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  农业资源与环境学报  2014, Vol. 31 Issue (3): 285-289

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王涛, 史晓燕, 刘足根, 李惠民, 李鹏
WANG Tao, SHI Xiao-yan, LIU Zu-gen, LI Hui-min, LI Peng
东江源沿江村镇生活垃圾物理特性分析
Analysis on Physical Characteristics of Rural Solid Waste in Dongjiang River Source Area, China
农业资源与环境学报, 2014, 31(3): 285-289
Journal of Agricultural Resources and Environment, 2014, 31(6): 513-520
http://dx.doi.org/10.13254/j.jare.2014.0025

文章历史

收稿日期:2014-02-12
东江源沿江村镇生活垃圾物理特性分析
王涛1, 史晓燕1, 刘足根1 , 李惠民1, 李鹏1,2    
1.江西省环境保护科学研究院, 江西 南昌 330029;
2.南昌大学环境与化学工程学院, 江西 南昌 330031
摘要:东江系广东及香港的饮用水源地,其源区包括江西省赣州市的寻乌、安远和定南3县。本研究在东江源区选取了3个典型村庄,调查农村生活垃圾的产生量及物理特性。调查发现:东江源区农村生活垃圾主要以厨余类垃圾为主,可达60%以上;其次是灰土类垃圾,可达12%以上,其他组分一般在10%以下。县级村人均垃圾产生量一般在0.2~0.47 kg·d-1,平均0.36 kg·d-1;镇级村人均垃圾产生量在0.18~0.35 kg·d-1,平均0.29kg·d-1;普通村人均垃圾产生量在0.07~0.33kg·d-1,平均0.17kg·d-1。混合生活垃圾含水率与厨余类垃圾所占的比例呈显著线性相关(R2=0.626,P=0.019)。混合垃圾平均热值在2 329 kJ·kg-1,不适合直接进行焚烧处理。
关键词东江     农村生活垃圾     组成成分     物理特征    
Analysis on Physical Characteristics of Rural Solid Waste in Dongjiang River Source Area, China
WANG Tao1, SHI Xiao-yan1, LIU Zu-gen1 , LI Hui-min1, LI Peng1,2    
1.Jiangxi Academy of Environmental Sciences, Nanchang 330029, China;
2.School of Environment & Chemical Engineering, Nanchang University, Nanchang 330031, China
Abstract:Dongjiang river is the source of drinking water of Guangdong Province and Hongkong, and the source area includes three counties in Ganzhou city of Jiangxi Province: Xunwu, Anyuan and Dingnan. Three typical villages were chosen in Dongjiang river source area to investigate the producing quantity and physical characteristics of rural solid waste. Results of investigation showed that the dominant ingredient in rural solid waste in Dongjiang river source area was kitchen waste, taking over 60%, followed by dust, reaching 12%, while other components took less than 10%. The per-capita producing quantity of solid waste of county-level village was 0.2~0.47 kg·d -1 and averaged by 0.36 kg·d -1, while that of town-level village was 0.18~0.35 kg· d -1, averaged by 0.29 kg· d -1 and that of hamlet was 0.07~0.33 kg· d -1, averaged by 0.17 kg· d -1. Water content in rural mixed solid waste of investigated area was significantly linear with percentage of kitchen waste in the mixed waste(R 2 =0.626, P=0.019). The average calorie wasaround 2 329 kJ·kg -1, which indicated that the rural solid waste in Dongjiang river source area was not suitable for incineration disposal directly.
Key words: Dongjiang river     rural solid waste     composition     physical characteristics    

近年来,随着农村经济的发展,生活垃圾产量与日俱增,其分布及组成特征也越来越复杂,在降水、地表径流的淋溶冲刷下进入河道,给水体造成严重的污染。研究表明,农村生活垃圾的产生量、组成成分等与经济发展水平、生活习惯、能源结构、家庭养殖、务农人口比例及季节变化等因素有关[1, 2, 3]。从人均产生量上来看,经济发展水平较高的农村,其生活垃圾的产生量也较高[3];从组成来看,易腐的有机垃圾是农村生活垃圾的主要成分[3, 4, 5];垃圾含水率与垃圾成分、季节、气候等因素有关[2, 3]

东江系珠江三角洲和香港地区的饮用水源地,发源于江西省赣州市寻乌县的桠髻钵山,其源区包括赣州市的寻乌、安远和定南3 县,流域面积3 502 km2,约占东江全流域面积的十分之一。近年来,随着农村经济的发展,村镇生活垃圾已成为东江源区水环境重要的污染源之一,影响了东江源区的产水质量。本研究在东江源区按照县级、镇级、村级3 个级别选取了3 个典型村庄,跟踪调查研究了农村生活垃圾的产出特征,并分析了调查区生活垃圾的物理特性,以期为制定东江源区切实可行的农村生活垃圾收运及处理处置体系提供依据。 1 材料与方法 1.1 调查对象

调查时按县、镇、村三级分别选取A 村、B 村、C 村3 个典型村庄,根据现场走访情况,在每个村根据 经济收入、生活水平随机抽取8 家农户作为调查对 象,调查村庄基本情况如表 1所示。

表 1 东江源农村生活垃圾调查村庄基本情况 Table 1 Basic information of the investigated villages in Dongjiang river source area
1.2 调查方法 调查采用连续取样、跟踪进行的方法,调查前发 给调查户1 个塑料袋,用于收集垃圾,每日收集时间 从早上8时开始至次日早上8时结束,收集完成后, 调查小组到所选居民家先称重总量,然后对垃圾进行 分类筛选、称重,并做好记录。每日调查后混匀取适量 带回实验室,将样品摊铺在室内避风阴凉干燥的铺有 防渗塑胶的水泥地面,厚度不超过50 mm,并防止样 品损失和其他物质的混入,保存期不超过24 h,以便 于做进一步的理化性质分析。调查工作连续进行5 d, 共调查3期,其中春季的调查时间为3月4日—3 月8 日;夏季的调查时间为5月25日—5 月29日;秋季的 调查时间为8月24日—8月28日。 1.3 分析方法

生活垃圾的处理及分析方法参照《生活垃圾采样和物理分析方法》(CJ/T 313—2009)进行,具体如下: 1.3.1 物理组分的测定

首先称量生活垃圾样品总重,按生活垃圾分类分 拣各组分,将粗分捡后剩余的样品充分过筛(孔径10 mm),筛上物细分各成分,筛下物按主要成分分类,分 类确实困难的归为混合类。对于生活垃圾中由多种材 料制成的物品,易判定成分种类且可拆解者,应将其 分割拆解后,依其材质归入表 2 中的相应类别;对于 不易判定及分割、拆解困难的复合物品归入与其主要 材质相符的类别中。

表 2 生活垃圾物理组分分类表 Table 2 Classification of physical components of solid waste
1.3.2 含水率的测定

含水率测定采用烘干法,将预处理后的垃圾样品放入预先干燥至恒重的托盘中,置于105℃烘箱,烘 至恒重,然后冷却、称量,按下式计算含水率:

式中:X为样品含水率,%;m1为托盘和样品的质量, g;m2为托盘和样品干燥后的质量,g;m0 为托盘的质 量,g。 1.3.3 热值分析

热值分析参照《煤的发热量测定方法》(GB 213—2008)进行,每个样品重复测定3 次,按下式计算热值:

式中:Qj(h)′为干基高位热值,kJ·kg-1Q(h)为湿基高位热值,kJ·kg-1Q(l)为湿基低位热值,kJ·kg-1H′为干基氢元素含量,%;Hi′为某成分干基氢元素含量,%;C(w)为样品含水率,%;Ci′为某成分干基百分含量,%;j为重复测定序数;m为重复测定次数;i 为各成分序数;24.4为水的凝缩热常数,kJ·kg-11.4 质量控制与数据处理

采集的样本如未能及时处理,应在4 ℃下冷藏保 存,实验过程严格按照相关标准及操作规范执行。试 验数据用SPSS16.0 进行处理和统计分析,Origin8.0 和Excel 软件完成图表。 2 结果与分析 2.1 生活垃圾物理组成分析

根据调查情况,研究区3个村混合垃圾的组成情况如图 1 所示。由图 1 可见,东江源区沿江村镇生活 垃圾主要成分是厨余类,在混合垃圾中所占的比例可 达60%以上;其次是灰土类垃圾,所占比例也可达到 12%以上;其他成分,如塑料类、纸类、纺织类、金属 类、玻璃类及木材类所占的比例较低,一般在10%以 下,有些尚不足5%。

图 1 东江源农村生活垃圾各组分比例 Figure 1 Percentages of different components of rural solid waste in Dongjiang river source area

总体而言,东江源沿江村镇生活垃圾主要以厨余 类垃圾为主,其成分主要是易腐的有机垃圾,具有较 大的可生化性,这与三峡库区[3]、巢湖流域[6]及太湖流 域[7]农村生活垃圾的调查结论一致。 2.2 人均垃圾产生量分析

调查区人均生活垃圾产生量分析如图 2 所示。由 图 2 可见,人均垃圾产生量与经济水平有一定的关 系,靠近县城的经济水平较好的县级村A 村人均垃 圾产生量较高,三批次调查平均为0.36 kg·d-1;其次 是城乡结合部的镇级村B 村,三批次调查人均垃圾 产生量为0.29 kg·d-1;距县城较远的经济水平相对较 低的C村,人均垃圾产生量相对较少,三批次调查平 均为0.17 kg·d-1

图 2 研究区人均生活垃圾产生量分析 Figure 2 Per-capita solid waste produced in the investigated area

从不同村的人均垃圾产生量来看,单因素方差分 析表明,调查区3 个村的人均生活垃圾产生量有显著 差异(P<0.05);多重比较发现,A 村人均生活垃圾产 生量与B 村差异不显著,但A 村与C 村之间及B 村 与C村之间,人均生活垃圾的产生量均存在显著差异 (P<0.05)。从不同的采样时间来看,单因素方差分析 表明,3 次调查人均生活垃圾产生量有显著差异(P< 0.05);多重比较发现,3 月份调查与5 月份调查、5 月 份调查与8 月份调查人均垃圾产生量差异不显著 (P>0.05),但3 月份调查与8 月份调查人均生活垃圾 产生量差异显著(P<0.05)。双因素方差分析表明,经济发展水平对调查区人均农村生活垃圾产生量的影响 较大,调查季节对垃圾产生量的影响也有一定作用。 2.3 生活垃圾含水率分析

调查区农村生活垃圾含水率变化情况如图 3 所 示。由图 3 可见,3 月份调查和8 月份调查的生活垃 圾含水率较高,在50%以上;5 月份调查的生活垃圾 的含水率较低,低于40%。单因素方差分析表明,3 月 份和8月份调查的生活垃圾的含水率差异不显著,此 2 次调查的生活垃圾的含水率与5 月份调查均存在 显著差异。

图 3 各村在调查期间混合垃圾含水率情况 Figure 3 Water content in the mixed solid waste from different villages during the investigated period

从生活垃圾各组分来看,调查区内生活垃圾不同 组分的含水率如表 3 所示。由表 3 可见,在划分的几 种垃圾组分中,厨余类垃圾的含水率远高于纸类垃 圾、灰土类垃圾和塑料类垃圾。单因素方差分析表明, 厨余类垃圾含水率显著高于塑料、纸类和灰土类垃圾 (P<0.05),而塑料、纸类和灰土类垃圾含水率之间的 差异不显著(P>0.05)。不同垃圾组分的含水率主要与 垃圾的特征有很大关系,厨余类垃圾主要是剩余的饭菜及水果等,其含水率自然很高;纸类垃圾也多为生 活用纸,吸收了较多的水分,故其含水率也较高;塑料 类垃圾的含水率与具体的成分有关,如含有易吸水的 成分(如皮革类),则含水率就高些;灰土类垃圾的含 水率与收集时灰土的含水率有关,如地面比较潮湿, 则含水率就会高些。

表 3 不同垃圾组分的含水率分析 Table 3 Water content of different components in solid waste

由此可见,东江源调查区内,厨余类垃圾对混合 生活垃圾含水率的影响较大,线性回归分析表明,混 合垃圾的含水率与厨余类垃圾所占的比例呈显著线 性相关(R2=0.626,P=0.019)。魏星等[3]的研究也表明 有机垃圾占总垃圾的比例越高,垃圾的含水率越大。

总体而言,东江源区农村生活垃圾的主要成分是 厨余类垃圾,其含水率较高,也从而导致混合垃圾的 含水率较高。 2.4 生活垃圾热值及灰分分析

调查区农村生活垃圾的热值情况如表 4 所示。由表 4 可见,不同组分垃圾的热值差异较大,其中以木 材类垃圾的热值最高,一般在3 000 kJ·kg-1以上,甚 至接近7 000 kJ·kg-1。单因素方差分析表明,木材类 垃圾的热值显著高于厨余类、纸类和塑料类垃圾(P< 0.05),而厨余类、纸类和塑料类垃圾热值之间的差异 不显著(P>0.05)。从混合垃圾的热值分析来看,调查 区3个村混合生活垃圾的平均热值为2 329 kJ·kg-1

表 4 研究区示范村生活垃圾热值情况 Table 4 Calorific value of solid waste in the investigated villages

调查区农村生活垃圾的灰分分析如表 5所示。由 表 5可见,厨余类垃圾的灰分值较其他类型垃圾的灰 分值高些,纸类垃圾的灰分较塑料类垃圾高。单因素 方差分析表明,不同垃圾组分的灰分值之间均存在显 著差异(P<0.05)。调查区3 个村混合生活垃圾的平均 灰分值为34.15%,这说明东江源沿江村镇生活垃圾 中有较多的不可燃组分存在。

表 5 示范村生活垃圾灰分值 Table 5 Ash value of solid waste in the investigated villages
2.5 东江源沿江村镇农村生活垃圾处理处置建议

一般来讲,生活垃圾进行焚烧处理时,其最低热 值要达到5 000 kJ·kg-1 以上[8],东江源沿江村镇农村 生活垃圾的平均热值远低于焚烧处理热值要求,且灰 分值较高,不适合直接进行焚烧处理。根据东江源沿 江村镇农村生活垃圾的组成特征,其处理处置可采取 源头分类收集,分类处理;对于可生化性较高垃圾,如 厨余类垃圾,可进行生物降解,生产有机肥料;对于惰 性垃圾,如灰土类垃圾,可就地填埋处置。 3 结论

东江源区农村生活垃圾主要以厨余类垃圾为主, 可达60%以上;其次是灰土类垃圾,所占比例可达到 12%以上,其他组分所占比例一般在10%以下。厨余 类垃圾主要成分是易腐的有机垃圾,具有较大的可生 化性。东江源沿江村镇人均垃圾产生量与经济水平有 一定的关系,县级村人均垃圾产生量一般在0.2~0.47 kg·d-1,平均0.36 kg·d-1;镇级村人均垃圾产生量在 0.18~0.35 kg·d-1,平均0.29 kg·d-1;普通村人均垃圾产 生量在0.07~0.33 kg·d-1,平均0.17 kg·d-1。混合生活 垃圾含水率与厨余类垃圾所占的比例呈显著线性相 关(R2=0.626,P=0.019);混合垃圾平均热值在2 329 kJ·kg-1,不适合直接进行焚烧处理。

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