方式即是“全分散”模式.3種處理模式物流特征及各級政區處理功能如表4所示.

表4 村鎮生活垃圾處理模式和村、鎮及各政區的處理功能

注:城鄉分別處理模式中鎮級處理設施規模<50t/d,村級處理設施規模<10t/d;城鄉協同處理模式中鎮、村兩級單位處理設施僅處理分類垃圾(可降解組分和無機組分)[87].

城鄉分別處理模式中的“全分散”模式可實現生活垃圾收集和就地處理的直接銜接,成本低適用于遠郊及偏遠村鎮,但因處理規模有限一般難達到無害化處理標準.對于城鄉一體處理模式存在的缺陷已有大量文獻分析,問題之一集中在村鎮生活垃圾中可降解組分(廚余垃圾及農林廢棄物等)的回收利用上,廚余垃圾及農林廢棄物等可就近處理,而城鄉一體化處理模式則將可降解組分長途運輸到某一聚集點后再進行處置,過程中難免造成資源浪費及二次污染[88],不利于實現低成本低污染低能耗處理村鎮生活垃圾;出于集中處理對收運條件、成本的高要求,對經濟欠發達的農村而言具有不小的局限性.綜合考慮環境、管理和經濟投入,農村生活垃圾處理的重點集中在鎮級行政單位更為合理.

2.2.2 村鎮生活垃圾的處理處置方式 目前我國多數村鎮對垃圾定期收集、清運,但過程仍有待規范.東西部地區垃圾非規范化處理的村鎮分別占20.83%和45.24%,東北地區未規范化處理村鎮的比例更是高達87.5%.資金緊缺、收運成本高、管理體系不完善等原因導致現階段就地簡易填埋、露天焚燒等非正規化方式仍是處理處置垃圾的主流手段,同時城鄉轉嫁型垃圾也給村鎮生活垃圾的終端處理方式帶來一定的挑戰.

針對現階段處理模式及管理方式手段存在的問題,各地機構學者提出了不同的解決方案:

遼陽市村鎮生活垃圾治理體系包括生活垃圾分揀投放系統、生活垃圾收集系統、生活垃圾轉運系統和生活垃圾處理系統.從當地村鎮生活垃圾的特點出發,結合環境衛生設施布局,提出構建“一心,七片、多點”的村鎮生活垃圾治理體系結構[34].

基于我國村鎮生活垃圾組成的特點,何品晶等[5]提出了“分類分散處理與集中處置結合”的技術路線,總量60%~80%(wt)的垃圾可就地處理,以此降低處理總成本、提高無害化水平.加速推進我國村鎮生活垃圾處理技術規范化,推廣全過程專業化運營模式,加強垃圾處理過程物流管理等.

侯世游[89]認為村鎮生活垃圾處理應充分利用環境巨大的自凈能力,就近最大量分類處理垃圾,將需要集中收運處理的垃圾量降到最低點,最大程度降低村鎮生活垃圾處理的費用.提出了村鎮生活垃圾三次分化處理的處理模式:第一級分化-村鎮居民生活垃圾成分的分類收集與處理;第二級分化-專門處理大規模和成分單一的垃圾,分化對象主要為鄉鎮街道、大規模養殖場和鄉村各類型企業;第三級分化-根據有機垃圾的特點進行針對性處理.高意等[31]結合陜西省隆坊鎮現狀特點,提出了村鎮處理結合,以村級單位初步處理達到垃圾的減量化、資源化,再通過鎮級單位處理實現無害化處理.

村鎮生活垃圾的終端處理方式,有關于生物及熱轉化等處理技術的研究.

李世貴等[46]以湖南省長沙縣和安徽省巢湖市等地近郊農村的可降解類生活垃圾為實驗對象,制作出有機質含量高于國標的有機肥,提出將就地處理手段結合轉運處理模式作為我國南方農村生活垃圾處理的潛在性方式;李志龍等[90]選取來自12個省市(包括東部4個省市、中部4個省、西部2個省市及東北2個省)的36個村鎮的生活垃圾進行分析,結果表明只有Hg和Cd含量超標,村鎮生活垃圾具有很好的堆肥潛力;周文敏[91]采用靜態厭氧快速穩定技術研究了村鎮生活垃圾的厭氧填埋,探究了復合填料層對生活垃圾滲濾液中的揮發性脂肪酸(VFA)的緩沖效能,研究結果證實靜態厭氧快速穩定技術可用于村鎮生活垃圾填埋.

3 村鎮生活垃圾主要影響因素分析及產量預測

隨著環境庫茲涅茨曲線理論(EKC曲線理論)被運用到城市垃圾排放的研究中[94-97],我國城市生活垃圾排放量與收入水平間被認為存在倒U關系[98-101].對于村鎮生活垃圾排放量與村鎮經濟發展水平之間的關系,Huang等[1]預測符合EKC曲線理論,即村鎮生活垃圾排放量與人均收入之間呈現倒U曲線的關系,拐點出現在人均純收入1.75萬元/a時,以此可知當前我國村鎮生活垃圾的產生量仍處于上升階段.

如本文第二部分所述,村鎮生活垃圾總量及組成受地域、城鄉差異、居民生活習慣等影響.此外,人口密度、居民人均收入、村鎮基礎建設投資以及居民受教育水平等均發揮著不同程度的作用[102].由于個體因素無法做定量化研究,因此采用可定量化的因素分析其對村鎮生活垃圾產量的影響,并預測村鎮生活垃圾的產量[103].村鎮生活垃圾產量與其影響因素之間存在不確定性和模糊性,這兩點符合灰色數據特征,灰色關聯度恰好可以較好地度量各個因素之間的關聯程度[104].因此,采用灰色關聯分析與BP神經網絡組合的方式來預測青島市村鎮生活垃圾產量.

3.1 村鎮生活垃圾主要影響因素灰色關聯分析

對于影響村鎮生活垃圾產量的各影響因子,難以確定因子間的數量關系、系統的主要因子和次要因子,這類問題在數學上稱之為灰色系統,是概率統計與模糊數學所不能解決的部分[105-106].在灰色系統中分析各個因素的主次(影響程度大小),常借力于灰色關聯分析.

在此采用灰色關聯分析完成對村鎮生活垃圾排放量影響因素的分析,選取青島地區2000~2011年的人口數、農村居民人均生活消費支出、農村居民人均居住面積以及農作物播種面積作為輸入向量,人均垃圾產量作為特征因素進行分析.對指標數據的無量綱化采用初值化法,將灰色關聯度的分辨系數取為0.5,具體計算結果見表5.

對于村鎮生活垃圾排放量而言,選取的幾個影響因素中,灰色關聯度大小均大于0.5,對應的灰色關聯度大小排序為:農作物播種面積(4=0.89)>人口數>(1=0.81)農村居民人均居住面積(3=0.62)>農村居民人均生活消費支出(2=0.59).其中農作物播種面積影響程度最大的原因為:村鎮生活垃圾中除了自行消納的部分外,還包括來源于農業生產過程如大棚所用塑料膜、噴灑農藥遺留廢棄瓶等,隨著現代農業技術設備的推進,先進的技術設備勢必帶來大量的廢棄物;居民人均生活消費支出所對應灰色關聯度相對較小,原因有村鎮生活垃圾現階段較少,村鎮居民環保意識較弱.

3.2 BP神經網絡預測村鎮生活垃圾產生量

人工神經網絡由許多相互聯系的相似處理單元(神經元)組成.人工神經網絡結構如圖4所示,它由輸入層、隱含層、輸出層組成.每層有多個節點(即神經元),每個箭頭帶有一定的連接權值,層內各神經元之間無連接[107].

圖4 人工神經網絡示意

本文建立的是以時間序列為基礎的BP神經網絡模型.BP算法分兩步進行,即正向傳播和反向傳播[108].結合上述灰色關聯度與BP神經網絡組合來預測青島市村鎮生活垃圾產生量.

由于輸入向量的數據具有不同的量綱,對預測模型的輸入向量和輸出向量進行歸一化處理[109].預測的是青島市2020年村鎮生活垃圾排放量,結合青島市“十三五”期間的規劃,確定輸入向量的大小.網絡的初步結構設定為1個輸入單元、1個隱含層、1個輸出單元,輸入、輸出變量均為城市生活垃圾清運量.本文所要建立的時間序列模型是輸入單元和輸出單元均為1的特殊模型,且輸出變量與輸入變量的關系比較復雜,因此可適當增加隱含層的神經元數.隱含層神經元作用函數為tansig函數,輸出層神經元作用函數為purelin線性函數,網絡訓練函數為動態自適應學習率的貝葉斯正則化算法trainbr函數[110].通過多次訓練及調整,最終確定隱含層為5個隱層節點.用trainbr訓練函數得到的網絡對青島村鎮生活垃圾產量進行預測,結果見表5.

結合灰色關聯分析和BP神經網絡預測可知, 2020年青島村鎮生活垃圾產量將達到1.186kg/(人×d),接近城市生活垃圾產量.以青島為例輻射全國各省市村鎮,我國村鎮生活垃圾仍處于強烈增長階段,村鎮生活垃圾帶來的農村環境污染問題依舊是環保工作的重點,可知加強村鎮生活垃圾處理十分重要.

表5 青島村鎮生活垃圾影響因素灰色分析及產量預測

結合前文各地村鎮生活垃圾人均日產量、組成的差異以及灰色關聯分析結果,除了地域、氣候差異,地區人口密度、經濟發展水平以及環保類基礎設施投入對村鎮生活垃圾產量、組成同樣影響較深.BP神經網絡預測我國村鎮生活垃圾產量處于增長極端,而目前村鎮生活垃圾回收、轉運、處理及管理系統有待健全,對于各區域的村鎮生活垃圾需要采取針對性地處理處置方式.

4 現階段村鎮生活垃圾處理存在的問題與建議

我國出臺了一系列農村環境治理方面的法律法規:2015年“水十條”要求到2020年新增完成環境綜合整治的建制村13萬個;《關于全面推進農村垃圾治理的指導意見》中提出到2020年全國90%以上的村莊生活垃圾得到有效治理;《全國農村環境綜合整治“十三五”規劃》提出,到2020年,新增完成環境綜合整治的建制村13萬個,累積達到全國建制村總數的三分之一以上.

村鎮生活垃圾治理工作仍有一些突出問題.為推動村鎮生活垃圾的處理,可集中解決如下幾個方面的問題:資源投入、環保意識及技術方法,技術方法包括技術方法選擇、實施及管理.

針對這些問題,可從以下方面突破:

(1)充分調研各地現有垃圾堆積量,因地制宜進行轉運、處理;

(2)加強教育培訓,完善激勵獎勵機制,著重發展源頭分類,全面推進垃圾分類;

(3)完善村鎮生活垃圾清運設施和服務,建立高效的清運體系,優化垃圾轉運體系;

(4)全面發展垃圾末端回收利用體系,選擇合適的垃圾治理模式,加大研發具有村鎮垃圾特色的終端處置技術;

(5)針對村鎮生活垃圾收運及處置特點,建立村鎮生活垃圾環境管理技術體系,建立生活垃圾治理設施投資運營長效機制;

5 結論

本文系統介紹了我國各地區村鎮生活垃圾的特性,概述了當前村鎮生活垃圾收運、分類回收現狀以及處理模式和處置方式.結合青島農村地區生活垃圾產量影響因素分析及預測,列出現階段村鎮生活垃圾處理存在的問題并給出建議.我國村鎮地區面廣跨度大,村鎮生活垃圾具有明顯的分散性、極強的地域性,大部分區域人均日產量0.7~1.1kg/(人×d),且日漸增長;村鎮生活垃圾組分區別于城市垃圾,整體以餐廚垃圾、灰土、木竹為主,南方垃圾水分較高,經濟發達地區橡塑類垃圾組分含量較高;村鎮生活垃圾的處理模式主要以城鄉一體、城鄉分別及城鄉協同為主,基于各地村鎮生活垃圾的特點,其處理方式及采用的末端處置方式有所區別.建設美麗鄉村、改善農村環境的重中之重是加大村鎮生活垃圾的治理力度,村鎮生活垃圾的產量仍在急劇上升,其收運、分類、回收以及后續的處理模式、處理方式均需多層次綜合性地進行考量.

[1] Huang K, Wang J, Bai J, et al. Domestic solid waste discharge and its determinants in rural China [J]. China Agricultural Economic Review, 2013,5(4):512-525.

[2] 韓智勇,費勇強,劉 丹,等.中國農村生活垃圾的產生量與物理特性分析及處理建議[J]. 農業工程學報, 2017,(15):1-14.

[3] 國家統計局.2016年中國統計年鑒[M]. 2017.

[4] 住房和城鄉建設部.2016年城鄉建設統計公報[J]. 中國勘察設計, 2017,(9):8-14.

[5] 何品晶,張春燕,楊 娜,等.我國村鎮生活垃圾處理現狀與技術路線探討[J]. 農業環境科學學報, 2010,(11):2049-2054.

[6] 國家環境保護總局.全國農村環境污染防治規劃綱要(2007~2020) [R]. 2007.

[7] Ye C, Qin P. Provision of Residential solid waste management service in rural China [J]. China & World Economy, 2008,(5): 118-128.

[8] 李 穎,許少華.我國農村生活垃圾現狀及對策[J]. 建設科技, 2007,(7):62-63.

[9] Abduli M A, Samieifard R, Zade M J G. Rural solid waste management [J]. International Journal of Environmental Research, 2008,2(4):425-430.

[10] 王成妹,劉文華,舒 坦.拉薩市旅游景區旅游垃圾處理研究[J]. 旅游縱覽(下半月), 2014,(5):154-155.

[11] 鄭玉濤,王曉燕,尹 潔,等.水源保護區不同類型村莊生活垃圾產生特征分析[J]. 農業環境科學學報, 2008,(4):1450-1454.

[12] 黃佑坤.農村固廢處置問題的分析[J]. 低碳世界, 2017,(8):5.

[13] Madadian E, Amiri L, Abdoli M A, et al. Energy production from solid waste in rural areas of Tehran Province by anaerobic digestion:.Proceedings of the 6th International Conference on Bioinformatics and Biomedical Engineering, Shanghai [C]. 2012.

[14] 趙 陽.大連涉農地區生活垃圾調查及處理規劃研究[D]. 大連:大連理工大學, 2013.

[15] 王 爽,曹忠君.鄉鎮生活垃圾綜合利用處理[J]. 新農業, 2013, (11):55.

[16] 王翎均,梁成華,王 軍,等.遼寧省農村生活垃圾現狀及處置對策研究[J]. 浙江農業科學, 2014,(7):1072-1075.

[17] 戴曉霞.發達地區農村居民生活垃圾管理支付意愿研究[D]. 杭州:浙江大學, 2010.

[18] 顏 芳,屠 翰.臨安市橫路鄉生活垃圾調查及無害化處理技術[J]. 現代農業科技, 2012,(17):349-350.

[19] 李 政,伊劍峰.基于可持續視角的垃圾回收物流研究—以英德市農村為例[J]. 物流技術, 2013,(9):153-156.

[20] 高海碩,陳桂葵,黎華壽,等.廣東省農村垃圾產生特征及處理方式的調查分析[J]. 農業環境科學學報, 2012,(7):1445-1452.

[21] 黃開興,王金霞,白軍飛,等.農村生活固體垃圾排放及其治理對策分析[J]. 中國軟科學, 2012,(9):72-79.

[22] 李玉敏,白軍飛,王金霞,等.農村居民生活固體垃圾排放及影響因素[J]. 中國人口.資源與環境, 2012,(10):63-68.

[23] 馮 慶,王曉燕,王連榮.水源保護區農村生活污染排放特征研究[J]. 安徽農業科學, 2009,(24):11681-11685.

[24] 陳 儀,夏立江,于曉勇,等.不同類型農村住戶生活垃圾特征識別[J]. 農業環境科學學報, 2010,(4):773-778.

[25] 李志龍.我國典型村鎮生活垃圾產生特征及處置模式研究[D]. 南昌:南昌大學, 2016.

[26] 任 蓉.城郊農村生活垃圾收集現狀分析及對策研究[D]. 天津:天津大學, 2011.

[27] 李 妍,何宗均,趙琳娜,等.獎勵措施對農村地區開展垃圾分類的作用[J]. 安徽農業科學, 2012,(19):10255-10257.

[28] 陳 杉.農村有機垃圾微生物處理技術在天津市的應用[J]. 天津農林科技, 2012,(3):28-29.

[29] 丁森林,王 潔,郭洪生.河北省農村生活廢棄物處理現狀及模式研究[J]. 安徽農業科學, 2010,(34):19471-19473.

[30] 黃開興,王金霞,白軍飛,等.農村生活固體垃圾排放及其治理對策分析[J]. 中國軟科學, 2012,(9):72-79.

[31] 高 意,馬俊杰.黃土高原地區村鎮生活垃圾處理研究—以陜西省隆坊鎮為例[J]. 安徽農業科學, 2011,(28):17389-17391.

[32] 田 雷,黃 展.清原縣農村生活垃圾現狀調查與治理對策[J]. 民營科技, 2011,(8):182.

[33] 滿國紅,任飛榮.遼寧省鄉鎮及農村居民生活垃圾現狀調查[J]. 環境衛生工程, 2013,(1):44-45.

[34] 劉成海,尹海東,李 偉.市域村鎮生活垃圾治理專項規劃探析——以遼寧省遼陽市為例[J]. 規劃師, 2015,(7):117-123.

[35] 李 娜,叢日鳳.淺談寧安市農村垃圾污染現狀與防治對策[J]. 環境科學與管理, 2009,(7):10-13.

[36] 王志國.基于GIS技術的農村生活垃圾收集布點方法研究[D]. 哈爾濱:東北林業大學, 2013.

[37] 中國城市建設研究院環境衛生工程技術研究中心.不同地區農村生活垃圾轉運的典型模式[J]. 城鄉建設, 2015,(1):17.

[38] 陳昆柏,何閃英,馮華軍.浙江省農村生活垃圾特性研究[J]. 能源工程, 2010,(1):39-43.

[39] 張明玉.苕溪流域農村生活垃圾產源特征及堆肥化研究[D]. 鄭州:河南工業大學, 2010.

[40] 邴常遠,吳東彪,白玉方,等.流域農村生活垃圾收運、處理模式探析研究——以巢湖流域為例[J]. 環境科學與管理, 2014,(9):67-71.

[41] 盧翠英,林在生,詹小海,等.福建省農村居民生活垃圾處置方式相關因素調查[J]. 預防醫學論壇, 2014,(11):825-827.

[42] 丁逸寧,何國偉,容素玲,等.農村生活垃圾的處理與處置對策研究[J]. 廣東農業科學, 2011,(17):136-137.

[43] 王 濤,史曉燕,劉足根,等.東江源沿江村鎮生活垃圾物理特性分析[J]. 農業資源與環境學報, 2014,(3):285-289.

[44] 孟凡彤.基于養殖業發展的農村生活垃圾收運模式研究[D]. 武漢:華中科技大學, 2011.

[45] 張華偉.山東省農村生活垃圾處理現狀及對策研究[J]. 中國高新技術企業, 2012,(24):105-107.

[46] 李世貴,郭 海,徐小峰,等.南方城市近郊農村生活垃圾現狀調查與處理模式研究[J]. 農業環境與發展, 2012,(2):61-64.

[47] 吳和巖,張建鵬,潘尚霞,等.2011年廣東省農村垃圾和污水現狀調查[J]. 環境與健康雜志, 2012,(3):251-253.

[48] 陳志明,謝 鴻,林 華,等.廣西區農村生活垃圾產排污系數研究[J]. 大眾科技, 2013,(2):43-45.

[49] 梁厚寬.新時期廣西農村生活垃圾資源化利用探索[J]. 廣西城鎮建設, 2013,(7):121-124.

[50] 張 靜,仲躋勝,邵立明,等.海南省瓊海市農村生活垃圾產生特征及就地處理實踐[J]. 農業環境科學學報, 2009,(11):2422-2427.

[51] 賴志勇.南沙新區農村生活垃圾管理研究[D]. 廣州:華南理工大學, 2014.

[52] 盧金濤,彭乾皓,彭緒亞.三峽庫區農村生活垃圾現狀調查及處理對策分析—以墊江縣長大村為例[J]. 三峽環境與生態, 2012,(3):3-7.

[53] 盧金濤.農村生活污水與垃圾調查及其處理技術選擇[D]. 重慶:重慶大學, 2012.

[54] 李 華,蔣 溢,李 輝.三臺縣農村生活垃圾現狀調查與處理模式探討[J]. 安徽農業科學, 2010,(29):16385-16387.

[55] 嚴 勃,蔣 宇.淺析成都市農村生活垃圾分類收運處理的試點經驗[J]. 四川環境, 2014,(6):130-134.

[56] 韓智勇,施國中,謝燕華,等.四川省農村固體廢物的處理現狀、特性與農民環保意識分析[J]. 環境污染與防治, 2015,(5):96-102.

[57] 董 俐,周海燕.貴州村鎮生活垃圾收運模式選擇——以青巖古鎮為例[J]. 西部大開發:中旬刊, 2011,(9):6-7,9.

[58] 韓智勇,旦 增,孔垂雪.青藏高原農村固體廢物處理現狀與分析—以川藏5個村為例[J]. 農業環境科學學報, 2014,(3):451-457.

[59] 趙晶薇,趙 蕊,何艷芬,等.基于“3R”原則的農村生活垃圾處理模式探討[J]. 中國人口.資源與環境, 2014,(S2):263-266.

[60] 王 莎,馬俊杰,趙 丹,等.農村生活垃圾問題及其污染防治對策[J]. 山東農業科學, 2014,(1):148-151.

[61] 趙培強,管東紅,王偉紅.甘肅省隴南災區農村生活垃圾處置及管理模式探討[J]. 綠色科技, 2013,(7):223-225.

[62] 王俊起,王友斌,李筱翠,等.鄉鎮生活垃圾與生活污水排放及處理現狀[J]. 中國衛生工程學, 2004,(4):12-15.

[63] 王 新,周朝君,潘 璟,等.“十二五”時期新疆城鎮生活垃圾處理設施規劃建設需求分析:建設安全,讓生活更美好 [C]//首屆中國中西部地區土木建筑學術年會,鄭州: 2011.

[64] 馬錚錚.沈陽市生活垃圾調查及處置方式研究[J]. 環境衛生工程, 2010,(2):13-14.

[65] 李 悅.沈陽市典型農村生活垃圾狀況調查及污染防治研究[J]. 安徽農業科學, 2007,(12):3626-3647.

[66] 賈 悅,董曉丹,夏蘇湘,等.上海市分類垃圾理化特性分析及處置方式探討[J]. 綠色科技, 2013,(8):236-238.

[67] 程 遠.中國農村環境保護與垃圾處置經濟學研究[D]. 上海:復旦大學, 2004.

[68] 倪 娜,洪國才.杭州市城市生活垃圾物理化學特性及處置對策[J]. 環境衛生工程, 2005,(5):31-32.

[69] 屠 翰,虞益江,竺 強.序批式干態水解-液態產沼工藝在農村有機生活垃圾處理中的應用[J]. 農業環境與發展, 2013,(4):87-90.

[70] 卞榮星,孫英杰,李衛華,等.農村生活垃圾產生特性及處理處置對策研究[J]. 環境工程, 2014,(12):100-102.

[71] 曲旭朝.青島市生活垃圾處理系統生命周期評價研究[D]. 青島:青島理工大學, 2011.

[72] 楊水文.海南省松濤水庫流域生活垃圾污染特性研究[D]. 重慶:重慶大學, 2007.

[73] 王 林,徐麗萍.瀘州市生活垃圾特性及可氣化性分析[J]. 四川化工, 2015,(1):54-56.

[74] 旦 增,韓智勇.青藏高原地區旱季城市生活垃圾特性研究[J]. 中國沼氣, 2012,(6):33-36.

[75] 晏卓逸,岳 波,高 紅,等.我國村鎮生活垃圾可燃組分基本特征及其時空差異[J]. 環境科學, 2017,(7):3078-3084.

[76] 岳 波,張志彬,黃啟飛,等.我國6個典型村鎮生活垃圾的理化特性研究[J]. 環境工程, 2014,(7):105-110.

[77] 王瑜堂,岳 波,吳小卉,等.中國村鎮生活垃圾的養分與重金屬含量特征及其農用潛力分析[J]. 環境工程, 2017,(7):136-140.

[78] 王瑜堂,張 軍,岳 波,等.村鎮生活垃圾重金屬含量及其土地利用中的環境風險分析[J]. 農業環境科學學報, 2017,36(8):1634-1639.

[79] 何品晶,章 驊,呂 凡,等.村鎮生活垃圾處理模式及技術路線探討[J]. 農業環境科學學報, 2014,(3):409-414.

[80] 譚和平,胡建平,吳冰思,等.上海村鎮生活垃圾分類收集模式與配套設施設置初探[J]. 環境衛生工程, 2015,(5):57-59.

[81] 聶小琴,屈志云,白冰杰,等.村鎮垃圾收運/處理模式新探索[J]. 環境衛生工程, 2017,(3):16-18.

[82] Zeng C, Niu D, Li H, et al. Public perceptions and economic values of source-separated collection of rural solid waste: A pilot study in China [J]. Resources, Conservation and Recycling, 2016,107:166-173.

[83] 陳 君.周寧縣咸村鎮生活垃圾處理方式淺析[J]. 化學工程與裝備, 2016,(6):294-296.

[84] 戴迎春.村鎮生活垃圾源頭分類減量模式探討—以上海市為例[J]. 環境衛生工程, 2017,(1):57-61.

[85] 沈文璽,陳永杏.村鎮生活垃圾減量化管理機制研究—以對浙江省安吉縣的調研為例[J]. 農業展望, 2014,10(12):60-64.

[86] 劉子琳,吳根義,羅惠莉,等.源頭分類對農村生活垃圾就地處理的影響研究[J]. 環境衛生工程, 2018,(1):70-72.

[87] 邵立明,呂 凡,章 驊.村鎮垃圾治理模式與規范的現狀及展望[J]. 小城鎮建設, 2016,(8):12-15.

[88] He P J. Municipal solid waste in rural areas of developing country: do we need special treatment mode? [J]. Waste Management, 2012,32(7): 1289.

[89] 侯世游.村鎮生活垃圾處理模式研究[J]. 江西化工, 2014,(1): 156-160.

[90] 李志龍,岳 波,弓曉峰,等.我國典型村鎮春季生活垃圾的理化特性對比[J]. 環境工程學報, 2017,(3):1787-1794.

[91] 周文敏.村鎮生活垃圾靜態厭氧快速穩定技術研究[D]. 南京:南京大學, 2011.

[92] 馮慶革,楊宏斌,李曉輝,等.水泥窯協同處置村鎮生活垃圾的一種新模式[J]. 廣西大學學報(自然科學版), 2016,41(5):1696-1701.

[93] 韋 超,夏訓峰,王京剛,等.回轉窯熱解氣化爐處理生活垃圾特性[J]. 環境科學研究, 2017,(9):1471-1478.

[94] Kuznets S. Economic growth and income inequality [J]. American Economic Review, 1955,45(1):1-28.

[95] Bruyn S M D. The environmental Kuznets curve hypothesis [M]. Springer Netherlands, 2000.

[96] Andersen F M, Larsen H, Skovgaard M, et al. A European model for waste and material flows [J]. Resources Conservation & Recycling, 2007,49(4):421-435.

[97] Ichinose D, Yamamoto M, Yoshida Y. Reexamining the waste- income relationship [J]. Grips Discussion Papers, 2011:10.

[98] 楊 凱,葉 茂,徐啟新.上海城市廢棄物增長的環境庫茲涅茨特征研究[J]. 地理研究, 2003,(1):60-66.

[99] Song T, Zheng T, Tong L. An empirical test of the environmental Kuznets curve in China: A panel cointegration approach [J]. China Economic Review, 2008,19(3):381-392.

[100]Zeng C, Niu D, Zhao Y. A comprehensive overview of rural solid waste management in China [J]. Frontiers of Environmental Science & Engineering, 2015, 9(6):949-961.

[101]廖傳惠.中國城市生活垃圾EKC曲線特征及其成因分析[J]. 城市發展研究, 2013,(12):143-146.

[102]康 潔,郭 蓓.西安生活垃圾排放量影響因素分析及灰色預測研究[J]. 環境科學與管理, 2011,(12):51-53.

[103]鞏雪松,李海紅,楊仲成.陜西關中農村生活垃圾產量的預測[J]. 西安工程大學學報, 2010,(1):97-100.

[104]高會苗,戴鐵軍,高曉龍.北京城市生活垃圾產生量的影響因素研究及預測[J]. 環境衛生工程, 2014,22(1):24-28.

[105]Deng J L. Introduction to grey system theory [J]. Sci-Tech Information Services, 1989,1(1):1-24.

[106]Kayacan E, Ulutas B, Kaynak O. Grey system theory-based models in time series prediction [J]. Expert Systems with Applications, 2010, 37(2):1784-1789.

[107]Qu S, Sun Z, Fan H, et al. BP neural network for the prediction of urban building energy consumption based on matlab and its application[C]// International Conference on Computer Modeling & Simulation. IEEE Computer Society, 2010:263-267.

[108]胡金濱,唐旭清.人工神經網絡的BP算法及其應用[J]. 信息技術, 2004,28(4):1-4.

[109]陳 榮,徐用懋.多層前向網絡的研究—遺傳BP算法和結構優化策略[J]. 自動化學報, 1997,23(1):43-49.

[110]Yi J, Wang Q, Zhao D, et al. BP neural network prediction-based variable-period sampling approach for networked control systems [J]. Applied Mathematics and Computation, 2007,185(2):976-988.

Characteristics and treatment status of rural solid waste in China.

LI Dan1, CHEN Guan-yi1,2*, MA Wen-chao1, DUAN Ning1,3*

(1.School of Environmental Science and Engineering, Tianjin University, Tianjin 300350, China；2.School of Sciences, Tibet University, Lhasa 850000, China；3.Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China)., 2018,38(11)：4187~4197

In order to have a comprehensive acknowledgement of rural solid waste (RSW), including its characteristics, disposal modes and treatments in China recent years. This paper summarizes the characteristics of RSW generation in China, its components, and analyzes influencing factors in detail. Also the treatment of RSW was introduced, including its collection, transfer, disposal, and management. RSW in Qingdao City was taken as an example, giving a degree of influences effecting RSW generation and making a prediction of RSW there. Lastly, suggestions regarding the issues towards the treatment of RSW were proposed.

rural solid waste；generation and components；collection and transfer；disposal status

X705

A

1000-6923(2018)11-4187-11

李 丹(1991-),女,黑龍江齊齊哈爾人,在讀博士生,研究方向為固體廢物處理與利用.

2018-06-30

國家自然科學基金資助(51676138,51878557);國家重點研發計劃(2017YFC0703101);天津市自然科學基金資助(16JCZDJC396000)

* 責任作者, 陳冠益, 教授,chen@tju.edu.cn, 段寧, 院士, ningduan@craes. org.cn