喀斯特石漠化地区农村废弃物低碳处理及清洁管理技术与示范

【摘要】：农村废弃物既是垃圾又是资源,科学地处理喀斯特石漠化地区的农村废弃物,不仅能改善农村地区的生活卫生环境,还能对石漠化治理工程起到积极作用。农村废弃物的处理在低碳理念下进行,赋予了石漠化治理新的内涵,一方面清洁了农村社区,为中国新农村建设营造了良好的卫生环境;另一方面减少了二氧化碳的排放,增加了碳汇,符合了低碳社区建设的宗旨,促进了全球碳减源增汇目标的实现。通过研究毕节撒拉溪示范区和花江示范区农村废弃物处理的现状和技术与模式构建,依托国家“十二五”科技支撑计划重大课题,依据“减量化、无害化和资源化”的废弃物处理原则,融入低碳处理理念,于2013年11月至2015年12月,在毕节撒拉溪示范区和关岭-贞丰花江示范区,采用实地调查法、实验法、定量分析与定性分析法,监测研究了猪粪沼气化利用、羊粪好氧堆肥等禽畜粪便的低碳处理技术和农村生活垃圾家庭分类处理、集中收集转运和无害化填埋等内容。针对示范区农村废弃物的处理现状,构建具体废弃物处理模式,通过关键技术的筛选与创新,在示范区进行废弃物处理技术与工程性示范,进而分析其处理效益和进行推广可行性论证。(1)垃圾分类“三分法”实现了农村生活垃圾的有效低碳处理,但生活垃圾“零污染”还有待进一步研究。在示范区进行垃圾分类以“便于处理”为原则,兼顾生态效益和经济效益,适合农村社区发展需求,初步建立农村生活垃圾“三分法”的分类标准。根据垃圾“三分法”对农村废弃物进行低碳处理,加强了废弃物处理的实际可操作性,适应了农村环境发展的需要,有利于减少生活垃圾的碳排放,促进了石漠化地区农村低碳社区的建设。但垃圾卫生填埋后并没有消失,只是防止其污染而进行的集中封存。垃圾处理最好的方案就是循环利用,使垃圾一直处于资源属性的状态,下阶段研究重点应是如何使农村废弃物的处理实现低碳目标,在垃圾处理的各个环节减少二氧化碳的排放。(2)以沼气和堆肥相结合的农村废弃物低碳处理模式体系基本形成,但其体系内涵的研究深度和广度还需进一步提高和拓展。研究结合农业发展实际需要,初步建立起以沼气综合处理技术与堆肥处理技术结合并重的农村废弃物低碳处理模式体系。废弃物低碳处理模式体系能处理社区内的禽畜粪便和生物质垃圾,液体垃圾大部分均能进入沼气池发酵处理,其余固体生物质垃圾则可堆肥处理。通过废弃物低碳处理模式体系的构建,示范区内的禽畜粪便和农作物秸秆等生物质垃圾基本得到有效的处理,但其体系内涵的研究深度和广度还需进一步提高和拓展。下阶段可重点研究如何通过改进沼气原料配比和沼气池体结构以增加沼气产气量、煤渣混合禽畜粪便堆肥对土壤酸碱性改良实验和烤烟秸秆混合禽畜粪便堆肥的实验。(3)初步形成集雨型生态垃圾中转站、发电灭菌垃圾箱、就地卫生填埋和垃圾资源内部化利用等关键技术,但技术的集成创新和组合运用有待于进一步研究。集雨型生态垃圾中转站具有垃圾分类、固液分离、池体清洗、雨水收集、污水集中处理等多种功能,其利用收集的雨水对垃圾池进行清洗,减轻了农村社区用水压力,降低了用水成本,适合于严重缺水的喀斯特地区推广应用。发电灭菌垃圾箱采用磁力发电装置,充分利用投放垃圾对垃圾盖的推拉作用产生电能,以供紫外灯灭菌。就地卫生填埋主要针对白色垃圾和部分无机垃圾而进行集中填埋。垃圾资源内部化利用是在社区建设资源集散点,把原本属于各家零散的可利用废弃物集聚起来,增强废弃物的资源内部化利用频率,有利于充分实现农村可资源化垃圾的内部消化和吸纳,也有利于节约经济成本,从而使垃圾成为资源而产生经济价值和社会价值。已研发的关键技术在示范区内使用,能促进农村废弃物的有效处理。(4)废弃物处理示范工程建设基本完成,但畜禽粪便堆肥和沼气利用等技术产生的有机肥的氮、磷、钾等含量远低于化肥,其肥效不及化肥等工业肥料,沼气维护技术需要加强。我们于“十二五”期间在毕节撒拉溪示范区,先后建成4口沼气池、一个生态垃圾中转站、两个垃圾卫生填埋场和一个堆肥实验场。沼气池示范户现已将猪粪进行沼气发酵处理,并已将沼气作为生活能源进行利用;生态垃圾中转站和垃圾卫生填埋场均已施工完成,并配有相应的清洁工具已投入使用;堆肥实验场已将生态养羊场200多只半细毛羊产生的粪便发酵为有机肥。关岭-贞丰花江示范区的沼气持建设项目在石漠化治理的“十一五”期间已建成270口,养殖家禽的农户仍在继续使用。同时课题组在查耳岩示范点新建一个生态垃圾中转站,配以专用清洁工具以转运生活垃圾,并依托农户自家场地进行堆肥技术示范。通过以上工程设施的建设,两个示范区的废弃物处理示范工程建设基本完成,在示范点内基本能进行农村废弃物的有效低碳处理。(5)农村废弃物低碳处理综合效益显著,但现已建立的废弃物处理技术模式比较单一,在推广应用方面需要优化加强。农村废弃物低碳处理具有社会效益、经济效益和生态效益,包括卫生环境的改善、农村居民收入的增加和CO2的减源增汇。根据对两个示范区内的示范点进行的废弃物处理情况来看,韩家冲示范点、下小寨示范点和查耳岩示范点的垃圾参与处理率分别为82%、95%和93%。按照示范区人均生活垃圾日产垃圾量为0.58 kg/(人·d)来计算,三个示范点(共312人)每天处理的生活垃圾量为181 kg,一年处理的生活垃圾量为66050kg。一口8 m3的沼气年均产气量为450 m3,示范区内的煤炭价格为1元/kg,按照1 m3沼气折合2.484 kg当量的煤炭计算,示范户使用沼气一年产生的经济价值为1118元。一口8 m3的沼气平均碳减排效益为1.10 t·a-1,若示范区每户居民均建设有沼气池,按照毕节撒拉溪示范区2012年共有4949户居民计算,就毕节撒拉溪示范区每年可减少碳排放5443.9 t。按照一口8 m3的沼气产生能源的利用情况来看,每年每口沼气可节约林地0.314 hm2。花江示范区现有沼气池270口,则一年可节约林地面积一共84.78 hm2。农村废弃物低碳处理的综合效益显著,未来农村发展需加强废弃物低碳处理工作的引导。 【关键词】：喀斯特 石漠化 低碳社区 废弃物处理 技术 示范
【学位授予单位】：贵州师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X799.3
【目录】：

• 摘要6-10
• Abstract10-18
• 前言18-22
• 一 研究现状22-31
• 1 农村社区废弃物低碳处理技术22
• 2 石漠化农村社区废弃物低碳处理技术22-23
• 3 农村废弃物低碳处理的研究进展与展望23-31
• 二 研究设计31-41
• 1 研究目标与内容31-32
• 2 技术路线与方法32-34
• 3 研究区选择与代表性论证34-38
• 4 资料数据获取与可信度分析38-41
• 三 农村废弃物低碳处理的理论依据和现实要求41-50
• 1 农村废弃物形成的基本要素41-43
• 2 农村废弃物产生和存在的状态43
• 3 农村废弃物的危害43-45
• 4 农村废弃物处理的现状45-48
• 5 农村废弃物低碳处理的民众意愿48-50
• 四 农村社区废弃物低碳处理及清洁管理耦合模式50-57
• 1 模式构建的理论依据50
• 2 模式构建的边界条件50-51
• 3 模式构建的技术体系51-55
• 4 模式的结构与功能特性55-56
• 5 不同等级石漠化小流域模式结构与功能对比分析56-57
• 五 农村社区废弃物低碳处理及清洁管理关键技术57-67
• 1 喀斯特地区现有技术与成熟技术57-59
• 2 石漠化地区共性技术与关键技术创新59-63
• 3 不同等级石漠化地区技术优化与集成对比分析63-65
• 4 国内外现有低碳社区建设的废弃物处理技术的适宜性选择65-67
• 六 农村社区废弃物低碳处理及清洁管理技术示范67-76
• 1 示范点选择与生态经济问题67-68
• 2 示范点建设目标与建设任务68-69
• 3 废弃物低碳处理及清洁管理现状评价与工程布局69-71
• 4 工程设计与工程示范过程71-73
• 5 示范点建设成效与对比分析73-76
• 七 喀斯特石漠化低碳社区建设的废弃物处理效益分析76-80
• 1 社会经济效益分析76-77
• 2 生态效益分析77-80
• 八 喀斯特石漠化地区低碳社区废弃物处理模式优化与推广应用80-83
• 1 模式优化80
• 2 模式推广的可行性分析80-81
• 3 模式推广的保障措施81-83
• 九 结论与讨论83-88
• 参考文献88-91
• 致谢91-92
• 攻读学位期间科研及获奖情况92-93

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