农村生活垃圾堆肥应用现状及堆肥技术案例分析

来源：《CE碳科技》

作者：中城环境 伏凯、童琳、郭楠、宋薇、张媛

伏凯：现就职于中城环境环卫中心，参与国内多个地级以上城市环境卫生、垃圾分类规划项目及国内多项固废处理技术课题研究。目前主要从事城市和农村生活垃圾、建筑垃圾小型化处理等相关技术研究工作。

农村生活垃圾处理是农村居民最基本的民生需求，其处理水平事关广大农民的根本福祉。我国农村生活垃圾处理面临起步晚、基础差、管理体系不健全、现状情况掌握不全面、相对分散、处理成本高、农村适用的小型化生活垃圾处理技术支撑不足等突出问题，是我国城乡生态环境保护中较为薄弱的环节之一。

目前我国农村生活垃圾处理技术主要是填埋、堆肥、焚烧、厌氧消化等，其中堆肥是当前垃圾就地处理中应用最多的技术。开展农村生活垃圾分类的地区大部分都采用了各种形式的堆肥技术。为更好地因地制宜推广应用堆肥技术，本文对现有农村生活垃圾堆肥项目进行调研，总结各类堆肥技术应用现状及其特点，并提出适用条件及区域对策建议。

一、农村生活垃圾概述

01、定义与特征

农村生活垃圾是指农村居民在日常生活中及为其日常生活提供服务的活动中产生的固体废弃物，主要有厨余垃圾、植物残体、塑料、废纸、纸壳、酒瓶、废电池、农药瓶等，不包括农村建筑垃圾与农业废弃物。李清飞等认为其中有机物占比为60%～70% ；何品晶等研究表明易腐有机垃圾一般占 40%～50%，厨余垃圾、植物残体等有机垃圾可通过生物技术制成堆肥，作为农村地区植物、农作物生长的有机肥料。农村生活垃圾与城市生活垃圾构成相近，且具有明显的区域和季节特征，与地方的经济发展水平、生活方式、基础设施建设情况等都具有相关性。

农村生活垃圾产生量目前尚无官方公开数据，通常利用人均产生量法估算。靳琪等研究发现，农村生活垃圾产生量的地区差异性大，约为 0.03～8.50 kg/（人·d）。各地区垃圾产生量范围相差较大，均值由东部到东北地区逐渐降低。何品晶等的研究发现，北方人均产生量为 0.88 kg/d，扣除秋冬季败枝落叶和取暖灰渣等季节性组分影响后平均为 0.29 kg/d，与南方农村接近。聂二旗等的研究显示，我国农村生活垃圾人均产生量呈现南高北低、东高西低的特点。

总体来说，农村生活垃圾产生量的主要影响因素是经济条件，经济条件好的地区消费水平高、农民经济条件优越，有能力购买更多加工食品和包装物品，垃圾产生量也随之增多，当前我国农村生活垃圾人均产生量介于 0.29～1.50 kg/d之间。

02、农村生活垃圾堆肥处理技术

经统计数据和调研分析总结，全国农村生活垃圾无害化处理以卫生填埋为主，占比 39.3%；其次是焚烧，占比 13.9%；堆肥等其他无害化处理技术约占1.0%。此外，已经进行村庄内垃圾收集外运，实现了有效治理，但采用简易处理（如简易填埋和非正规焚烧等）的约占比 36.1%；还有部分收运系统未覆盖到的，以及自行进行露天堆放、露天焚烧或投入水体等未能明确去向的其他方式，占比约 9.7%。采用堆肥处理技术的主要集中在浙江、上海、北京、天津 4 个垃圾分类工作开展较好的省市。堆肥处理技术一般有以下 3 种类型：

（1）阳光辅助好氧堆肥（阳光堆肥房），厨余垃圾放置在密闭阳光房中，利用太阳能采光板辅助加温实现腐熟，根据规模不同，又分为 2～3 仓阳光堆肥房和 4～5 仓及以上阳光堆肥房；

（2）机械堆肥，将厨余垃圾破碎、脱水后投入到反应器内，控制通风、温度等条件实现快速成肥；

（3）简易堆肥技术，一般不采用强制通风和翻堆方法，在较长周期内可实现厨余垃圾的腐熟，熟化后可供土壤改良或家肥使用。

二、农村生活垃圾堆肥现状分析

01、堆肥处理技术应用水平低

1. 全国农村垃圾堆肥处理量少

根据城乡建设统计信息管理系统中农村生活垃圾数据与《中国城乡建设统计年鉴》中的城镇生活垃圾数据，虽然农村生活垃圾进行无害化处理的村庄比例由 2011 年的 6.6%提高到 2020 年的 54.2%（年增速维持在 26%左右），尤其是 2018 年开始实施人居环境整治行动方案后的 3 年，提高了接近 20%，但从全国农村生活垃圾处理量来看，堆肥处理占比不超过1.0%，无害化、资源化利用水平低。

2. 经济发达地区堆肥处理地区不平衡

浙江、上海、北京、天津均是我国经济实力较强且垃圾分类成效显著的省市。这些地区具有较好的基础和条件用以实施农村生活垃圾分类和厨余垃圾处理。全国多数农村地区垃圾分类工作的滞后极大程度影响了后端堆肥处理技术的应用。

3. 堆肥处理设施建设滞后

虽然近些年随着乡村振兴的逐步发展，农村生活垃圾治理设施建设逐渐得到改善，但由于区域发展不平衡、经济水平差距大、规划设计不到位等原因，堆肥处理设施建设仍不理想。

4. 缺乏健全的政策机制

农村地区的生活垃圾治理相关制度、人财物支撑机制不健全，导致基层管理困难，设施建设工作缓慢，缺乏专业的管理人员来监管维护设备运行。

02、堆肥技术成功案例

虽然目前农村生活垃圾堆肥应用仍存在较多问题，但也有经济较好地区开展了相应的工作，值得学习借鉴。

1. 阳光辅助好氧堆肥技术典型案例

该调研项目位于浙江平原地区某镇，总占地面积约 1375 m2，厨余垃圾处理能力 8 t/d，覆盖18个行政村，服务人口 5.9万人。该项目采用好氧堆肥技术，为第三代阳光房技术。该技术主要工艺流程为：垃圾进站后首先进入预处理单元，通过人工分拣手段将混合在易腐垃圾中的砖块、塑料、玻璃等不易腐烂垃圾拣出，再将易腐垃圾进行破碎压榨，控制垃圾的含水率在 60%～70%。预处理后的垃圾用铲车运送至好氧堆肥仓内进行堆肥，通过微生物接种、多通道通风、阶段翻堆、温湿度控制等方式确保堆体环境适宜各时期微生物生长，以实现垃圾的快速腐熟。

腐熟后的堆肥产物经检测相关指标：水分检测值为15%（标准要求≤30%），酸碱度检测值为8.24（标准要求5.5～8.5），总养分检测值为5.33%（标准要求≥4.0%），有机质检测值为46%（标准要求≥30%），蛔虫卵死亡率100%（标准要求≥95%）。堆肥产物通常都能达到《有机肥料》（NY/T 525—2021）标准要求。但在二次污染控制方面，该项目未对渗滤液进行有效处理。

2. 机械堆肥典型案例

该调研项目位于浙江省平原地区某镇，设计日处理量为 20 t/d，负责全镇厨余垃圾处理，服务人口 7.2 万，2019年10月投产运行。该技术实质为具有加热、保温和搅拌功能的完全混合式机械堆肥装置。通过破碎、高温发酵，快速处置农村易腐生活垃圾，以实现快速成肥，减量化、资源化明显，一般减量化可达到 80% 以上。

其工艺分为预处理和好氧发酵。

预处理：农村生活垃圾首先自动提升垃圾分拣台，经固液分离工序，再传输至破碎和螺旋挤压脱水装置进行压榨，以降低含水率，然后进入好氧发酵处理流程。

好氧发酵：主体构造为配置搅拌桨叶的卧式筒体，筒体通过壁面加热使处理原料维持在指定温度（通常在50～60℃），热源一般为电能，筒体内配有引风装置，配合桨叶搅拌对堆肥物料进行通风供氧。

腐熟产物经除杂调质后的堆肥产品主要指标中水分检测值为 10%（标准要求≤30%），酸碱度检测值 8.24（标准要求5.5～8.5），总养分检测值 7.33%（标准要求≥4.0%），有机质检测值为 67%（标准要求≥30%），蛔虫卵死亡率 100%（标准要求≥95%），产品基本达到《有机肥料》（NY/T 525—2021）标准要求。因当地葡萄产业发达，将其用作葡萄栽培基质实现了高值化利用。同样的，该项目未设置渗滤液处理设施，直接将其排放至污水管道。

3. 小型沤肥技术

本研究跟踪项目位于安徽省某平原地区农村，每村设置 1 处可腐烂垃圾堆肥垄，堆肥产物通常农户自用或就地就近作覆盖土。该类简易堆肥设施无渗滤液处理设施和除臭系统，每建设一座沤肥点占地约 52 m2，投入 1.7～4.3 万元。小规模堆肥也沿用传统农业废物制农家肥的沤肥工艺。沤肥方法不强调完全有氧，一般不采用强制通风和翻堆方法，通过强化自然通风方法使堆肥环境处于兼氧状态（氧浓度大于 1%，不产生沼气），通过简化工艺条件，在相对较长的堆肥周期内可达到与好氧堆肥相近的处理效果。

三、农村生活垃圾堆肥处理特性分析

01、技术特征分析

1. 分类质量对产物质量的影响

堆肥技术应用的前提是垃圾分类推行情况。目前我国农村地区开始垃圾分类，成效较好的地区主要集中在农村垃圾分类与资源化利用示范县和东部部分经济条件较好的地区。总体来看，目前取得成效的地区相对较少，限制了堆肥处理技术的应用。

2. 处理规模对设施类型的影响

以阳光辅助好氧堆肥技术为例，根据规模不同，可建设2～3仓阳光堆肥房与4～5仓阳光堆肥房2种类型。1间堆肥仓堆放一年的生活垃圾出料量约为 3 t，预计一年投入的新鲜生活垃圾量约为 5 t，产生生活垃圾渗滤液约为 1.8 t，平均每个月产生生活垃圾渗滤液约为 150 kg，设计按单个堆肥仓配置 0.5 m3 容量以上的标准配建生活垃圾渗滤液预处理池或较大（1 m3 容量以上）的渗滤液收集池，以保证渗滤液后期得到综合利用。

2仓与3仓阳光堆肥房：这一类阳光堆肥房一般为单村独建，主要分布在位置相对偏僻的位置，周边往往有充足的场地可供使用，但是场地接电不方便，仓内可堆放的可腐烂垃圾数量有限，阳光堆肥房投料操作人员也相对较少。

4仓与5仓阳光堆肥房：这一类阳光堆肥房往往是多村联建的普通阳光房模式。经厨余垃圾预处理设施撕碎和压榨处理后，垃圾粒径均一，内部空隙率明显降低，含水率控制在 65% 左右。投加特定比例的菌剂，增加曝气系统和废气收集处理系统，提高有机肥料质量，缩短发酵时间至 15～30 d。

技术上堆肥发酵过程要符合《生活垃圾堆肥处理技术规范》（CJJ 52—2014）无害化要求，产出物或有机肥要定期送专业机构抽检，需符合《生物有机肥》（NY 525—2012）要求；产生污水可纳管处理的，需达到《污水排入城镇下水道水质标准》（GB/T 31962—2015）预处理要求；若直接排放，则需达到《农村生活污水处理设施水污染排放标准》（DB 33/973—2015）。

3. 温度条件与氧含量的影响

温度条件是影响堆肥技术应用的主要外部因素。好氧堆肥实施工艺条件：堆体温度要大于 55 ℃、持续时间不小于 5 d才能杀灭致病微生物、有害生物卵和杂草种子，实现无害化；堆体中保持一定的氧含量（氧浓度大于 8%），可通过强制通风和翻堆方法实现。若不采用上述措施，则需要较长的堆肥时间，由好氧条件下 1 个月可完成的处理需要 6 个月以上乃至年余的反应时间。

4. 堆肥质量要求与土地施用的影响

堆肥产物利用方式可分为农用与非农用两类。农用主要是作为肥料（或原料）施用于农田；非农用主要是林地、草地、土地改良等用途。农用肥料时，需达到有机肥料（NY 525—2021）标准要求；非农用时，不破坏土壤结构，不影响植物生长，不会产生长期环境安全性问题。根据堆肥产物组成的相关分析，普遍具有养分含量较低、盐分含量高、杂质含量较高、组成有一定波动性的特点，要达到农用标准，需要进行除杂后处理、调整C/N、增加营养性物质等措施。非农用时，对堆肥产物质量要求相对较宽。

02、建设投资与运行成本

依据上述工艺的代表工程案例，成本分析的结果见表1。主要费用包括人工费与设备运行费用，10 t/d及以下处理规模的处理费用约为 155～240 元/ t。堆肥工艺主要运用在城镇，通常费用在 100～200 元/ t，可见，堆肥技术小型化应用时，处理费用会增长 1.3 倍。

表1 堆肥处理设施建设与运行费用估算

03、适用条件分析

（1）堆肥技术是适合于农村厨余垃圾的处理方式，不论是简易的堆肥设施、阳光堆肥房，还是机械堆肥机，都可以将厨余垃圾留在农村地区或镇区进行处理，堆肥后产物也可以回到农村地区进行利用。这不仅降低了垃圾“出村进城”处理成本，也提高了垃圾的资源化利用水平，所以在有条件的农村应优先采用堆肥技术。

（2）堆肥设施也具有一定的规模效应。技术上来说，堆肥发酵过程要符合《生活垃圾堆肥处理技术规范》（CJJ 52—2014）无害化要求，产物作为产品外售要定期送专业机构抽检，且需达到有机肥料标准要求；产生污水可纳管处理的，需达到《污水排入城镇下水道水质标准》（GB/T 31962—2015）预处理要求；若直接排放，则需达到地方标准要求。

（3）适用区域：适用于实行垃圾分类的农村地区，根据当地垃圾产生特性与经济条件因地制宜合理布局厨余垃圾堆肥设施建设。对于经济欠发达、地处偏远、交通不便的自然村，可采用简易堆肥设施或单村建阳光堆肥房达到就地处理厨余垃圾的目的；而在人口密集、交通便利的农村地区，在经济条件允许的情况下，鼓励采用多村联建方式新建阳光堆肥房或采用机械堆肥技术，并且要求尽量将阳光堆肥房或机械堆肥设施和乡镇垃圾中转站进行一体化建设。这一举措一方面可以提高堆肥房利用率，另一方面可以降低各村在垃圾设施投入、清运、分类、人员配备等各方面的费用。

四、讨论与展望

尽管我国农村生活垃圾堆肥应用水平较低，但随着生态文明、绿色发展、乡村振兴等战略要求的深入实施，堆肥应用是未来农村生活垃圾长效治理与发展的重要方向之一。

1.加强政策机制建设，引导垃圾分类实施

厨余垃圾等有机垃圾的堆肥处理离不开前期的垃圾分类工作，应开展政策引导、标准编制，因地制宜建立农村生活垃圾分类方式与模式，为后续厨余垃圾、植物废弃物等的就地、就近堆肥处理做准备。

2.科学规划，鼓励就近、就地处理

具体项目具体分析，根据当地社会经济水平开展农村生活垃圾治理规划，完善垃圾分类、处理设施等建设。如边远山村，距离县城较远，宜建设小型末端处理设施，就近、就地处理；以县或乡镇为单位，统筹布局收运、堆肥应用设施建设；根据各类堆肥处理技术特征与试用条件，合理选择处理方式。

3.综合借鉴东部发达地区经验，加强宣传引导

针对农村管理者和当地村民目前参与意识不强、技术水平薄弱等问题，开展环保理念、知识、技能、政策制度、标准等教育与宣传，通过广播、电视、新闻等宣传手段，正确引导村民参与到垃圾分类、农村生活垃圾的堆肥应用中。

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