我国农村生活垃圾处理技术探讨
摘要：介绍了卫生填埋法、焚烧法、堆肥法和综合利用等农村生活垃圾常规处理技术，以及蚯蚓堆肥法、太阳能-生物集成技术、高温高压湿解法、垃圾衍生燃料和气化熔融处理技术等几种农村生活垃圾处理新技术。在概述各种处理工艺的技术参素及优缺点的基础上，提出了农村生活垃圾处理技术路线，为社会主义新农村生活垃圾处理工艺的选择提供建议。
关键词：农村生活垃圾；处理方法；技术路线
农村生活垃圾是指在农村日常生活中或为农村日常生活提供服务活动产生的固体废物以及法律、行政法规规定为生活垃圾的固体废物。2006年8月至2007年11月，全国爱卫会、卫生部联合组织开展了全国农村环境卫生现状调查。调查结果显示，生活垃圾是农户家庭垃圾的主要来源，农村人均生活垃圾量为0.86kg/d，全国农村一年的生活垃圾量约3亿t，其中1/3（1亿t）的垃圾属于随意堆放。农村生活垃圾的主要成分有炉灰、食品袋、废纸、建材、塑料制品、水果腐烂物等；可分解与不可分解、可回收与不可回收、有害物品与无害物品的垃圾混为一体。未经处理或处理不彻底的农村生活垃圾任意堆放不但极易造成对土壤、水体和空气的污染，威胁着农民的身体健康，而且还影响到村容村貌。
2005年修订后的《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》第四十九条明确规定：“农村生活垃圾污染环境防治的具体办法，由地方性法规规定”，从而将农村生活垃圾的管理纳入法制轨道。农村生活垃圾处理受地理环境、经济发展、垃圾状况及气候条件等多种因素的影响和制约。农村生活垃圾处理是指通过物理、化学、生物等加工过程，将农村生活垃圾转变成适于运输、利用、贮存或最终处置的过程。目前生活垃圾处理处置的方法基本上是卫生填埋、焚烧、堆肥、综合利用4种，此外还有一些新的工艺方法如蚯蚓堆肥法、太阳能-生物集成技术、气化熔融处理技术等。
1、农村生活垃圾处理的常规技术
1.1卫生填埋
农村生活垃圾的最终处置方法是将经过焚烧或其它方法处理后的残余物送到填埋场进行卫生填埋。其原理是采取防渗、铺平、压实、覆盖等措施将垃圾埋入地下，经过长期的物理、化学和生物作用使其达到稳定状态，并对气体、渗沥液、蝇虫等进行治理，最终对填埋场封场覆盖，从而将垃圾产生的危害降到最低。
1.2焚烧
农村生活垃圾中的废塑料等可燃成分较多，具有很高的热值，采用科学合理的焚烧方法是完全可行的。焚烧处理是一中深度氧化的化学过程，在高温火焰的作用下，焚烧设备内的生活垃圾经过烘干、引燃、焚烧3个阶段将其转化为残渣和气体（CO2、SO2等），可经济有效地实现垃圾减量化（燃烧后垃圾的体积可减少80%～95%和无害化（垃圾中的有害物质在焚烧过程中因高温而被有效破坏）。经过焚烧后的灰渣可作为农家肥使用，同时可将产生的热量用于发电和供暖。
1.3堆肥
农村生活垃圾中有机组分（厨余、瓜果皮、植物残体等）含量高，可采用堆肥法进行处理。堆肥技术是在一定的工艺条件下，利用自然界广泛分布的细菌、真菌等微生物对垃圾中的有机物进行发酵、降解使之变成稳定的有机质，并利用发酵过程产生的热量杀死有害微生物达到无害化处理的生物化学过程。按运动状态可分为静态堆肥、动态堆肥以及间歇式动态堆肥；按需氧情况分为好氧堆肥与厌氧堆肥两种。其中与厌氧堆肥相比，好氧堆肥周期短、发酵完全、产生二次污染小，但肥效损失大、运转费用高。
1.4综合利用
综合利用是实现固体废物资源化、减量化的最重要手段之一。在生活垃圾进入环境之前对其进行回收利用，可大大减轻后续处理处置的负荷。综合利用的方法有多种，主要分为以下4种形式：再利用、原料再利用、化学再利用、热综合利用。在农村生活垃圾处理过程中，应尽量采取措施进行综合利用，以达到垃圾减量化、保护环境、节约资源和能源的目的。根据农村生活垃圾的特点，建议农村垃圾应分类收集，分类处理（图1）。
图1农村生活垃圾处理模式
2、农村生活垃圾处理新技术的发展
2.1蚯蚓堆肥法
蚯蚓堆肥（Vermicomposting）是指在微生物的协同作用下，蚯蚓利用自身丰富的酶系统（蛋白酶、脂肪酶、纤维酶、淀粉酶等）将有机废弃物迅速分解、转化成易于利用的营养物质，加速堆肥稳定化过程。蚯蚓种类繁多，但应用于生活垃圾堆肥处理的主要集中在正蚓科和巨蚓科的几个属种，其中应用最广的是赤子爱胜蚓（Eiseniafoetida）。用蚯蚓堆肥法处理农村生活垃圾工艺简单、操作方便、费用低廉、资源丰富、无二次污染，而且处理后的蚓粪可作为除臭剂和有机肥料，蚯蚓本身又可提取酶、氨基酸和生物制品。蚓粪用于农田对土壤的微生物结构和土壤养分可产生有益的影响，提高作物（如草莓）的产量和生物量，以及土壤中的微生物量。蚯蚓堆肥法具有的上述优点，使该技术在农村地区的应用具有广阔的前景。
2.2太阳能-生物集成技术
该技术是利用生活垃圾中的食物性垃圾自身携带菌种或外加菌种进行消化反应，应用太阳能作为消化反应过程中所需的能量来源，对食物性垃圾进行卫生、无害化生物处理。在处理过程中利用垃圾本身所产生的液体调节处理体的含水率，不但能够强化厌氧生物量，而且能够为处理体提供充足的营养，从而加速处理体的稳定，在处理过程中产生的臭气可经脱臭后排放。当阴雨天或外界气温较低时，它能依靠消化反应过程中产生的能量来维持生物反应的正常进行。
“生活垃圾太阳能-生物集成技术处理反应器”由宁波大学建筑工程与环境学院研制成功，它可实现农村生活垃圾中的可堆腐物转变为改良土壤的有机肥料。处理完成的食物性生活垃圾体积减少80%以上，并可产生生物肥腐熟性有机物，作为有机肥使用，既可大幅度减少农村生活垃圾的清运量，又可变废为宝，使资源得到再生利用。
2.3高温高压湿解法
农村生活垃圾湿解是在湿解反应器内，对农村生活垃圾中的可降解有机质用湿度为433～443K、压力为0.6～0.8Mpa的蒸汽处理2h后，用喷射阀在20s内排除物料，同时破碎粗大物料并闪蒸蒸汽，再用脱水机进行液固分离。湿解液富含黄腐酸，可用于制造液体肥料或颗粒肥料。脱水后的湿物料可用干燥机进行烘干到水分小于20%，过筛，粗物料再进行粉碎。高温高压湿解的固形物质可作为制造有机肥的基料，湿解基料富含黄腐酸。
2001年，袁静波研制成功“高温高压水解法处理城乡生活垃圾及制肥成套设备”，并获得了国家发明专利。其高温高压水解法处理农村生活垃圾由垃圾分选系统、垃圾水解系统、垃圾焚烧系统、制肥自动控制系统组成，具有垃圾分选效果好，运行成本低，有机物利用率高，无需添加酸性催化剂，避免了对环境产生二次污染等优点。这说明了高温高压湿解法处理农村生活垃圾具有可行性。
2.4垃圾衍生燃料
垃圾衍生燃料（RefuseDerivedFuel，简称RDF）一般指生活垃圾经破碎、筛选出不燃物后所得到的以废塑料、纸屑等可燃物为主体的废弃物，或将可燃废弃物进一步粉碎、干燥成型而制得的固体燃料。RDF具有如下优点：①较高的热值、均匀的燃烧特性；②能量回用、综合效率高；③烟气中重金属含量低、烟气净化成本低、灰分少，进一步减少处理费用，一般RDF制备工艺见图2。
图2农村生活垃圾制备RDF工艺流程图
农村生活垃圾制备RDF工艺过程可回收热能用于农村供热和发电等，且RDF运输、储存比较方便，但其燃烧过程会产生有害气体（CO、HCl等）和温室气体。因此，该技术在农村生活垃圾处理中应用前景广阔，但仍需要加强研究开发工作。
2.5气化熔融处理技术
该技术将生活垃圾在450-600℃温度下的热解气化和灰渣在1300℃以上熔融两个过程有机地结合起来。农村生活垃圾先在还原性气氛下热分解制备可燃气体，垃圾中的有价金属未被氧化，有利于回收利用，同时垃圾中的Cu、Fe等金属不易生成促进二恶英类形成的催化剂；热分解气体燃烧时空气系数较低，能大大降低排烟量，提高能量利用率，降低NOx的排放量，减少烟气处理设备的投资及运行费；含碳灰渣在高于1300℃以上的高温下熔融燃烧，能扼制二恶英类毒性物的形成，熔融渣被高温消毒可实现再生利用，同时能最大限度地实现垃圾减容、减量。
气化熔融处理技术具有彻底的无害化、显著的减容性、广泛的物料适应性、高效的能源与物资回收性等优点，但要求农村生活垃圾必需具有较高的热值（＞6000kJ/kg）。随着农村生活水平的提高，生活垃圾热值也在提高，在未来农村生活垃圾的处理中该技术将占据一席之地。
3、几种农村生活垃圾处理技术的比较
表1总结了几种典型的农村生活垃圾处理方法的技术参数，并进行了优缺点比较。本文介绍的几种处理技术都可不同程度地应用于农村生活垃圾的处理处置。每种技术都有其自身的特点及实用性，因此最终选择适当的农村生活垃圾处理技术取决于各种各样的因素（如技术因素、经济因素、政治因素、环境因素等），其中很多因素都依赖于当地条件，一般应考虑：①农村生活垃圾的成分和性状（决定于当地经济发展和居民生活水平）；②处理能力和垃圾的减容率；③国家相关政策和法规；④工作人员的职业健康和安全；⑤处理、运行及其它成本；⑥处理设备的易操作性和可靠性；⑦需要的配套设备和基础设施；⑧处理设备及排放装置对当地环境的总体影响。
4、农村生活垃圾处理技术路线
根据农村生活垃圾处理的原则及上述选择处理技术的影响因素，农村生活垃圾处理的技术路线大致如下：①实行垃圾分类收集，加强废品的回收利用。结合农村实际情况，将垃圾分为无机垃圾、可回收垃圾、有害垃圾和有机垃圾分类进行收集；成立废品回收站，最大限度地向农户收购可再生废品。②推广农村垃圾无害化处理技术，鼓励农民建设沼气池，大力发展农村沼气。“十一五”规划准备把沼气作为重点来推广，现在农业部一年的沼气补助费就有10亿元。发展沼气既解决群众生活用能问题，又能得到优质有机肥料，同时还可以有效减少农村生活垃圾对环境的污染。③对落后的山区，合理选择天然的低洼地作为填埋场不失为一种经济的农村生活垃圾处理方法。填埋场应避开以易渗透地域和靠近河流、湖泊、洪灾区和储水补给区的地理位置，选择渗透较小的地基，在填埋场底部加防渗层。④对于经济较发达的农村，应尽量减少垃圾填埋量，生活垃圾处理逐渐转向二次污染小的处理工艺，如太阳能-生物集成技术、蚯蚓堆肥法、RDF等。未来农村生活垃圾的治理方向就是要变废为宝，实现环境效益和经济效益的双丰收。⑤发展农户清洁能源循环利用技术，实现农村生活垃圾的综合利用。根据农户特点推广“两位一体”（即沼气池上面建厕所）、“三位一体”（即沼气池上面建厕所、猪圈）甚至“四位一体”（即沼气池上面建畜禽舍、厕所和温室）建设模式，同步改造厕所、猪圈、厨房、庭园。目前我国江西赣州的“猪-沼-果（菜）”的能源生态模式，广西恭城的“养殖-沼气-种植”三位一体的庭院经济模式，北方的将日光温室、畜禽舍、沼气池和厕所优化组合的“四位一体”模式取得了很好的农业效益和环境效益。⑥借鉴城市生活垃圾处理的经验，总结、提炼、创新适合在农村推广普及的生活垃圾处理方法。农村垃圾治理难度较大，单凭政府的推动显然不够，但仅凭农民自己去治理也不现实，因此只有以农民为主体、以政府为主导，利用成熟工艺，发展专用新兴工艺，充分发挥市场调节作用，才能真正治理好农村垃圾问题。
5、结语
建设新农村，解决好农村生活垃圾问题是很重要的，农村生活垃圾也是“放错了地方的资源”，因此寻求一种投资少、运行成本低、无二次污染的处理工艺，充分利用这些资源，实现经济、社会、环境效益的统一，是非常必要的。上述的几种农村生活垃圾处理方法都有其自身特点，各地农村应根据当地生活垃圾成分及经济状况等实际情况，遵循技术可行、安全可靠、经济合理的原则，合理选择处理模式。
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