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      寧鄉(xiāng)縣農(nóng)村生活垃圾分類及理化性質(zhì)研究

      2014-10-10 11:38:02葛大兵任森華
      湖南農(nóng)業(yè)科學 2014年3期
      關鍵詞:寧鄉(xiāng)縣蓮花山類物質(zhì)

      蘇 暢,葛大兵,2,田 雄,徐 麗,任森華

      (1. 湖南農(nóng)業(yè)大學生物科學技術學院,湖南 長沙 410128;2. 湖南農(nóng)業(yè)大學生態(tài)研究所,湖南 長沙 410128)

      當前農(nóng)村生活垃圾處理設施建設嚴重滯后,垃圾污染現(xiàn)象嚴重。農(nóng)村生活垃圾混合收集、缺少分類,不僅增加了垃圾處理難度,也使得垃圾減量化、無害化、資源化程度較低。為給當?shù)剞r(nóng)村選擇最適合的生活垃圾處理技術提供依據(jù),對研究區(qū)內(nèi)農(nóng)村生活垃圾分類及其物化特性進行了研究。

      1 材料與方法

      1.1 研究對象與采樣周期

      選取長沙市寧鄉(xiāng)縣仁福村和蓮花山村作為研究對象。仁福村距離寧鄉(xiāng)縣城約3.5 km,屬于近郊農(nóng)村。由于靠近縣城,受縣城經(jīng)濟輻射,仁福村居民經(jīng)濟條件、生活水平與消費層次均較高。蓮花山村距離寧鄉(xiāng)縣城約14 km,屬于遠郊農(nóng)村。當?shù)爻W【用褚詡鹘y(tǒng)務農(nóng)為主,經(jīng)濟條件、生活水平與消費層次相對較低。為保證取樣點具有穩(wěn)定性及代表性,本研究分別在仁福村及蓮花山村各選取8戶居民家作為垃圾取樣點。

      由于生活垃圾中易腐爛的成分較多,各季節(jié)的生活垃圾成份波動較大,根據(jù)《生活垃圾采樣和分析方法》(CJT 313-2009)中對采樣周期的要求[1-2],試驗研究時期選擇2013年1~12月,研究周期內(nèi)按春夏秋冬4季采樣。采樣時間選擇各季度中間月份為代表月,即冬季選擇1月、春季選擇4月、夏季選擇7月和秋季選擇10月。各采樣月內(nèi)連續(xù)取樣7 d,將各取樣點每天產(chǎn)生的垃圾進行收集并分類。

      1.2 樣品采集及測定方法

      1.2.1 垃圾樣品采集 在所選取的居民家分別各設置10個帶分類標簽的垃圾收集桶,連續(xù)收集7 d的生活垃圾,每天對各取樣點的各垃圾組分進行稱重、記錄。最后用四分法[2]縮分后在實驗室條件下對各樣品進行理化性質(zhì)實驗測定。樣品測定含水率及容重后裝袋備用分析,然后按規(guī)范依次測定樣品中有機質(zhì)等指標。

      1.2.2 測定指標及方法 根據(jù)《生活垃圾采樣和分析方法》(CJT 313-2009)[2],結合本研究實際情況,選定垃圾樣品的理化性質(zhì)指標及測定方法:土壤含水率,采用烘干法[2];土壤容重,采用容器法[2];有機質(zhì)、全氮和全磷的含量分別采用灼燒法、全自動定氮儀法和偏鉬酸銨分光光度法[2];熱值采用氧彈式熱量計法[3]。

      1.3 數(shù)據(jù)分析方法

      取算術平均值是為減小偶然誤差而常用的一種實驗數(shù)據(jù)處理方法。為了全面、精確的反映研究區(qū)生活垃圾物化特性,根據(jù)黃昌付[4]結合統(tǒng)計學方法的對垃圾理化成分的研究結論,利用研究周期(2013年1~12月)內(nèi)兩村8戶居民家取樣點垃圾特性的算術平均值進行分析[5]。

      2 結果與討論

      2.1 生活垃圾分類結果及分析

      研究按照各取樣點所代表的研究區(qū)進行分揀,并將垃圾分為廚余、橡膠、塑料、紙類、竹木、灰土、磚瓦陶瓷、紡織物、金屬、玻璃10類進行分揀稱重,計算出各研究區(qū)垃圾成份所占的重量比。研究周期內(nèi)寧鄉(xiāng)縣兩村生活垃圾成份組成平均值見表1。

      由表1可知,兩村的經(jīng)濟條件、消費結構不同,所產(chǎn)生的生活垃圾成分差別較大。有機類物質(zhì)在兩村生活垃圾組分中均占比最高,但仁福村有機類物質(zhì)占比(43.92%)大于蓮花山村(34.70%),這與其消耗的食物種類有關,一般近郊農(nóng)村飲食種類相對更豐富。仁福村塑料等可回收類物質(zhì)占比(33.47%)大于蓮花山村(23.10%),這與消費結構、經(jīng)濟基礎有關,經(jīng)濟落后的遠郊農(nóng)村居民塑料類包裝產(chǎn)品消費較少,相反的,經(jīng)濟良好的近郊農(nóng)村居民生活垃圾中可回收利用組分比例較高。仁福村生活垃圾組分中無機類物質(zhì)占比(22.61%),小于蓮花山村(42.20%),這與其燃料結構不同有關,仁福村靠近縣城,液化氣等市政設施較完善,當?shù)鼐用袢細饴矢哂谏徎ㄉ酱澹驶彝恋葻o機類物質(zhì)較少。

      表1 生活垃圾成份組成平均值 (%)Table 1 Average values of garbage com positions

      2.2 生活垃圾理化性質(zhì)及分析

      生活垃圾中有機質(zhì)含量、低位熱值指標分別是決定垃圾能否采用堆肥、焚燒處理的關鍵參數(shù)。研究區(qū)生活垃圾全氮、全磷、含水率、熱值及有機質(zhì)等理化性質(zhì)的測定結果見表2。

      由表2可知,各研究區(qū)生活垃圾含水率均較高,主要是由于垃圾樣品中瓜果、蔬菜等有機類物質(zhì)較多,且垃圾堆存時間短,水分揮發(fā)少。各研究區(qū)垃圾樣品中全氮、全磷測試結果較接近,其中全氮含量均明顯低于垃圾農(nóng)用標準限值要求[3],全磷含量基本滿足垃圾農(nóng)用標準限值要求[6]。近郊研究區(qū)(仁福村)與遠郊研究區(qū)(蓮花山村)垃圾樣品中有機質(zhì)含量平均值分別為垃圾農(nóng)用標準限值要求的3倍及2倍左右[6]。

      表2 生活垃圾全氮、全磷、含水率、熱值及有機質(zhì)測試結果平均值Table 2 Average values of total nitrogen, total phosphorus, m oisture content, calorif i c value and organic matter com positions

      綜合研究區(qū)生活垃圾的全氮、全磷及有機質(zhì)測試結果來看,近郊研究區(qū)生活垃圾堆肥肥效(C/N比[7])理論上優(yōu)于遠郊研究區(qū),但由于近郊研究區(qū)垃圾全氮含量低于標準限值,故用于堆肥需添加氮以提高肥效。試驗未檢測垃圾中Cd、Hg等重金屬含量,在垃圾重金屬含量不超標的前提下,近郊研究區(qū)生活垃圾分類后更適用于垃圾堆肥處理。

      近郊研究區(qū)和遠郊研究區(qū)各垃圾樣品收到基(以收集到的垃圾狀態(tài)為基準)熱值平均值分別為2 075.44和1 686.53 kJ/kg,將各研究區(qū)收到基熱值數(shù)據(jù)換算成低位熱值(減去水的氣化熱發(fā)熱量)數(shù)據(jù)仍低于垃圾焚燒處理垃圾低位熱值最低限值要求[8]。因此,各研究區(qū)生活垃圾在未進行垃圾分類預處理的前提下不適用于焚燒處理。

      3 農(nóng)村生活垃圾分類現(xiàn)狀及情況分析

      根據(jù)對研究區(qū)的實地調(diào)研,目前寧鄉(xiāng)縣農(nóng)村生活垃圾采用混合收集模式,垃圾通過定點收集池統(tǒng)一收集后運往縣填埋場處理,垃圾初次分揀通過拾荒者(以拾垃圾為生活來源的人)的非正式垃圾分類實現(xiàn),缺乏系統(tǒng)的回收利用模式。

      研究發(fā)現(xiàn)造成寧鄉(xiāng)縣農(nóng)村垃圾混合收集的主要原因有:一、缺乏系統(tǒng)的垃圾分類體系及設施。目前寧鄉(xiāng)縣農(nóng)村垃圾收集池未按成分進行分類設置,且缺乏指示性標志引導村民分類投放垃圾。二、村民垃圾分類意識不夠,目前村民對垃圾分類缺乏基本認識。三、差異化管理政策待完善。目前寧鄉(xiāng)縣政策支持“戶收集、村集中、鎮(zhèn)轉(zhuǎn)運、縣處理”生活垃圾集中處理模式。該模式能有效解決交通便利的近郊農(nóng)村垃圾處理問題,但對于遠郊農(nóng)村垃圾處理可行性不大。

      4 小 結

      (1)由于仁福村與蓮花山村經(jīng)濟發(fā)達程度、消費結構層次等因素不同,所產(chǎn)生的生活垃圾成分占比差別較大。其中仁福村有機類物質(zhì)為43.92%、蓮花山村為34.70%;仁福村可回收類物質(zhì)為33.47%、蓮花山村為23.10%;仁福村無機類物質(zhì)為22.61%、蓮花山村為42.20%。仁福村和蓮花山村生活垃圾含水率均較高(兩村平均含水率分別為61.81%與59.92%);全氮含量分別為0.16、0.13 g/kg;全磷含量分別為6.34、5.10 g/kg。仁福村和蓮花山村生活垃圾收到基(以收到垃圾狀態(tài)為基準)熱值平均值分別為2 075.44 和1 686.53 kJ/kg,該數(shù)據(jù)低于垃圾焚燒處理垃圾低位熱值最低限值要求,因此研究區(qū)生活垃圾需采取垃圾分類等預處理后再焚燒。

      (2)對比研究區(qū)的遠郊村(蓮花山村)與近郊村(仁福村)生活垃圾特性可知:經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)(仁福村)的有機成分及可回收類物質(zhì)明顯較高,預計隨著農(nóng)村、城鄉(xiāng)一體化發(fā)展的深入,農(nóng)村生活垃圾中有機成分及可回收類物質(zhì)的比例會增加。隨著區(qū)域燃氣率的提高,農(nóng)村生活垃圾的灰份將減少,而熱值會增高,大部分農(nóng)村生活垃圾將逐步具備資源化處理的前提條件。

      (3)由試驗結果可知,遠郊農(nóng)村及近郊農(nóng)村垃圾處理技術方案關鍵點均為垃圾分類,垃圾分類能有效增加垃圾低位熱值及堆肥肥效,提高垃圾資源綜合利用率,可適當減少垃圾后續(xù)處理量,是實現(xiàn)農(nóng)村生活垃圾減量化、資源化和生態(tài)化的重要途徑和手段,具有社會、經(jīng)濟、生態(tài)三方面的效益。

      (4)為降低實驗誤差對數(shù)據(jù)的影響,本試驗數(shù)據(jù)采用算數(shù)平均值法進行處理。算數(shù)平均值具有反應靈敏、確定嚴密、受抽樣變化影響較小等優(yōu)點,但算術平均值易受極端數(shù)據(jù)的影響。本實驗數(shù)據(jù)基本能反映研究區(qū)生活垃圾物化特性,適合當?shù)氐霓r(nóng)村生活垃圾處理技術還有待進一步研究。

      [1]蘇玉江,駱良孟,劉建英,等. 洛陽市城市生活垃圾成份分析[J]. 城市環(huán)境與城市生態(tài),2002,15(5):8-10.

      [2]CJT 313-2009. 生活垃圾采樣和分析方法[S]. 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.

      [3]韓志梅. 用氧彈法測定城市生活垃圾發(fā)熱量[J]. 環(huán)境衛(wèi)生工程,1996,(4):43-44.

      [4]黃昌付. 深圳市生活垃圾理化組分的統(tǒng)計學研究[D]. 武漢:華中科技大學,2012.

      [5]羅良清. 統(tǒng)計學[M]. 北京:中國財政經(jīng)濟出版社,2011:33-35 .

      [6]GB 8172-1987. 城鎮(zhèn)垃圾農(nóng)用控制標準[S]. 國家環(huán)境保護局.

      [7]喻 曉. 利用城市固體廢棄物生產(chǎn)活性肥料的研究[J]. 環(huán)境衛(wèi)生工程,2001,(2):52-53.

      [8]城市生活垃圾焚燒處理工程項目建設標準[S]. 中華人民共和國建設部發(fā)布.

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