新农村建设中固体废物的收运体系及其资源化应用
随着农村社会经济和城镇化的快速发展, 虽然农 村区域面积逐年减小, 但由于农村区域人口集中, 经 济活动频繁, 农民生活和农业生产方式、农业生产结 构发生深刻变化, 各类作物秸秆及人、畜禽粪便产生 量日益增大, 而收集处理能力严重不足, 造成农村固 体废物乱堆、乱倒、乱放, 污染环境的问题日益严重。 农业生产中的农作物秸秆、菜根、菜叶、畜禽粪 便、垫草、剩余饲料等固体废弃物的无组织堆置, 不但 占用了大量土地, 腐败分解出氨气、二氧化碳、硫化 氢、沼气等有害气体污染环境, 而且造成资源的严重 浪费。因此, 固体废物的收集贮运及管理显得尤为重 要。目前国内外研究较多的是城市垃圾的分类收集和 资源化处理, 而对农业固体废物的收集贮运则研究较 少[1、2]。农村环境问题直接关系到农村小康社会建设和 广大人民群众的身体健康。我国农业人口众多, 居住 相对分散, 环保意识淡薄, 因此固体废物的分类收集、 运输与管理难度较大。因此, 如何在基于我国国情的 条件下, 按照当地经济社会条件, 有重点地建设农村 有机废物收运系统, 有效开展畜禽粪便、农作物秸秆 和生活垃圾等固体废物的无害化处理和资源化利用, 实现农业生产与农民生活之间的物流、能流良性循 环, 是我们建设社会主义新农村、走可持续发展之路 必须要解决的当务之急的问题。
1 农村固废的来源与环境特征
1.1 农村生产垃圾
1.1.1 畜禽粪便废弃物
随着畜禽粪便养殖业规模的不断扩大, 畜禽数量 的增多, 不可避免地带来畜禽粪便的增多, 而且附带 各种伴生物和添加物。畜禽粪便组分主要有粪便及其 分解产物、伴生物和添加物[3]。畜禽粪便中含有大量的 有机物, 且有可能带有病原微生物和各种寄生虫卵, 如不及时加以处理和合理利用, 将造成严重的有机污 染和生物污染, 成为环境公害, 危害人畜的健康。
1.1.2 农作物秸秆
我国的各类农作物秸秆资源十分丰富, 总产量达 7 亿多t, 其中稻草2.3 亿t, 玉米秆2.2 亿t, 豆类和秋 杂粮作物秸秆1.0 亿t, 花生和薯类藤蔓、甜菜叶等1.0 亿t。一般情况下, 作物秸秆的组成元素中碳占绝大部 分, 主要粮食作物水稻、小麦、玉米等秸秆的含碳量占 40%以上, 其次为钾、硅、氮、钙、镁、磷、硫等元素[4]。农 作物秸秆的环境影响主要有侵占土地、污染河流、露 天焚烧影响空气质量。
1.1.3 农用塑料残膜
在农业领域中塑料制品主要应用在以下几个方 面: 农用薄膜( 主要包括农业地膜和农用棚膜, 以下简 称农膜) 、编织袋、农用水利管件、渔业用塑料和农用 塑料板( 片) 材。它们的树脂品种多为聚乙烯树脂, 其 次为聚丙烯树脂, 还有聚氯乙烯树脂。应用最广的是 农膜。废塑料对环境的污染主要表现在2 个方面, 即 视觉污染和潜在危害。视觉污染是指散落在环境中的塑料废物对市容和景观的破坏; 潜在危害是指塑料废 物进入自然环境后难以降解而带来的长期的潜在环 境问题[5]。现在, 社会上反应最强烈的实际上是废塑料 造成的视觉污染。对于废塑料对环境的潜在危害, 大 多数人还缺乏深入的认识。
1.2 农村生活垃圾
农村生态系统中生活垃圾的主要来源是: 农村和 城镇居民的生活垃圾。生活垃圾的成分主要是厨房废 弃物( 废菜、煤灰、蛋壳、废弃的食品) 以及废塑料、废 纸、碎玻璃、碎陶瓷、废纤维、废电池及其他废弃的生 活用品等, 组成十分复杂。农村生活垃圾较之城市生 活垃圾, 组成比例上有一定区别, 有机物含量多, 水分 大, 同时掺杂化肥、农药等与农业生产有关的废弃物, 因此有其鲜明的特点, 有害性一般大于城市生活垃 圾[6、7]。这些废弃物进入水体或渗入土壤中, 不仅破坏 生态环境, 而且会经食物链积存在人体内, 危害人类 健康。
1.3 乡镇工业固体废弃物
乡镇工业企业的固体废物产生量和排放量主要 集中在煤炭采选业和矿业, 其产生量和排放量分别占 乡镇工业固体废物产生量和排放量的75%和83.5%。 乡镇工业固体废物污染源的危害主要为侵占大量农 田, 影响人类生存, 恶化工作环境, 污染水环境, 污染 大气环境, 破坏农业生产[5]。
2 农村固废的收集贮运体系
我国农村地域广大, 交通落后, 各类废弃物的集 中收运困难, 对其进行分类收集后, 可就地分化处理 掉一部分, 当地无法处理者再集中收运处理, 这就减 少了废物的运输量; 分类收集使各组分相互分离, 增 加纯度, 方便进行资源化、能源化和综合利用。
2.1 分类标准的建立
要对农村固废进行分类就先得有1 个分类的参 考标准。农民自己很难准确分辨各种废物及不同成分 的危害。建立一个分类体系标准就很必要了。固废的 分类方法很多。根据农村的实际情况, 按处理与处置 方式或资源回收利用的可能性把农村固体废物分为4 类[8、9], 每类包含的成分及相应的处理方法见表1。废物 按此分类收集好后, 再分别有针对性地进行处理, 这 样处理效率将大幅提高。
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在建立固废分类体系的基础上, 逐渐建立健全农 村废旧物资收购系统, 对可回收的废品当地的环保部 门应根据当地的实际情况以及各行政村的分布情况, 合理地分布废品回收点, 根据各类可回收废物的数 量, 考虑是否建立回收垃圾再利用工厂或是将回收的 可再生垃圾销售到有条件再利用的工厂。对有害的危 险废物也通过回收, 密闭贮运到有条件再利用的工厂 或集中进行安全处理。
2.2 有机固废的分类贮运
一般农村固废中所占比例最大的是有机成分和 无机成分。无机废物虽会占用农田, 堵塞河道, 影响美 观, 但性质比较稳定, 不会对环境造成污染, 处理起来 更容易。而有机废物不仅数量会随着农民生活水平的 提高而增加, 而且在不能及时处理时易腐烂发臭, 滋 生虫卵, 传播细菌, 会污染大气、土壤和水体。目前, 许 多农民已变成非务农户, 不再种庄稼和养殖家禽, 也 不再以生物质为燃料, 这也就破坏或缩小了传统农业 经济下的废物循环途径, 且主要破坏了有机物的环境 消纳能力, 造成了有机废物的大量堆积[10]。农村固废处 理的重点和难点在于有机垃圾的处理, 所以就需要根 据有机固废特点的不同对其进行分类贮运, 以有利于 有机固废的资源化利用。
农村地区有机固废的来源大致可分为3 类: 生活 垃圾、养殖业固体废物和种植业固体废物。
2.2.1 生活垃圾
农村生活垃圾的成分与城市生活垃圾具有一定 的相似性, 主要为厨余、果皮纸屑、植物残体、灰渣及 其他一些生活垃圾成分。与城市生活垃圾相比, 剩菜 饭较少, 废品含量较低, 塑料品、玻璃等较少, 纸张含 量较低, 其中有毒物品如电池、油漆、化妆品等含量较 少, 但可能含有残留农药。灰渣成分中泥土的比例较 高, 燃煤家庭中有炉灰渣较多。厨余可由居民自己存 贮由附近农民运回作牲畜饲料, 其他垃圾由居民户内 分类收集存放, 公共地垃圾统一收运后进行人工分 选, 剩余有机物进行堆肥回用于附近农田, 相连的乡 镇可联合处理收运的垃圾。
2.2.2 养殖业固体废物
养殖业固体废物主要有猪粪、鸡粪、牛粪及其他 牲畜粪便, 全是易腐易降解有机物, 这类废物成分单 一、数量大、易于收集、处理方便。它们富含农作物生 长所需要的养分, 经发酵可以成为良好的有机肥料, 为当地农作物生长的最大有机肥来源。除粪便外, 养 殖业固体废物中还混有散落的饲料残食、其他垃圾和 废物, 但其量很少。从表2 可以看出, 鸡粪中有机物及 氮磷成分含量最好, 猪粪次之, 牛粪最差[11]。
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由于养殖业废弃物中含有丰富的动植物生长必 需的营养物质, 所以对这类有机固体废弃物应该根据 生态农业的养分循环模式, 对其分层次分级进行重复 利用, 就近进行沼气发酵、加工成有机饲料或经堆肥 形成优质的农用有机肥。
2.2.3 种植业固体废物
种植业固体废物主要是指农作物和蔬菜收割时 丢弃的以秸秆为主的一大类有机物, 我国是农业大 国, 秸秆资源十分丰富。秸秆是一种具有多用途的工 农业可再生资源, 含有丰富的营养和可利用的化学成 分, 可用作肥料、饲料、生活燃料及工副业生产的原 料。作物秸秆的收集贮运就围绕其在工农业生产中的 用途进行。其中一部分被市场集中采购运输到生产基 地进行工业化生产纤维性材料和饲料原料, 收购量由 市场决定。其余大部分则就近集中进行堆肥和秸秆燃 料化处理, 前者充分利用秸秆中丰富的氮磷钾和微量 元素, 处理后使其还田, 提高土壤肥力, 促进生产的连 续循环; 后者利用作物秸秆纤维中的碳, 将其气化或 固化成成型燃料, 既解决了农村能源匮乏的问题, 又 可以避免秸秆露天焚烧造成的资源浪费和大气污染 问题。
3 农村固体废弃物的资源化综合利用
农村固体废弃物经分类处理后, 其中产生规模较 大的、成分比较单一的废弃物就可以集中进行资源化 处理了。概括起来, 农村固废可通过以“四料化”途径 为主的方法化废为宝, 既操作简单, 有利于农民增加 收入, 又有利于农村生态的可持续健康发展。
3.1 材料化
占农村固废数量一半以上的麦、稻、玉米、高粱、 棉花等木质素和纤维素含量高的秸秆通常是造纸、地 膜、纸餐盒、建筑材料等工业生产的主要基础材料。在 造纸作板方面, 可以替代木材, 且不存在环境污染。可 生产10 余种纸产品; 秸秆经改性处理后, 可制作建筑 装潢用的结构板、纤维板、复合板、包装板等[4]。以秸秆 为原料生产出的农用地膜和纸餐盒, 可自行降解, 避 免了塑料制品对环境的污染。另外, 秸秆和一些有机 的农产品加工的下脚料还可以作为食用菌的培养料。
3.2 饲料化
在农村固体废物中, 除了秸秆、厨余垃圾可以作 为饲料喂养牲畜, 畜禽粪便经过处理也可以成为优质 饲料, 特别是鸡粪。鸡粪由于含水分较少, 有机质、N、 P、K 含量较高。鸡的肠道短, 饲料消化率低, 鸡粪中残 留大量其他动物可利用的蛋白质等有机物。最常用的 处理方法是直接经烘炒消毒后作猪、鱼等的饲料[3]。用 作饲料是鸡粪处理和资源化的好途径, 但要求鸡粪要新鲜, 消毒杀菌要彻底, 去臭和适口性要好。
3.3 燃料化
秸秆和畜禽粪便除了风干后作为燃料直接燃烧 利用外, 还可以经过加工利用, 提高能量利用率, 减少 环境污染。一种利用技术是生产清洁燃料, 它通过2 种途径实现, 第一秸秆气化产生以一氧化碳为主要成 分的可燃气体; 第二是秸秆与畜禽粪便等有机废物厌 氧发酵产生沼气, 通过管道送往农户。另一种是将秸 秆和有机垃圾烘干粉碎后固化成型, 使其成为一种便 于使用和储存的清洁燃料[4、12]。
3.4 肥料化
对于农业生产来说, 无论过去、现在和将来, 以畜 禽粪便和秸秆为主的农村固废都是优质的有机肥源, 是减少农村地区污染的最有效、最快捷、最主要的途 径之一, 既具有良好的社会效益和生态效益, 又具有 一定的经济效益。农村固废用于肥料有多种形式, 秸 秆可以通过覆盖还田、粉碎翻压还田、过腹还田, 畜禽 粪便可以直接还田。其中将粪污等各种有机废物进行 堆肥处理后利用, 是我国目前使用较广泛的形式。堆 肥处理过程中, 可杀死大部分病原微生物及寄生虫 卵, 也可除去臭气, 方法简单易行, 投资少。经堆肥处 理后肥效大大提高, 可用于有机农业的生产。集中堆 肥后也可运往异地使用。在堆肥过程中, 也应注意粪 水的外泄和下渗污染。
4 结语
农村固体废弃物与城市固体废弃物有一些共同 之处, 其处理可以借鉴城市的经验。但也有其特点, 主 要表现为量较少, 产生密度低, 高度分散, 交通落后, 农村居民环保意识弱, 集中收运处理困难。在对农村 固体废弃物进行处理处置时, 因农村比城市有更大的 环境容纳能力, 故应首先对其进行分类收集, 充分利 用农村环境自净能力消纳部分废物, 使需集中处理的 量最小化。分类收集是废弃物处理的前提。在指导普 通农户分类收集存放好生活垃圾的前提下, 再把生活 垃圾、秸秆和畜禽粪便等规模大、成分较为单一的成 分分化出来进行针对性处理。
农村固体废物的收集贮运与无害化、资源化是一 项长期而复杂的系统工程, 应当突出政府职能, 发挥 企业和农民等各方面的社会积极性, 采取综合经济技 术管理措施, 长期坚持, 持续推进, 才能有效解决农村 固体废物污染环境的问题。
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