宁乡县农村生活垃圾分类及理化性质研究

苏 畅，葛大兵,2，田 雄，徐 丽，任森华

（1. 湖南农业大学生物科学技术学院，湖南 长沙 410128；2. 湖南农业大学生态研究所，湖南 长沙 410128）

当前农村生活垃圾处理设施建设严重滞后，垃圾污染现象严重。农村生活垃圾混合收集、缺少分类，不仅增加了垃圾处理难度，也使得垃圾减量化、无害化、资源化程度较低。为给当地农村选择最适合的生活垃圾处理技术提供依据，对研究区内农村生活垃圾分类及其物化特性进行了研究。

1 材料与方法

1.1 研究对象与采样周期

选取长沙市宁乡县仁福村和莲花山村作为研究对象。仁福村距离宁乡县城约3.5 km，属于近郊农村。由于靠近县城，受县城经济辐射，仁福村居民经济条件、生活水平与消费层次均较高。莲花山村距离宁乡县城约14 km，属于远郊农村。当地常住居民以传统务农为主，经济条件、生活水平与消费层次相对较低。为保证取样点具有稳定性及代表性，本研究分别在仁福村及莲花山村各选取8户居民家作为垃圾取样点。

由于生活垃圾中易腐烂的成分较多，各季节的生活垃圾成份波动较大，根据《生活垃圾采样和分析方法》（CJT 313-2009）中对采样周期的要求[1-2]，试验研究时期选择2013年1～12月，研究周期内按春夏秋冬4季采样。采样时间选择各季度中间月份为代表月，即冬季选择1月、春季选择4月、夏季选择7月和秋季选择10月。各采样月内连续取样7 d，将各取样点每天产生的垃圾进行收集并分类。

1.2 样品采集及测定方法

1.2.1 垃圾样品采集 在所选取的居民家分别各设置10个带分类标签的垃圾收集桶，连续收集7 d的生活垃圾，每天对各取样点的各垃圾组分进行称重、记录。最后用四分法[2]缩分后在实验室条件下对各样品进行理化性质实验测定。样品测定含水率及容重后装袋备用分析，然后按规范依次测定样品中有机质等指标。

1.2.2 测定指标及方法 根据《生活垃圾采样和分析方法》（CJT 313-2009）[2]，结合本研究实际情况，选定垃圾样品的理化性质指标及测定方法：土壤含水率，采用烘干法[2]；土壤容重，采用容器法[2]；有机质、全氮和全磷的含量分别采用灼烧法、全自动定氮仪法和偏钼酸铵分光光度法[2]；热值采用氧弹式热量计法[3]。

1.3 数据分析方法

取算术平均值是为减小偶然误差而常用的一种实验数据处理方法。为了全面、精确的反映研究区生活垃圾物化特性，根据黄昌付[4]结合统计学方法的对垃圾理化成分的研究结论，利用研究周期（2013年1～12月）内两村8户居民家取样点垃圾特性的算术平均值进行分析[5]。

2 结果与讨论

2.1 生活垃圾分类结果及分析

研究按照各取样点所代表的研究区进行分拣，并将垃圾分为厨余、橡胶、塑料、纸类、竹木、灰土、砖瓦陶瓷、纺织物、金属、玻璃10类进行分拣称重，计算出各研究区垃圾成份所占的重量比。研究周期内宁乡县两村生活垃圾成份组成平均值见表1。

由表1可知，两村的经济条件、消费结构不同，所产生的生活垃圾成分差别较大。有机类物质在两村生活垃圾组分中均占比最高，但仁福村有机类物质占比（43.92%）大于莲花山村（34.70%），这与其消耗的食物种类有关，一般近郊农村饮食种类相对更丰富。仁福村塑料等可回收类物质占比（33.47%）大于莲花山村（23.10%），这与消费结构、经济基础有关，经济落后的远郊农村居民塑料类包装产品消费较少，相反的，经济良好的近郊农村居民生活垃圾中可回收利用组分比例较高。仁福村生活垃圾组分中无机类物质占比（22.61%），小于莲花山村（42.20%），这与其燃料结构不同有关，仁福村靠近县城，液化气等市政设施较完善，当地居民燃气率高于莲花山村，故灰土等无机类物质较少。

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

2.2 生活垃圾理化性质及分析

生活垃圾中有机质含量、低位热值指标分别是决定垃圾能否采用堆肥、焚烧处理的关键参数。研究区生活垃圾全氮、全磷、含水率、热值及有机质等理化性质的测定结果见表2。

由表2可知，各研究区生活垃圾含水率均较高，主要是由于垃圾样品中瓜果、蔬菜等有机类物质较多，且垃圾堆存时间短，水分挥发少。各研究区垃圾样品中全氮、全磷测试结果较接近，其中全氮含量均明显低于垃圾农用标准限值要求[3]，全磷含量基本满足垃圾农用标准限值要求[6]。近郊研究区（仁福村）与远郊研究区（莲花山村）垃圾样品中有机质含量平均值分别为垃圾农用标准限值要求的3倍及2倍左右[6]。

表2 生活垃圾全氮、全磷、含水率、热值及有机质测试结果平均值Table 2 Average values of total nitrogen, total phosphorus, m oisture content, calorif i c value and organic matter com positions

综合研究区生活垃圾的全氮、全磷及有机质测试结果来看，近郊研究区生活垃圾堆肥肥效（C/N比[7]）理论上优于远郊研究区，但由于近郊研究区垃圾全氮含量低于标准限值，故用于堆肥需添加氮以提高肥效。试验未检测垃圾中Cd、Hg等重金属含量，在垃圾重金属含量不超标的前提下，近郊研究区生活垃圾分类后更适用于垃圾堆肥处理。

近郊研究区和远郊研究区各垃圾样品收到基（以收集到的垃圾状态为基准）热值平均值分别为2 075.44和1 686.53 kJ/kg，将各研究区收到基热值数据换算成低位热值（减去水的气化热发热量）数据仍低于垃圾焚烧处理垃圾低位热值最低限值要求[8]。因此，各研究区生活垃圾在未进行垃圾分类预处理的前提下不适用于焚烧处理。

3 农村生活垃圾分类现状及情况分析

根据对研究区的实地调研，目前宁乡县农村生活垃圾采用混合收集模式，垃圾通过定点收集池统一收集后运往县填埋场处理，垃圾初次分拣通过拾荒者（以拾垃圾为生活来源的人）的非正式垃圾分类实现，缺乏系统的回收利用模式。

研究发现造成宁乡县农村垃圾混合收集的主要原因有：一、缺乏系统的垃圾分类体系及设施。目前宁乡县农村垃圾收集池未按成分进行分类设置，且缺乏指示性标志引导村民分类投放垃圾。二、村民垃圾分类意识不够，目前村民对垃圾分类缺乏基本认识。三、差异化管理政策待完善。目前宁乡县政策支持“户收集、村集中、镇转运、县处理”生活垃圾集中处理模式。该模式能有效解决交通便利的近郊农村垃圾处理问题，但对于远郊农村垃圾处理可行性不大。

4 小 结

（1）由于仁福村与莲花山村经济发达程度、消费结构层次等因素不同，所产生的生活垃圾成分占比差别较大。其中仁福村有机类物质为43.92%、莲花山村为34.70%；仁福村可回收类物质为33.47%、莲花山村为23.10%；仁福村无机类物质为22.61%、莲花山村为42.20%。仁福村和莲花山村生活垃圾含水率均较高（两村平均含水率分别为61.81%与59.92%）；全氮含量分别为0.16、0.13 g/kg；全磷含量分别为6.34、5.10 g/kg。仁福村和莲花山村生活垃圾收到基（以收到垃圾状态为基准）热值平均值分别为2 075.44 和1 686.53 kJ/kg，该数据低于垃圾焚烧处理垃圾低位热值最低限值要求，因此研究区生活垃圾需采取垃圾分类等预处理后再焚烧。

（2）对比研究区的远郊村（莲花山村）与近郊村（仁福村）生活垃圾特性可知：经济发达地区（仁福村）的有机成分及可回收类物质明显较高，预计随着农村、城乡一体化发展的深入，农村生活垃圾中有机成分及可回收类物质的比例会增加。随着区域燃气率的提高，农村生活垃圾的灰份将减少，而热值会增高，大部分农村生活垃圾将逐步具备资源化处理的前提条件。

（3）由试验结果可知，远郊农村及近郊农村垃圾处理技术方案关键点均为垃圾分类，垃圾分类能有效增加垃圾低位热值及堆肥肥效，提高垃圾资源综合利用率，可适当减少垃圾后续处理量，是实现农村生活垃圾减量化、资源化和生态化的重要途径和手段，具有社会、经济、生态三方面的效益。

（4）为降低实验误差对数据的影响，本试验数据采用算数平均值法进行处理。算数平均值具有反应灵敏、确定严密、受抽样变化影响较小等优点，但算术平均值易受极端数据的影响。本实验数据基本能反映研究区生活垃圾物化特性，适合当地的农村生活垃圾处理技术还有待进一步研究。

[1]苏玉江，骆良孟，刘建英，等. 洛阳市城市生活垃圾成份分析[J]. 城市环境与城市生态，2002，15（5）：8-10.

[2]CJT 313-2009. 生活垃圾采样和分析方法[S]. 中华人民共和国住房和城乡建设部.

[3]韩志梅. 用氧弹法测定城市生活垃圾发热量[J]. 环境卫生工程，1996，（4）：43-44.

[4]黄昌付. 深圳市生活垃圾理化组分的统计学研究[D]. 武汉：华中科技大学，2012.

[5]罗良清. 统计学[M]. 北京：中国财政经济出版社，2011：33-35 .

[6]GB 8172-1987. 城镇垃圾农用控制标准[S]. 国家环境保护局.

[7]喻 晓. 利用城市固体废弃物生产活性肥料的研究[J]. 环境卫生工程，2001，（2）：52-53.

[8]城市生活垃圾焚烧处理工程项目建设标准[S]. 中华人民共和国建设部发布.