黃愛民, 韓智勇,2,, 費(fèi)勇強(qiáng), 施國中, 吳 進(jìn), 魏珞宇

(1. 成都理工大學(xué) 地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059； 2.成都理工大學(xué) 國家環(huán)境保護(hù)水土污染協(xié)同控制與聯(lián)合修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059； 3.農(nóng)業(yè)部沼氣科學(xué)研究所，成都 610041)

校園生活垃圾分類收集調(diào)查及垃圾的厭氧發(fā)酵處理

黃愛民1, 韓智勇1,2,3, 費(fèi)勇強(qiáng)1, 施國中3, 吳 進(jìn)3, 魏珞宇3

(1. 成都理工大學(xué) 地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059； 2.成都理工大學(xué) 國家環(huán)境保護(hù)水土污染協(xié)同控制與聯(lián)合修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059； 3.農(nóng)業(yè)部沼氣科學(xué)研究所，成都 610041)

文章通過問卷調(diào)查、采樣測(cè)試等方法，對(duì)某高校校園生活垃圾的特性、處理現(xiàn)狀與大學(xué)生環(huán)保意識(shí)進(jìn)行了研究，并核算了基于生活垃圾分類收集的沼氣潛能，以期為高校生活垃圾的分類收集和資源化利用提供一定的理論支持和技術(shù)指導(dǎo)。研究表明：該高校學(xué)生人均生活垃圾產(chǎn)量介于0.068～0.186 kg·d-1之間，平均為0.104 kg·d-1；主要組分包括廚余類、紙類、橡塑類，占校園生活垃圾總量的88%左右；宿舍樓垃圾容重介于43.5～92.6 kg·m-3之間，平均為57.2 kg·m-3。問卷調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，高校學(xué)生對(duì)垃圾分類的意愿相對(duì)較高，達(dá)到88.4%，但是對(duì)生活垃圾特性的認(rèn)識(shí)度不高，僅為32.2%；綜合高校學(xué)生垃圾分類意愿，垃圾分類技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)可行性和社會(huì)可行性等因素，文章設(shè)計(jì)了生活垃圾在學(xué)生宿舍源頭按廚余類、潔凈紙類、橡塑類及其他進(jìn)行分類收集的模式，改進(jìn)了宿舍樓所需垃圾桶的設(shè)置；將廚余作為原料進(jìn)行厭氧發(fā)酵，可得到3650 m3·a-1的沼氣，獲得68.47萬元的經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值，實(shí)現(xiàn)校園生活垃圾減量化和資源化。

大學(xué)校園生活垃圾； 分類收集； 厭氧發(fā)酵

目前我國處理生活垃圾的方式以傳統(tǒng)的衛(wèi)生填埋為主，這一方式會(huì)造成諸如地下水污染、環(huán)境衛(wèi)生影響和土地資源浪費(fèi)等危害[1-6]。資料顯示，垃圾分類收集與處置可以有效地減少垃圾填埋量，實(shí)現(xiàn)垃圾資源化，減少對(duì)社會(huì)環(huán)境的危害，但垃圾分類收集與處置在我國尚未推廣[7-9]。高校作為高素質(zhì)人群聚集區(qū)，生活垃圾產(chǎn)生量巨大，可回收垃圾含量相對(duì)較多，通過垃圾分類收集后再進(jìn)行處理與處置，既可帶來一定的收入，還可節(jié)省處理高校生活垃圾的費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益較為顯著[10-11]。汪文俊[12]等人調(diào)查顯示，宿舍區(qū)的生活垃圾分類在現(xiàn)行條件下比較困難，但西方發(fā)達(dá)國家的實(shí)踐和我國的垃圾分類收集試行均表明[13-15]，垃圾分類收集是可行的。生活垃圾分類收集的可行性受到環(huán)境行為因素的影響較大，其環(huán)境行為具有社會(huì)性、互動(dòng)性、多元性、差異性以及利益驅(qū)動(dòng)性[16]，但是在當(dāng)前已構(gòu)建的生活垃圾分類收集模式上，很少考慮社會(huì)因素對(duì)垃圾分類的影響。因此本文以成都市某高校為例，調(diào)研了該高校生活垃圾的特性，學(xué)生對(duì)生活垃圾特性的認(rèn)識(shí)和分類意愿，并構(gòu)建了基于垃圾分類和厭氧發(fā)酵的分類收集和處理模式，以期為高校生活垃圾的分類收集和資源化利用提供一定的理論支持和技術(shù)指導(dǎo)。

1 調(diào)查方法

1.1 垃圾特性調(diào)查方法

1.1.1 調(diào)查地點(diǎn)

2014年11月至2015年6月，筆者對(duì)四川省成都市某高校宿舍區(qū)和教學(xué)樓的生活垃圾的特性與分類收集進(jìn)行了調(diào)查。

1.1.2 采樣方法

基于校園的主要功能分區(qū)和不同的空間尺度，采用簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣方法，選取了2棟宿舍樓a,b和1棟教學(xué)樓c，對(duì)生活垃圾的產(chǎn)生量和組分特征，開展了單日的取樣調(diào)查；同時(shí)在宿舍園區(qū)A,B,C,D中選取231個(gè)宿舍，對(duì)生活垃圾產(chǎn)生量開展了連續(xù)3日的取樣調(diào)查。

其中垃圾產(chǎn)生量采取直接稱量法；垃圾組分特征根據(jù)《生活垃圾采樣和分析方法》(CJ/T 313-2009)分類要求，通過人工分揀、稱量后計(jì)算得到；數(shù)據(jù)采用Excel 2007進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)；宿舍的簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣樣本量按如下參數(shù)進(jìn)行計(jì)算：樣本總量N=6398個(gè)，其中可接受的誤差限e為7%，調(diào)查估計(jì)值的置信度為95%，z=1.96，回答率r=0.9，方差p=0.5。

1.2 學(xué)生分類意愿調(diào)查方法

對(duì)于高校學(xué)生對(duì)生活垃圾的認(rèn)知和垃圾分類意愿性調(diào)查，采用簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣方法，選取了507位學(xué)生，開展了有關(guān)校園垃圾分類收集的問卷調(diào)查。其中數(shù)據(jù)采用Excel 2007進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)。問卷的簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣樣本量按如下參數(shù)進(jìn)行計(jì)算：樣本總量W=38088個(gè)，可接受的誤差限e為0.0025，置信度為95%，z=1.96，回答率r=0.75，方差p=0.5。

其中調(diào)查了450份紙質(zhì)問卷和57份電子問卷；實(shí)際有效問卷為398份，有效率為88.5%。問卷的主要內(nèi)容包括：垃圾污染危害的認(rèn)知、垃圾分類收集的必要性、生活垃圾分類類型、垃圾分類的意愿、垃圾設(shè)施對(duì)垃圾分類投放的影響、校園垃圾分類的建議。

2 結(jié)果與討論

2.1 垃圾特性

2.1.1 生活垃圾產(chǎn)生量

由表1可知，該高校調(diào)查區(qū)人均垃圾產(chǎn)量為0.068～0.186 kg·d-1，波動(dòng)較為明顯。其中A園和宿舍樓a為本科女生宿舍，與本科男生宿舍的C園和宿舍樓b相比較，產(chǎn)生的垃圾較多，主要是因?yàn)锳園和宿舍樓a的學(xué)生除上課外，大部分時(shí)間都在宿舍，而C園和宿舍樓b，由于男生零食消費(fèi)較少，外賣浪費(fèi)較少，故人均垃圾日產(chǎn)量較低；B園的部分宿舍為研究生寢室，研究生大多時(shí)間在實(shí)驗(yàn)室或外出實(shí)習(xí)，故其生活垃圾產(chǎn)生量最低；D園生活垃圾產(chǎn)生量最高，是因?yàn)樵撍奚釄@區(qū)離圖書館和教學(xué)樓較遠(yuǎn)，促使學(xué)生更遠(yuǎn)在宿舍消費(fèi)，故產(chǎn)生量最高。

表1 宿舍樓及寢室生活垃圾平均產(chǎn)生量

該高校生活垃圾人均產(chǎn)量為0.104 kg·d-1，低于武漢某高校試點(diǎn)學(xué)生公寓垃圾人均產(chǎn)量0.25 kg·d-1[6]，也低于西北大學(xué)長(zhǎng)安校區(qū)學(xué)生區(qū)垃圾人均產(chǎn)量0.17 kg·d-1[10]。調(diào)查高校學(xué)生總?cè)藬?shù)約為3.8萬人，除寒暑假外，一年按265天計(jì)算，生活垃圾年產(chǎn)生量約為1047 t。

2.1.2 物理組分

根據(jù)表2可知，該高校調(diào)查區(qū)生活垃圾主要組分為廚余類、紙類、橡塑類，其中廚余類占垃圾總量的40%左右，潔凈紙類和橡塑類占垃圾總量的45%左右。潔凈紙類主要為書本、包裝盒(快遞和食品等)，橡塑類主要為飲料瓶、外賣盒以及包裝袋，具有較大回收價(jià)值。

表2 調(diào)查區(qū)生活垃圾組分特征 (%)

注：組分為質(zhì)量百分比。

通過調(diào)查可知，宿舍樓的廚余類和橡塑類所占比例較高，為70%左右，是由于部分學(xué)生在宿舍購買外賣造成的；教學(xué)樓c橡塑類含量最高,是因?yàn)榇蠖鄬W(xué)生會(huì)攜帶飲料以及早餐去教室。受不同地區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、飲食結(jié)構(gòu)等原因的影響，不同高校的生活垃圾組分比例差別較大。調(diào)查高校與合肥工業(yè)大學(xué)生活垃圾[17]相比，廚余類在介于26.05%～52.29%之間，是合肥工業(yè)大學(xué)的2到4倍，明顯更高；灰土類、磚瓦陶瓷類、其他類、污染紙類僅占10%左右，只有合肥工業(yè)大學(xué)的1/3；潔凈紙類、橡塑類重量比例之和相差不大，均在40%左右。

2.1.3 容重

該高校宿舍樓生活垃圾的容重在43.5～92.6 kg·m-3之間，平均值為57.2 kg·m-3。宿舍樓a、宿舍樓b、教學(xué)樓c生活垃圾平均容重分別為85.3 kg·m-3，92.6 kg·m-3，43.5 kg·m-3。低于華南某市生活垃圾平均容重220 kg·m-3[18]，也低于合肥工業(yè)大學(xué)生活垃圾平均容量350 kg·m-3[17]。因此該高校容重較小，這主要是因?yàn)樯罾M分的差異性導(dǎo)致。

2.2 分類收集認(rèn)知與意愿

2.2.1 分類收集認(rèn)知

該高校有97.7%的學(xué)生認(rèn)為校園生活垃圾分類收集有必要，且91.0%的學(xué)生都能夠認(rèn)知垃圾污染的危害性，只有極少學(xué)生不清楚或者完全不了解垃圾污染危害(見表3)。這說明了該高校學(xué)生對(duì)校園生活垃圾的分類收集有一定認(rèn)知，能夠清楚垃圾污染的危害性和垃圾分類的必要性。

2.2.2 分類收集意愿

由表3可知，88.4%的學(xué)生愿意進(jìn)行垃圾分類，可見垃圾分類在該高校有較好的分類意愿；其中不愿進(jìn)行垃圾分類的學(xué)生中，有34.5%的學(xué)生不清楚垃圾分類的正確方法，有11.5%的學(xué)生認(rèn)為沒有垃圾分類投放點(diǎn)。這需要學(xué)校加強(qiáng)宣傳垃圾分類知識(shí)教育，并且設(shè)置相應(yīng)的垃圾分類投放點(diǎn)。獎(jiǎng)勵(lì)政策、學(xué)校硬性要求、配備完善的垃圾分類收集設(shè)施可以促進(jìn)所有學(xué)生進(jìn)行垃圾分類，其中配備完善的垃圾分類收集設(shè)施尤為重要。

表3 高校學(xué)生生活垃圾分類收集認(rèn)知和意愿調(diào)查

影響該高校生活垃圾分類投放的因素有，垃圾箱的種類(有無垃圾分類標(biāo)志)、垃圾箱的設(shè)置(分布均勻與否或距離遠(yuǎn)近)、他人的投放行為。其中垃圾桶的種類和垃圾桶的設(shè)置是影響校園生活垃圾分類投放的主要因素。

2.3 校園生活垃圾分類收集模式與可行性分析

2.3.1 校園生活垃圾分類收集模式

由上述生活垃圾特性可知，該高校學(xué)生更愿意接受可回收垃圾、不可回收垃圾、有害垃圾、其他的垃圾分類方式，這種垃圾分類方式更利于垃圾資源化。而該高校生活垃圾主要是廚余類、紙類及橡塑類，其中廚余類、潔凈紙類和橡塑類所占比例達(dá)到88%左右，因而廚余類、紙類和橡塑類具有回收價(jià)值。但有害垃圾比重很少，考慮物力、財(cái)力的節(jié)約，不單獨(dú)收集。故為提高分類回收效率，構(gòu)建如圖1所示的校園生活垃圾收集、運(yùn)輸、處理模式。

圖1 校園生活垃圾收集、運(yùn)輸、處理模式圖

2.3.2 垃圾桶的設(shè)置

通過計(jì)算可知，該高校宿舍樓每人每日廚余類、潔凈紙類、橡塑類和其他平均產(chǎn)生量分別為0.05053 kg，0.01062 kg，0.03038 kg和0.02443 kg，其中該高校宿舍樓垃圾桶為0.078 m-3，設(shè)各宿舍樓每天轉(zhuǎn)運(yùn)3次垃圾至垃圾中轉(zhuǎn)站。由此可對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)出該高校規(guī)模為1000人的宿舍樓所需垃圾桶數(shù)量(見表4。)

表4 該校宿舍樓垃圾桶設(shè)置

注：以1000人的宿舍樓為例。

宿舍樓均設(shè)有垃圾桶，將所需垃圾桶分別標(biāo)上分類標(biāo)簽，即可實(shí)行分類，無需額外購買垃圾設(shè)施。

2.3.3 沼氣潛能計(jì)算

在廣大農(nóng)村中小學(xué)校大力發(fā)展沼氣的背景下,高校也應(yīng)響應(yīng)以沼氣為紐帶的生態(tài)校園清潔工程建設(shè)[20]。該高校生活垃圾年產(chǎn)生量約為1048 t，其中高校廚余類生活垃圾年產(chǎn)生量約為580 t。

該高校每天產(chǎn)生的廚余類生活垃圾約為1600 kg,通過實(shí)驗(yàn)可知，廚余類生活垃圾含水率為65%，廚余類容重為380 kg·m-3[19]，水力滯留時(shí)間設(shè)為15 d。計(jì)算公式為：

V=(G×Ts×HRT)/(r×m)

=[1600×(1-65%)×15]/(380×85%)m3

=26 m3

式中：V為沼氣池容積，m3；G為每天可供發(fā)酵的原料濕重，kg；Ts為原料中干物質(zhì)含量的百分比，%；HRT為原料在池中的滯留天數(shù)，水力滯留期；r為發(fā)酵原料濃度換算成的容重，kg·m-3;m為池內(nèi)裝料有效容積，取85%。

通過計(jì)算可知，沼氣池容積約為26 m3。該沼氣池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，廚余發(fā)酵料液的COD為7360 mg·L-1，CODCr去除率約70%～85%[20]，按池容產(chǎn)氣率0.38 m3·d-1m-3計(jì)，每年可生產(chǎn)沼氣3650 m3左右。

由此可見，該高校建設(shè)一個(gè)以廚余類為發(fā)酵原料的沼氣工程，沼氣潛能較大，不但使廚余類生活垃圾得到充分利用，還可以節(jié)約能源、改善和保護(hù)環(huán)境。

2.3.3 校園生活垃圾分類收集與處置的可行性分析

高校學(xué)生所產(chǎn)生的垃圾量較大，可回收垃圾含量較多，分類意識(shí)較好，因此基于“廚余+橡塑+潔凈紙類+其他”的分類收集和厭氧發(fā)酵的生活垃圾收集和處理模式是可行的，具體如下。

2.3.3.1 技術(shù)可行性分析

通過調(diào)查可知，該高校學(xué)生總?cè)藬?shù)為3.8萬人，生活垃圾年產(chǎn)生量約為1048 t。將校園生活垃圾分為紙類、橡塑類、廚余類以及其他。該高校每年生活垃圾的可回收量為年產(chǎn)生量的88%，則每年可回收量為922 t。由該高校生活垃圾產(chǎn)量及組分可知，如果能夠在該高校實(shí)施簡(jiǎn)易的垃圾分類收集模式，不僅可減少回收資源的浪費(fèi)，還可減少處理的垃圾量，具有較大技術(shù)可行性。

2.3.3.2 經(jīng)濟(jì)可行性分析

調(diào)查高校垃圾分類處理費(fèi)用主要由四部分組成：沼氣池修建費(fèi)用、不可回收垃圾的填埋費(fèi)用、清運(yùn)車開支以及雇傭工人開支(見表5和表6)。

預(yù)計(jì)該高校沼氣池修建費(fèi)用為20萬元[20-21]，使用年限20年，每年預(yù)計(jì)花費(fèi)為1萬元。

該高校的不可回收垃圾將會(huì)送至垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行填埋，填埋費(fèi)用60元·t-1[6]，垃圾量為126 t，因而垃圾填埋費(fèi)用為0.76萬元·年-1。由表5和6可知，清運(yùn)車和雇傭工人開支的費(fèi)用為每年88.54萬元，故每年開支的費(fèi)用為90.3萬元。

表5 清運(yùn)車開支一覽表

表6 雇傭工人開支一覽表

該高校可回收垃圾中的潔凈紙類和橡塑類，則通過計(jì)算可得，138.9 t的潔凈紙類，361.2 t的塑料類；潔凈紙類回收價(jià)格為0.1萬元·t-1, 塑膠類的回收價(jià)格為0.4萬元·t-1[6]。每年該高?？苫厥绽械臐崈艏堫惡拖鹚茴愃檬找鏋?58.37萬元。該高校廚余類在沼氣池中每年產(chǎn)生的沼氣量為3650 m3，相當(dāng)于7000度的電，相當(dāng)于創(chuàng)造0.4萬元的收益。故每年該高校所得收益為158.77萬元。由上面計(jì)算可知，每年支出的費(fèi)用為90.3萬元，所以該垃圾分類模式可創(chuàng)造68.47萬元的收益。該高校在原有基礎(chǔ)上構(gòu)建的基于分類收集的厭氧發(fā)酵處理模式，不僅減少了垃圾運(yùn)輸費(fèi)用和處理費(fèi)用，還增加了因垃圾回收和厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣所得的收益，從經(jīng)濟(jì)可行性分析上來說具有可行性。

2.3.3.3 社會(huì)可行性分析

在廣大農(nóng)村中小學(xué)校大力發(fā)展沼氣的背景下,高校也應(yīng)響應(yīng)以沼氣為紐帶的生態(tài)校園清潔工程建設(shè)，對(duì)學(xué)校廚余類生活垃圾進(jìn)行無害化處理和資源化利用,不僅為學(xué)校提供生活用能,改善了學(xué)校衛(wèi)生條件,還增強(qiáng)了廣大師生節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的意識(shí),更構(gòu)建了教書育人和循環(huán)經(jīng)濟(jì)共同發(fā)展的和諧校園[20]，從社會(huì)效益層面來說是具有極大的價(jià)值。

高校垃圾分類回收和發(fā)展沼氣工程，可以提高環(huán)境質(zhì)量、增加就業(yè)機(jī)會(huì)、減少中轉(zhuǎn)成本、節(jié)約能源、增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)等。從以往高校垃圾分類回收資料可知，會(huì)造成以下不良情況：拾荒者收入減少、初期垃圾投放收集習(xí)慣待改善、學(xué)校及周圍分散的廢品回收站業(yè)務(wù)量較低等。該高校構(gòu)建的垃圾分類回收模式時(shí)，采取接收拾荒者從事打掃工作、配合適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)、定期分發(fā)垃圾分類宣傳單等措施，可避免產(chǎn)生以上不良情況。

綜上所述，在高校開展基于分類收集(廚余/潔凈紙類/橡塑/其他)的厭氧發(fā)酵處理模式是可行的。

3 結(jié)論

(1)調(diào)研高校學(xué)生人均垃圾產(chǎn)生量為0.104 kg·d-1；可回收垃圾為廚余類、潔凈紙類和橡塑類，占總垃圾重量的88%左右；宿舍樓生活垃圾容重在43.5～92.6 kg·m-3，平均值為57.2 kg·m-3。

(2)調(diào)研高校91%的大學(xué)生知道垃圾污染危害性；88.4%的學(xué)生愿意進(jìn)行垃圾分類，學(xué)?；蛘哒訌?qiáng)垃圾分類收集的宣傳力度，并且設(shè)置相應(yīng)的垃圾分類投放點(diǎn)，可促進(jìn)學(xué)生的分類收集行為。

(3)調(diào)研高校以廚余類為原料進(jìn)行厭氧發(fā)酵可產(chǎn)生沼氣為3650 m3·a-1，增加0.4萬·a-1的收益。

(4)構(gòu)建的生活垃圾分類收集(廚余類/潔凈紙類/橡塑類/其他)+厭氧發(fā)酵的處理模式，預(yù)計(jì)每年可獲得68.47萬元的經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值。

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ASurveyontheClassifiedCollectionofMunicipalSolidWasteandItsAnaerobicTreatmentonUniversityCampus

/HUANGAi-min1,HANZhi-yong1,2,FEIYong-qiang1,SHIGuo-zhong3,WUJin3,WEILuo-yu3

/ (1.ChengduUniversityofTechnology，StateKeyLaboratoryofGeohazardPreventionandGeoenvironmentProtection,Chengdu610059,China; 2.ChengduUniversityofTechnology，StateEnvironmentalProtectionKeyLaboratoryofSynergeticControlandJointRemediationforSoilWaterPollution,Chengdu610059,China; 3.BiogasInstituteofMinistryofAgriculture,Chengdu610041,China)

Taking one university as an example, the college students' environmental awareness and the characteristics of municipal solid waste (MSW) on campus were investigated through questionnaire survey and sample testing, and the biogas production potential of campus solid waste based on classified collection was calculated. The results showed that the per capita living garbage output ranged between 0.068 ～ 0.186 kg·d-1with an average of 0.104 kg·d-1.The main components included kitchen waste, paper, rubber and plastic, accounting for 88% of the total MSW. The MSW density were 43.5～92.6 kg·m-3with an average of 57.2 kg·m-3. the college students' environmental awareness was high, up to 88.4%, but their understanding of living garbage features were not high, only 32.2%. A classified collection mode for student dormitory was designed based on the survey to collect kitchen waste, paper, rubber and plastic separately, among which the kitchen waste could be taken as raw material for anaerobic digestion,3650 m3of methane could be obtained each year. In this way, reduction and recycling of campus waste could be realized.

university campus； municipal solid waste； classified collection； anaerobic digestion

2017-08-29

黃愛民(1992- )，女，在讀碩士，主要從事固體廢物處理處置技術(shù)研究工作，E-mail：851541472@qq.com

施國中，Email：shiguozhong@caas.cn

X705

A

1000-1166(2017)05-0033-06