园林废弃物资源化利用进展

张志卿，于光辉，熊天龙，梁　娟，李建军

(1.深圳市铁汉生态环境股份有限公司,深圳　518040;2.四川大学, 成都　610065)

· 综述 ·

园林废弃物资源化利用进展

张志卿1，于光辉1，熊天龙2，梁娟2，李建军2

(1.深圳市铁汉生态环境股份有限公司,深圳518040;2.四川大学, 成都610065)

随着城市园林绿化的快速发展，园林植物废弃物的产量与日俱增。从园林废弃物可持续发展及循环经济的客观要求出发，对园林废弃物的收集模式、处理技术及产品的应用进行研究，以期建立具有一定普适性的资源再生循环利用的技术平台，为我国园林废弃物处置产业化发展提供借鉴。

城市绿化；园林废弃物；收集；资源化

1　前　言

园林绿化在改善城市环境质量、缓解城市热岛效应，维持城市生态平衡等方面具有重要作用。随着城市园林绿化的快速发展，园林有机废弃物量越来越大，已成为继生活垃圾之后的第二大城市固体废弃物。传统方式对园林废物的处置采取填埋和焚烧方式，这不仅造成了环境的污染也带来资源的浪费，更使绿地生态系统的物质循环和能量流动断裂，土壤肥力得不到自我维持。

园林废弃物是指城市绿地或郊区林地中绿化植物自然或养护过程中所产生的乔灌木修剪物(间伐物)、草坪修剪物、杂草、落叶、枝条、花园和花坛内废弃草花等废弃物[1]。园林废弃物资源化利用对提高土壤肥力，改善土壤物理结构，涵养水分，促进植物生长以及缓解城市中重金属对地下水的污染等方面有积极作用[2,3]。

国外对园林废弃物资源化利用的研究普遍较早，美国、加拿大和比利时等国在园林垃圾的收集与利用方面积累了大量经验[4]。我国对园林废弃物的研究和资源化利用起步较晚，也取得了一定的实践经验和成果。北京、上海、广州和深圳等大中型城市积极开展绿化植物废弃物的循环再利用，尤其是对绿化植物废弃物堆肥后进行土地利用[5]。孙晓杰等[6]采用粪渣与树叶(湿基比为3∶1)进行静态好氧堆肥得到肥效指标和重金属含量均符合国家相应标准的堆肥产品；顾兵等[7]通过绿地现场土壤改良试验，发现随着园林废弃物堆肥施用量的增加，对土壤改良作用也越显著，并建议其用量宜控制在13240kg/hm2以内。沈洪艳等[8]通过在韶赣高速公路的现场试验研究表明，施用园林废弃物堆肥后，绿化植物群落的盖度、密度、高度和地上生物量均高于对照(草炭土)组，并且植物废弃物堆肥能明显改善土壤的理化性状，提高土壤含水率、全氮、全磷等含量，具有较好的保水和保肥能力，起到明显的培肥改土效果。园林废弃物也可作为边坡绿化种植基质的土壤改良剂，具有良好的生态、经济等效益。

园林废弃物营养成分含量较高、重金属含量低，经处理后能明显改善土壤理化性质提高土壤肥力[9]，有巨大的再利用价值。本文从园林废弃物可持续发展及循环经济的客观要求出发，对园林废弃物的收集模式、处理技术及产品的应用进行研究，以期建立具有一定普适性的资源再生循环利用的技术平台，为我国园林废弃物处置产业化发展提供借鉴。

2　园林废弃物资源化处置方式

2.1堆肥处置

将园林废弃物进行生物堆肥处理是实现其资源化利用的重要途径[10,11]。园林废弃物的堆肥处理，是指以自然条件下或养护过程中产生的草坪草屑、树枝、树叶等废弃物为原料，或者添加一定配比的其他辅料，在适合的条件下利用微生物降解有机物质，经过一定时间的好氧发酵，将有机可腐物转化成有机营养物或腐殖质[12]，得到最终腐熟的堆肥产品。

园林废弃物的组成结构是影响堆肥的重要因素[13]。适合堆肥的材料为枯枝落叶(植物凋落物)、乔灌木修剪物或间伐物、枝条、草坪修剪物、杂草以及花园、花坛内废弃草花等植物废弃物。堆肥过程中的各物理参数的控制(物料粒径、含水率、初始C/N、温度、pH值、氧气含量)是影响堆肥的又一重要因素[13]。一般园林废弃物的物料粒径宜控制在 0.5 cm～2 cm之间[14]；起始含水率宜控制在 50%～60%[15]；初始 C/N控制在(20～30)∶1[16]；堆肥温度在 45℃～65℃之间[14]；堆肥产品 pH 值基本呈中性[17]；堆肥中氧气的体积分数适宜控制在 5%～15%[18]。堆肥可用作土壤改良材料或用作花木基质，根据不同土壤条件和种植要求，直接使用或和土壤混合后使用。

2.2地表覆盖物

园林废弃物当覆盖物使用，可以起到美观效果，并减少土壤水分蒸发、为土壤提供有机质、缓冲土壤温度变化、抑制杂草等作用[19～21]，还可以改善土壤结构，增加土壤有益微生物的数量，提供植物所需养分和有机质，从而促进园林植物生长[22,23]。王朴等[24]使用3cm～9cm的枝叶粉碎物覆盖于园林土壤中，结果表明覆盖可显著降低表层土壤容重，提高土壤渗透性和保水作用。顾兵等[25]研究发现园林垃圾覆盖可增加总孔隙度和毛管孔隙度，提高土壤中有机质及养分元素含量，提高绿地土壤质量、降低养护费用。

覆盖物指以绿化植物废弃物为原料直接铺设或经加工粉碎后铺设于土表的一层保护物质。园林废弃物经粉碎后应用于地表覆盖具有取材方便，加工简单等特点。园林废弃物的种类、修剪尺寸大小对覆盖效果都具有较大的影响。枯枝落叶、树皮、木片、硬果壳等不易分解的绿化植物废弃物适合做覆盖材料；树枝修剪物或间伐物、草坪修剪物等易分解腐烂的材料不适宜做大面积覆盖使用。树枝修剪或间伐覆盖物的粒径宜在2cm以上；木片作为覆盖物时大小宜在3cm～8cm之间，厚度宜在0.5cm～1cm之间；落叶一般不分大小可直接覆盖。将园林废弃物作为土壤改良剂，可以解决土壤贫瘠、提供植物营养元素，减少其对环境的伤害。

2.3生物质能源

园林废弃物在生物质能源利用方面主要涉及3个方面，即压缩成型后直燃发电、生物质气化发电和裂解生产乙醇及木糖醇[26,27]。生物质能源是以生物质为载体的将太阳能储存为化学能的能量形式，具有燃值高、无污染等优点。近年来，我国生物质燃料技术进步显著。截至2009年，已建成生物质燃料生产厂260多家，生产能力约76.6万t/a，相当于替代38.3万t标准煤，减少温室气体排放83万t/a[27]。

园林垃圾具有较高的热值，按传统焚烧方式，能源利用率仅为10%，而用于发电则可将能源利用率提高至30%以上。此外，利用园林植物废弃物裂解生产乙醇及木糖醇，可一定程度上取代目前的原料——玉米和木材，保护耕地及森林资源，不但解决粮食危机与能源危机，而且还不会因恶劣气候而造成减产，具有巨大的经济、社会和生态效益[28]。

2.4制备炭材料

利用园林废弃物为原料制备的生物质炭材料，经过热解炭化均可用于制备具有发达孔隙结构、较大比表面积的炭材料。同商业活性炭相比，生物炭成本更低且效果更好。研究表明，生物炭可有效提高土壤有机质含量，改善土壤保水、保肥性能，是良好的土壤改良剂。施加生物炭可使植物生长所需元素的可给态显著增加[27]。作为一种高效吸附剂，生物炭可广泛用于污染环境治理。丁文川等[29]发现松木生物炭可钝化土壤中的Pb和Cd，降低其生物有效性。在堆肥过程中添加生物炭，可有效改善微生物的生长代谢环境，抑制堆腐过程中恶臭气体释放。

园林废弃物制备生物质炭材料的方法简单，其制备工艺主要有炭化和活化两步流程。制备过程中炭化、活化的温度和时间的控制、活化剂的选择直接影响到活性炭材料的比表面积和孔结构，从而决定炭材料的物理化学性质。制备工艺一般是把含炭物质在惰性气体(一般用N2)保护的氛围下加热，除去生物质原材料中的S、O、H、N、Ca等非碳元素。炭化温度通常是在1000℃以下。炭材料因其丰富的孔隙结构、较大的比表面积和优良的导电性、耐酸碱、耐高温等优点而被认为是最具有广泛用途的功能型材料之一。作为一种环境友好型材料，活性炭具有制备原料丰富、制备流程简单、成本低、结构稳定等优点，还有非常宽广的用途。目前工业化炭材料的生产成本较高，探索原料丰富、成本低廉的植物原料已成为近年来炭材料生产研发的热点。

2.5其他资源化处置方式

园林废弃物中含有大量的纤维类物质，经过适当的技术处理，便可作为饲料应用。通过微生物处理转化技术，可将秸秆、木屑等植物废弃物加工变为微生物蛋白产品。陈玉水和潘伟斌[30]采用室内盆养方法进行了植物废弃物饲养蚯蚓的试验研究，把数量大、分布集中的香蕉假茎叶和菠萝皮渣，与当地广泛分布的优质农业废弃物蘑菇废菌料或牛粪按照一定比例混合腐熟，然后用于饲养蚯蚓，生产出来的蚯蚓可以用作畜禽、水产养殖业的优质动物蛋白饲料。经过蚯蚓处理后的残渣是无毒无害的农用有机肥料，更为重要的是能够进一步利用这两种植物废弃物资源，也避免了这些植物体在当地对生态环境的污染。

园林废弃物可压制成密度板或三合板，作为建材；可利用粉碎后的木屑制作包装盒、板材等；也可生产化工产品，如木糖醇、纤维素及其衍生物等；还用于菌菇的栽培等。这些应用都最大程度地促进了植物废弃物的资源化利用。

3　存在问题

3.1收集、运输及粉碎

废弃物的收集、运输及粉碎是园林废弃物资源化利用的前提。由于南北方的气候及地带性存在差异，植物生长特性的不同造成各地植物废弃物的收集工作有所区别。此外，园林废弃物通常具有疏松、体积大、水分高、分布范围广等特点，其收集运输过程将产生高昂的费用，致使企业的原材料费用过高，从而使堆肥产品的生产成本较高，附加值较低，是阻碍园林植物废弃物堆肥产业化的原因之一，也成为园林垃圾资源化利用的主要瓶颈。

另外由于植物本身具有的结构及特点，目前市售的粉碎机在保证粉碎效率的同时均不能达到合适的粒径范围，这已成为园林废弃物资源化产业化另一瓶颈。目前市售的削片机能顺利将植物废弃物进行一次粉碎，得到35mm左右的植物碎片；而将植物碎片进一步进行粉碎要同时实现效率高和粒径小则是一个难题。

3.2选址、占地及处置场地建设

选择合适的处理地点可以有效提高园林废弃物资源化利用效率。园林废弃物作为重要的生物质资源，其资源利用选址布局与其他生物质资源利用选址布局具有相通性。园林废弃物资源分布广阔、地域性强，对其开发利用研究需获得各个区域的生物质资源理论量、可利用量及空间分布、经济发展水平及能源需求量信息[27]。此外，植物废弃物资源化处理场所形式多样，占地从数百平米至上千亩不等。随着城市土地资源的不断紧张，废弃物资源化处理场所的规划和建设也变得越发困难。建设安全、经济、高效和便捷的堆肥堆场是加快推广绿化植物废弃物资源化利用过程中必须解决的核心问题。合理的场地建设、机械配置和安全卫生的控制不但可以加快植物废弃物处理速率，降低处理成本，消除污染和安全隐患，还能起到节能减排、促进城市生态环境建设的作用。

植物废弃物堆肥场地的合理建设和有效运行直接关系到植物废弃物高效、经济和安全地处置利用，也直接关系到植物废弃物循环产业在我国的发展。因此各地应该根据各自经济发展现状、绿化分布规律、气候变化以及技术差异等因素，在绿化植物废弃物的选址、规模、硬件、堆肥形式、机械配置以及环境卫生和安全等方面进行综合考虑，以明确适合当地发展的植物废弃物处置场地，为植物废弃物的合理利用提供保障。

3.3技术保障与资金支持

园林废弃物资源化处理投入大，收益低，填埋或焚烧处理在一些地区一定时期还处于主导地位，影响了园林废弃物资源化整体进程。近年来，园林废弃物资源化逐步受到重视，一些示范工程也随之建成，但总体上还处于摸索阶段。

传统技术(堆肥技术、沼气技术)发展受限，技术保障和资金支持是制约其发展的瓶颈。如发酵过程中的微生物筛选，沼气的产气率和设备、堆肥的设备和氮素损失等。不清楚农业废弃物产品开发的主攻方向，导致中国的农业废弃物转化产品品种单一、质量差、利用率低、商品价值低，不能形成产业化，无论在国内还是在国际市场上都没有竞争力，也就不能有效的转化农业废弃物，实现资源化利用；同时在设备的投入上，资源化配套设备的研发与制造工作也略显脱节，财政的支撑和吸纳社会资金的能力不足，新技术在产业化的转化过程中，得不到应用和推广，影响行业的生产效率，导致废弃物的资源化在低水平上重复以至发展缓慢。

3.4政策法规

园林废弃物资源化利用是实现低碳社会的重要途径，我国农业植物废弃物资源化进程中，存在着资源总量不清、技术装备落后、政策法规缺乏等问题。现行国家与地方并未完整的绿化植物废弃物资源化政策法规出台。针对不同地域和不同类型的园林废弃物没有相应的管理办法，监测、监管、预测、预警体系不健全。园林废弃物的处置缺少相应的政策扶持和资金补贴，导致其行业竞争力下降，与城市的快速发展相脱节。

3.5资源化产品质量

现阶段园林废弃物资源化产品存在质量不一、品种单一、商品价值低、销路不畅等问题。由于缺少相应的行业标准，再加上植物本身的结构与特性，导致堆肥产品的外观与市售堆肥产品有较大的差异，堆肥产品质量稳定性较差。针对园林废弃物的特点，为从根本上解决难题，首先应从堆肥微生物方面入手筛选出高效的纤维素和木质素降解菌，提高植物废弃物堆肥产品质量，其次，应改进资源化处置工艺，严把质量关使植物废弃物产品质量稳定、一致，此外还应根据不同的原料制定相关的行业标准，使其实现规范化生产。

4　结　语

园林废弃物具有重大的利用价值且利用形式多样，生产生物有机肥料、作为常规能源的替代物、制成栽培容器或建材产品，提取合成木糖醇，这些应用都为废弃物的资源化利用开拓了广泛途径。结合当前园林废弃物循环利用的现状，今后应开展更深入的控制和研究，从环保的角度出发，研发出更经济、简便的工艺技术，并且考虑几种方法的有机组合，形成一种多层次多途径的综合利用方式，使经济效益、环境效益和社会效益最大限度地统一。建议政府部门充分发挥政府的主导作用，以科技为支撑，制定科学的园林废弃物循环利用的操作技术规范及产品质量标准，推动园林废弃物循环利用产业的可持续发展。

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Research on Garden Waste Resource Utilization

ZHANG Zhi-qing1, YU Guang-hui1, XIONG Tian-long2, LIANG Juan2, LI Jian-jun2

(1.ShenzhenTechandEcology&EnvironmentCo.,Ltd.Shenzhen518040,China;2.SichuanUniversity，Chengdu610065，China)

With the rapid development of urban landscaping, garden plant waste is growing gradually. Based on the objective requirements of sustainable development and recycling economy of garden waste, this paper studied the collection model, disposal technology and product application of garden waste, in order to establish a general resources recycling technology platform, which could provide reference for the garden waste disposal industrialization development.

urban landscaping; garden waste; collection; recycling

2014-09-18

张志卿(1980-),女,山西吕粱人,2009年毕业于四川大学生命科学学院风景园林专业，高级工程师,研究方向为生态环境保护。

X72

A

1001-3644(2015)02-0154-05