村鎮(zhèn)垃圾治理典型案例及問題分析

崔廣宇，呂凡，章驊，邵立明，何品晶*

（1.同濟大學固體廢物處理與資源化研究所，上海 200092；2.上海污染控制與生態(tài)安全研究院，上海 200092；3.上海多源固廢協(xié)同處理和能源化工程技術研究中心，上海 200092）

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，農(nóng)村地區(qū)的垃圾治理不規(guī)范以及環(huán)境污染問題越來越突出。依照美麗鄉(xiāng)村建設總目標，近年來多部委就農(nóng)村垃圾治理工作發(fā)布重要文件，從健全生活垃圾收運處置體系、推進生活垃圾分類減量與利用、加強農(nóng)村固廢協(xié)同資源化處理利用等方面作出重要部署并提出方法指導。我國農(nóng)村垃圾治理工作正從“有沒有”邁向“好不好”階段，而垃圾分類、收運及處理處置等關鍵環(huán)節(jié)的技術，應以適應性強、技術可行、成本適宜、社會環(huán)境效益好為原則，因地制宜、統(tǒng)籌開展，并不斷優(yōu)化[1-4]。

我國農(nóng)村幅員遼闊，經(jīng)濟、氣候、地形條件、勞動力因素不均衡，垃圾特性與城市存在較大差別[5-7]。相對城市生活垃圾，農(nóng)村垃圾的產(chǎn)量小（0.7～1.1 kg·人-1·d-1）且分散。農(nóng)村生活垃圾以灰渣、廚余為主，而城市生活垃圾中廚余、可回收物更常見。由此造成農(nóng)村的生活垃圾收運、處理處置具有鮮明特征。因此，不能單純照搬或模仿城市垃圾的治理模式[8-10]。為了及時了解現(xiàn)階段農(nóng)村垃圾治理工作的推進狀況，2021 年中國城市環(huán)境衛(wèi)生協(xié)會村鎮(zhèn)垃圾治理專業(yè)委員會組織開展了村鎮(zhèn)垃圾治理實用技術與實踐案例征集活動。本文基于該活動征集結果，根據(jù)技術的適用性、先進性及經(jīng)濟、環(huán)境效益，案例的適用性/典型性及經(jīng)濟、社會、環(huán)境效益的指標得分狀況，深入分析了村鎮(zhèn)垃圾分類、收運和處理處置的特點及存在的問題，旨在為我國村鎮(zhèn)垃圾治理工作的推進提供借鑒和參考。

1 村鎮(zhèn)垃圾治理典型案例基本情況

所征集到的技術/案例來自全國各地20個不同的單位。根據(jù)提交材料的完整性及內(nèi)容的相關性，篩選出符合條件的18個技術/案例，由行業(yè)專家通訊評審。應征技術和案例除了要求適用性、經(jīng)濟效益、社會效益及環(huán)境效益指標外，同時，還分別要求創(chuàng)新性（先進性）和典型性，并且賦予更高的分值權重。

這些案例（圖1）中，屬于生活垃圾分類收運類的技術/案例共有6 個，來自江蘇（3 例）、山東、內(nèi)蒙古和四川4 個省份；廚余（易腐）垃圾生物資源化處理類技術/案例共有9 個，來自浙江（5 例）、江蘇（2 例）、甘肅和上海4 個省份，其中好氧發(fā)酵工藝7 例，另2 例為蟲體（蠅蛆）養(yǎng)殖和水解液化；生活垃圾處置類技術/案例有3個，位于云南、廣東、安徽3個省份，均屬熱處理工藝。由此可以看出，應征案例以江浙地區(qū)居多（占10/18），主要與這些地區(qū)近年來農(nóng)村人居環(huán)境整治力度大、成效顯著密不可分[11]。

圖1 不同類型技術/案例的區(qū)域分布Figure 1 Region distribution of different technologies and illustrative cases

2 實用技術與實踐案例的指標達成狀況

為了更直觀地了解這些技術/案例的各項指標達成情況，對評審結果進行了梳理，結果見圖2、圖3 和圖4。

就分類收運類（圖2）而言，有2個案例（來自山東和江蘇）的所有指標（典型性/適用性、經(jīng)濟效益、社會效益及環(huán)境效益）均得分較高，而其他4個案例有2項或2項以上指標得分較低，特別是適用性/典型性、經(jīng)濟效益指標的平均得分較低，說明案例的應用成本相對較高或經(jīng)濟效益不佳，可推廣性較差，不具有代表性。

圖2 村鎮(zhèn)垃圾分類、收運實踐案例指標得分狀況Figure 2 Scores of evaluation indicators for illustrative cases of rural wastes separation，collection and transportation

對資源化處理類技術/案例（圖3）來說，按照指標的得分情況，村鎮(zhèn)多源有機固廢好氧生化處理（浙江）、農(nóng)村易腐垃圾快速腐殖化處理（浙江）、城鄉(xiāng)有機廢棄物資源化處理（江蘇）、廚余垃圾資源化處理（上海）和有機廢棄物生物昆蟲轉(zhuǎn)化（江蘇）各項指標得分較高，因而被優(yōu)先推薦為實用技術（村鎮(zhèn)廚余垃圾資源化處理（上海）除外）和實踐案例。村鎮(zhèn)廚余垃圾機器成肥（浙江）、易腐垃圾就地資源化處理（浙江）、易腐垃圾原位減量機器成肥（浙江）、農(nóng)牧和旅游區(qū)餐廚垃圾資源化處理（甘肅）4個技術/案例則因適用性（典型性）、先進性、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益中多個指標得分較低而未被推薦。對比發(fā)現(xiàn)，未被推薦的技術和案例主要集中于易腐垃圾的機器成肥類，一方面可能是因為其技術還不夠成熟，這也可由最近的研究結果證實[12]，另一方面可能與其技術的應用成本較高有關[6]。

圖3 廚余（易腐）垃圾生物資源化處理技術與案例指標得分狀況Figure 3 Evaluation index scores for technologies and illustrative cases of biological treatment of rural putrescible wastes

如圖4 所示，在熱處理類技術中，采用氣炭互補式炭化燃燒技術的案例（安徽），雖然因應用案例較少及缺少環(huán)境監(jiān)測報告而未被推薦，但技術的先進性、適用性、經(jīng)濟效益、社會效益指標均具有較高得分，說明這種技術/案例有一定的參考價值。其余兩個案例的各項得分因普遍較低，均未被推薦，表明通過焚燒熱解處置村鎮(zhèn)生活垃圾目前存在諸多方面的問題，尤其應加強其技術方面的研究。

圖4 村鎮(zhèn)生活垃圾熱處理技術與案例指標達成狀況Figure 4 Evaluation index scores for technologies and illustrative cases of thermal treatment of rural wastes

3 技術/案例的綜合評價

上文從指標得分方面對技術/案例進行了初步分析，為了更加明確各自的優(yōu)缺點，分別整合了3 類案例的特征性信息，包含特征歸類、關鍵詞、優(yōu)點以及缺點4個方面。

3.1 分類收運案例

分類收運案例（表1）中，除定位為設備升級改造類的2個案例外，其他4個案例均屬機制創(chuàng)新類，如基于第三方管理的“五網(wǎng)協(xié)同”體系，城鄉(xiāng)統(tǒng)籌層面的垃圾分類“4+1”模式，定時定點模式及“一戶一碼”管理方式等。具體而言，村鎮(zhèn)垃圾分類（江蘇）的案例中所提的“五網(wǎng)協(xié)同”方式在農(nóng)村地區(qū)具有可行性，能夠?qū)崿F(xiàn)集約化，且由第三方運營，被認為是一種重要的農(nóng)村垃圾治理的管理模式。然而，其示范點覆蓋人數(shù)較少（僅兩個村），且缺少成本及兩個3E（低成本、易操作、易維護；環(huán)境、資源、經(jīng)濟）目標效果方面的數(shù)據(jù)。類似地，村鎮(zhèn)垃圾分類（內(nèi)蒙古）案例中，定時定點模式下，分類指導、入戶收集、積分兌換等形式培養(yǎng)了村民良好的習慣；同時，采取了車對車收運模式以及設置回收物暫存區(qū)等能夠提高收運效率，但也缺乏就地減量及資源化方法、工藝和費用成本等數(shù)據(jù)。另外一個比較有特色的村鎮(zhèn)垃圾分類案例位于四川的農(nóng)村，采用的是“一戶一碼”制度，利用大數(shù)據(jù)實施全程監(jiān)管，既能夠降低運營成本，還可以對垃圾源頭減量及習慣養(yǎng)成等起到一定的示范作用。然而，該案例還存在覆蓋人數(shù)較少且其他垃圾投放收集要求等具體操作不明確的問題。在村鎮(zhèn)垃圾收轉(zhuǎn)運（江蘇）案例中，升級改造后的中轉(zhuǎn)站整體上與城市的模式區(qū)別不大，技術先進，但不完全適合農(nóng)村的情況，并且設施的開放度較高，異味處理設施難以見效，有可能影響周邊環(huán)境。誠然，這些村鎮(zhèn)垃圾分類和轉(zhuǎn)運的案例中所嘗試的新管理模式對垃圾分類推進具有重要貢獻，但在模式總結及3E目標達成情況等方面還需要不斷總結和積累數(shù)據(jù)，同時也應該不斷擴大示范應用點。

表1 村鎮(zhèn)垃圾分類收運案例比較Table 1 Comparison of technologies and illustrative cases of rural waste sorting，collection and transportation

在被推薦的案例中，山東某縣級市實施了城鄉(xiāng)統(tǒng)籌、區(qū)域全覆蓋的垃圾分類模式，充分發(fā)動群眾和依靠基層組織，利用全流程監(jiān)管體系，是一種典型的機制創(chuàng)新類案例（圖5A）。盡管所應用的垃圾分類標準與住房和城鄉(xiāng)建設部《生活垃圾分類標志》（GB/T 19095—2019）不一致，但3E 目標成效顯著，具有代表性和示范作用。此外，來自江蘇的轉(zhuǎn)運設施升級改造案例（圖5B）應用大型化、分類式的建設模式，顯著提高了運營管理水平和異味處理能力，集約程度高，3E目標效果顯著，有望成為村鎮(zhèn)垃圾轉(zhuǎn)運站的主流。

圖5 村鎮(zhèn)垃圾分類收運典型案例Figure 5 Illustrative cases for sorting，collection and transportation of rural wastes

3.2 資源化處理類技術/案例

資源化處理類技術/案例分析見表2。依據(jù)所采用技術的不同，可分為陽光房靜態(tài)好氧堆肥、機械生物制肥及昆蟲生物轉(zhuǎn)化三類。

表2 村鎮(zhèn)易腐（廚余）垃圾資源化利用技術/案例比較Table 2 Comparison of technologies and illustrative cases of rural waste resource utilization

以陽光房靜態(tài)好氧堆肥為例，位于浙江象山的村鎮(zhèn)多源有機固廢好氧生化處理案例所應用的縣域統(tǒng)籌推進機制及鎮(zhèn)級堆肥設施實用技術具有良好的示范意義。如圖6A 所示，通過專用的分揀-破碎-擠壓一體機對物料進行預處理，實現(xiàn)易腐垃圾除雜、水分脫除與物料破碎均質(zhì)；采用“三明治”式的發(fā)酵倉填充方式，通過倉底部和頂部的通風管，強化堆體自然通風，提高產(chǎn)物的腐熟速度。該案例是一種處理成本相對較低、操作簡便、二次污染控制水平高的新一代陽光房堆肥技術，可為村鎮(zhèn)多源有機固廢（如家庭廚余垃圾、農(nóng)業(yè)秸稈、園林綠化廢物等）處理提供一種新模式。另一個陽光房堆肥案例同樣位于浙江，是一種多村聯(lián)建的模式，通過在堆體中接種微生物、實施溫濕度控制不同階段的通風和除濕策略，可加速廢棄物的腐殖化過程；滲濾液和臭氣等二次污染控制單元技術先進，環(huán)境效益好。目前該項目已實際穩(wěn)定運行了2年，堆肥產(chǎn)物品質(zhì)達到農(nóng)業(yè)部門《有機肥料》（NY525—2021）等相關標準。雖然建設投資相對較高，多通道控制技術較為復雜，操作難度較大，但運行成本低，規(guī)模效益好，總體處理成本良好。

機械生物制肥案例主要是通過接種功能微生物來強化高溫堆肥，此方法具有操作簡便的特點，但堆肥環(huán)境難以控制，且技術難度大、成肥時間不明確，雖然降低了含水率，殺滅了病原菌和蟲卵，但腐熟度普遍較低，難以達到農(nóng)用有機肥的要求[6，12]和《生物質(zhì)廢物堆肥污染控制技術規(guī)范（征求意見稿）》（環(huán)辦標征函〔2021〕32 號）的要求。事實上，如果要達到有機肥品質(zhì)的標準，機器成肥后的產(chǎn)物還需要進行二次腐化（至少7 d以上，甚至更長）[12]。另外，有案例采用納米光催化等技術手段控制廢氣，但其工藝復雜、投資運行成本較高、操作難度大，在農(nóng)村地區(qū)（特別是經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)）推廣應用有一定困難。在農(nóng)牧和旅游區(qū)采用低溫快速發(fā)酵工藝處理餐廚廢棄物，并未充分考慮農(nóng)牧結合以及垃圾產(chǎn)生量波動大可能帶來的運行不穩(wěn)定的問題，還需針對性地研發(fā)或選擇集成技術。運行成本中除了較高的電耗外，菌劑附加費用以及菌劑的生物安全性也是相對較敏感的方面。

較成功的機械生物制肥案例應用效果良好，如上海郊區(qū)某鎮(zhèn)應用集磁選、破碎與擠壓脫水于一體的一體化設備，對廚余垃圾進行預處理，再通過攪拌式微生物菌劑復合好氧發(fā)酵設備對物料進行停留時間約3 d 的一次生物發(fā)酵，實現(xiàn)水分的快速降低和有機質(zhì)的初步降解；之后，利用滾筒式發(fā)酵設備對物料二次發(fā)酵15 d，確保產(chǎn)物性質(zhì)穩(wěn)定，達到農(nóng)用有機肥料標準；同時，通過噴淋塔-活性炭協(xié)同處理在預處理、一次發(fā)酵和二次發(fā)酵過程中產(chǎn)生的臭氣，采用活性污泥法處理廠區(qū)內(nèi)的廢水，達標后納管排放（圖6B）。目前，該站點每日處理10 t 廚余垃圾，產(chǎn)生1.5 t 含水率為30%的有機肥；整個運行過程自動化程度高、操作簡便，處理成本約180 元·t-1，有望在經(jīng)濟較發(fā)達的村鎮(zhèn)地區(qū)推廣應用。另一個是位于江蘇的城鄉(xiāng)有機廢棄物資源化案例，采用生物干化+好氧堆肥耦合工藝（圖6C），可協(xié)同處理廚余垃圾、農(nóng)林秸稈、畜禽糞便等多種有機廢棄物。該技術基于不同廢棄物的特性差異進行物料碳氮比及水分的調(diào)配，再接種復合功能微生物菌劑，經(jīng)密閉式生物干化設備降低物料水分，以及好氧生物發(fā)酵設備使產(chǎn)物達到腐熟。雖然建設投資較高，但產(chǎn)物有機肥和液體肥（液體肥品質(zhì)還需進一步驗證）可以覆蓋這部分成本，體現(xiàn)出較好的經(jīng)濟效益；而集中式的臭氣控制系統(tǒng)，也避免了環(huán)境污染等問題。因此，該類技術總體上技術可控，適應性較強。

作為一種溫室氣體低排放技術，采用微型動物（如蠅蛆）來處理有機廢棄物（如餐廚垃圾），不僅可以收獲高品質(zhì)的蟲體蛋白，同時還可以獲得優(yōu)良的有機肥原料[13-16]。入選的蠅蛆生物轉(zhuǎn)化案例日處理餐廚垃圾40 t，具有較高的自動化水平與規(guī)模，其工藝流程如圖6D所示。首先，采用破碎-壓榨設備對餐廚垃圾進行預處理，降低物料含水率并使其均質(zhì)化；再經(jīng)提油設備提油后，進入攪拌罐用微生物菌劑、茨粉等調(diào)質(zhì)；制備好的蠅蛆食料由自動布料機布料，經(jīng)蠅蛆生物轉(zhuǎn)化3 d 后，再由收料機收料。處理后的餐廚垃圾殘余物通過光-振動耦合方式分離成蟲和蟲糞沙等。整個處理過程產(chǎn)生的廢水（主要在預處理環(huán)節(jié)產(chǎn)生）可作為蠅蛆食料的調(diào)配水回用，實現(xiàn)廢水零排放；同時采用新風負壓系統(tǒng)及后端化學洗滌+活性炭工藝，確保廢氣達標排放。因蟲體蛋白品質(zhì)佳、應用范圍廣，該案例具有很好的經(jīng)濟效益，在目前全國推行垃圾分類的背景下，具有很好的應用推廣前景。

圖6 村鎮(zhèn)易腐垃圾資源化利用典型案例Figure 6 Illustrative cases of biotreatment of rural putrescible wastes

3.3 熱處理類技術/案例

表3 的三個案例中，歸為技術創(chuàng)新類的案例（安徽）采用的是氣炭互補式炭化燃燒工藝（圖7），通過熱解、炭化和氣相二燃室燃燒過程，配合與之匹配的污染控制流程，可實現(xiàn)村鎮(zhèn)垃圾無害化處理，總體技術可行。具體而言，生活垃圾先經(jīng)過破碎達到均質(zhì)化，再在干燥室借助煙氣和爐膛熱輻射使垃圾脫水干燥，干燥后的垃圾進入炭化室，可燃氣的對沖燃燒為垃圾的氣化提供大量熱能，使得干燥后的生活垃圾在高溫煙氣及腔室高溫熱輻射的缺氧環(huán)境下發(fā)生氣化；炭渣進入燃盡爐排進一步燃燒。高溫煙氣與部分未燃盡成分進入二燃室，高溫分解并停留2 s 以上。二燃室排出的煙氣經(jīng)余熱鍋爐熱能回收后，依次經(jīng)過噴霧干燥塔、旋風除塵器、布袋除塵器、濕法塔、再熱器、煙囪，完成脫酸除塵等凈化過程，實現(xiàn)煙氣達標排放。不足之處主要是處理能力小，且進料垃圾不均勻、投料沖擊和垃圾水分波動等因素可能造成設備無法連續(xù)運行或運行不穩(wěn)定；同時，該案例也缺少與原有處理方式的對比數(shù)據(jù)，推廣應用案例少。另兩個推廣應用型案例（來自云南和廣東）已有多個示范工程在運行，表明技術具有一定的適用性，但焚燒爐單體規(guī)模較?。? t·d-1），且并非所有示范項目都能提供環(huán)保監(jiān)測結果。經(jīng)常停啟爐的污染物達標排放是難點，同樣也缺少不同處理處置方式對比數(shù)據(jù)和建設成本數(shù)據(jù)。另外，垂直爐體內(nèi)熱解氧化層的空間有限，相比于獨立設置的二燃室，垂直爐內(nèi)氣相燃燒是否充分還有待檢驗。

表3 村鎮(zhèn)垃圾熱處理技術/案例比較Table 3 Comparison of technologies and illustrative cases of rural waste thermal treatment

圖7 村鎮(zhèn)生活垃圾熱處理案例（安徽）之氣炭互補式炭化燃燒工藝Figure 7 Complementary gas-carbon carbonization combustion process for thermal treatment of rural waste in Anhui

4 結論

在全國普遍推行垃圾分類的背景下，各地農(nóng)村生活垃圾的治理已開展了形式多樣、內(nèi)容豐富的實踐探索。

（1）從地區(qū)分布來看，江浙兩省的案例較多，與這兩地近年來在農(nóng)村垃圾分類及資源化處理方面較高的投入密不可分。分類、收運的案例中，管理機制方面的創(chuàng)新（如“五網(wǎng)協(xié)同”、全域覆蓋、“一戶一碼”、第三方運營、環(huán)衛(wèi)綜合體等）對村鎮(zhèn)垃圾治理的高效推進具有重要作用。

（2）廚余（易腐）垃圾資源化處理類的典型案例較多，如基于機械預處理-強化自然通風的多源有機廢棄物陽光房堆肥，以及城鄉(xiāng)有機廢棄物生物干化-機械高溫堆肥，這兩者的適用性較強且目標效果顯著。廚余（易腐）垃圾機械制肥的減量化效果明顯，但不足之處是運行成本高、產(chǎn)物品質(zhì)低。易腐垃圾昆蟲生物轉(zhuǎn)化技術的減量化和資源化水平較高，有較好的規(guī)?；茝V應用前景。

（3）除氣炭互補式炭化燃燒工藝這一創(chuàng)新技術外，絕大多數(shù)熱解氣化案例處理規(guī)模較小，可能導致運行不穩(wěn)定及污染物排放不達標，這是小規(guī)模焚燒（熱解）的共性技術難題。鑒于目前村鎮(zhèn)小型焚燒熱解技術案例存在諸多問題，還應不斷開展焚燒熱解原料控制、焚燒熱解過程優(yōu)化、數(shù)據(jù)持續(xù)積累以及相關標準編制方面的科學研究和實踐探索。