导 学 案 设 计
第二篇：陕西省淳化县农村生活垃圾调查与处理方案优选
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陕西省淳化县农村生活垃圾调查与处理方案优选1
吴婧，韩兆兴，王逸汇
北京师范大学环境学院，北京（100875）
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摘 要：通过问卷调查和现场踏查对陕西省淳化县农村生活垃圾污染及处理现状进行深入分析，利用层次分析法对户用沼气池、户用堆肥池和小型焚烧炉三种主要处理方案进行经济效益、能源效益和资源环境效益的综合评价。结果表明，陕西省淳化县农村生活垃圾的主要成分为有机易腐垃圾，三种方案中户用沼气池的综合效益相对最高。最后针对研究区社会经济特点提出了推广沼气池行之有效的方法和建议。
关键词：农村；生活垃圾；户用沼气池；层次分析法；淳化县
中图分类号：X
1. 引言
垃圾处理往往是指城市垃圾的处理，而对农村垃圾的关注甚少。20世纪80年代以前，我国农村居民在自家庭院将有机垃圾(包括庭院垃圾)进行沤肥，并没有产生多大的环境问题。 80年代以后，随着我国经济的迅速发展，农村居民生活水平的大幅度提高，农村生活垃圾的种类和数量也开始迅速增长，造成严重的环境污染与对人体健康的影响，广大农民迫切要求采取可行措施予以解决[1，2，3] 。目前，国内存在的垃圾处理方法有回收利用、户用沼气池、户用堆肥池、直接还田、户用焚烧炉和填埋，其中主要成分有机易腐垃圾的处理方法有户用沼气池、户用堆肥池、直接还田和户用焚烧炉 。户用沼气池和户用堆肥池可产生沼肥，但前者费用高，后者产肥效率低；直接还田虽较为方便，但肥效很差；户用焚烧炉费用较高且易产生二次污染[4，5，6，7] 。我国农村地域广阔，人口呈严重的分散状态，各地的经济条件、地理情况、自然天气和生活物品的消费情况干差万别，垃圾的种类和数量相差很大。因此，不同地区的农村分析和解决其垃圾污染问题的方法也就各不相同[8]，需要因地制宜的调查分析与方案比选。
陕西省淳化县位于陕西省中部偏西、咸阳市北部，生活垃圾污染情况较为严重。当地居民产生的生活垃圾主要包括有机易腐垃圾、可回收垃圾（特指可由垃圾回收站收购的垃圾）和不可回收垃圾等三类，现存处理方式繁多且缺乏统一性。因此，针对当地垃圾处理现状进行调查分析与方案探讨，对当地甚至推广到整个陕北农村生活垃圾污染问题的解决都有极其重要的意义。
2. 现状调查与分析
淳化县共辖4镇10乡，370个行政村，676个自然村。20xx年末，全县总人口21万人，其中农业人口17.62万人，全县农业总产值61798万元，农民人均纯收入1704元。该县绝大部分村庄没有设定统一的生活垃圾收集管理机制，农村生活垃圾由村民自行处理。但由于农村独有的特点，约80%的居民都能够自觉将生活垃圾分为有机易腐垃圾、可回收垃圾和不可回收垃圾等三类。通过问卷调查和现场勘查发现，有机易腐垃圾约占当地生活垃圾总量的70%，故着重选择有机易腐垃圾作为研究对象。当地居民对有机易腐垃圾的处理方式及效果见表1。
1本课题得到国家重点基础研究发展计划(973)(项目编号：2005CB724204)的资助。
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表1 有机易腐垃圾处理方式及效果
Table1 the effect and the way of disposal on the organic perishable waste 处理方式一 处理方式二 处理方式三 处理方式四 不加任何处理，直接下田
产肥质量 发酵时间
生肥
土盖，堆至门口， 自然发酵后下田作肥料 视发酵时间而定 冬季近三个月， 夏季约一星期。
加入地下堆肥池， 发酵后下田作肥料 熟肥
冬季约一个月， 夏季约一星期。
加入沼气池，沼气烧火做饭，沼渣、沼液下田作肥料 熟肥
冬季约一星期， 夏季约3-4天。
处理步骤
陕西省淳化县农村居民对于有机易腐垃圾采用的各种处理方式，已经涵盖了目前我国其它各地农村，尤其是西部地区农村现存的几乎所有常见方式。因此，对当地现存垃圾处理方式进行比较、分析和优选的结果可以推广至整个西部农村地区。
根据现场调查发现，当地绝大部分村民采用方式一和方式二。这两种方式虽然简单易行，几乎无费用损耗，但都存在一定缺陷。方式一产肥为生肥，肥效较低，且容易烧苗，板结土地；方式二垃圾发酵时间长，产肥质量难随时间控制，且垃圾散发异味，影响周边生活环境。从资源利用效益和环境效益等角度考虑得出结论：两种处理方式缺点远大于优点，不宜采用。
少部分村民采用方式三。此方式几乎无费用损耗，垃圾发酵时间较短，肥料质量较高，且不致影响周边环境。但当地村民多数认为此法需要固定土地面积和人力资本的投入，相对麻烦，所以此方式未被广泛采用。
据调查显示，方式四是当地村民最希望采取的处理方式，并且该县已有部分村民在政府资助下分批建造户用沼气池。然而，户用沼气池的普及仍存在诸多现实障碍：①政府资助拨款有严格的名额限制；②建户用沼气池除国家拨款外，村民自身还需投入1000元，经济状况亦成为制约因素；③部分村民思想保守，安于现状，积极主动性不高。
通过查阅文献及其分析比较，结合陕西省淳化县的实际情况可知，沼气池和堆肥的处理方式较为适用。然而，深入调查发现：没有沼气池的家庭，烧饭使用的燃料是苹果树枝、秸秆、柴火和煤或煤气。煤和煤气的价格略高，但前三者均可在果园、地里随处捡到，既没有成本又达到了资源化利用；而有沼气池的绝大多数家庭，不但需要每年加付维护费用，而且由于粪便等原料不足（尤其冬天），烧饭时往往需在使用沼气的基础上，加配其他燃料，甚至需购买牛粪来维持沼气的启动。另外，堆肥池和沼气池发酵而得的熟肥肥效和数量大致相同。那么，户用沼气池的建设是否可获得更为明显的经济收益和环境收益，没有政府资助的家庭是否有必要自费建设户用沼气池。
针对以上问题，我们拟采用层次分析法，选取堆肥法，沼气池法和焚烧法三种处理方案，对其经济效益、资源环境效益和能源效益进行综合方案比选。
3. 处理方案比选
3.1 评价指标选取
建立层次分析模型的首要问题，是确定评价指标体系。指标体系应能够反映有机易腐垃圾各种处理方案的基本状况和成本效益情况。通过从社会——经济——环境复合系统的角度对有机易腐垃圾各种处理方案的综合分析，最终选取成本、经济效益、能源效益和资源环境效益四个指标建立指标层。（见表2）
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表2 评价指标体系
Table2 the system of the index of evaluation
意义
垃圾处理后可改善环境，还可通过节省薪柴和煤炭来达到保护森林资源和
大气环境的目的，因此用支付意愿、薪柴的费用和煤炭的费用作为量化标
准。
经济效益
成本 B2 B3 通过垃圾处理，农民可以将沼液沼渣作为熟肥上地，这可以节约大量化肥，其中我们用所节约化肥的价格作为量化标准（包括劳动力收益）。 修建垃圾处理装置所消耗的物质成本、人力成本，其中人力成本用每人每
年平均收入作为量化标准，物质成本包括修建费用、维护费用和启动费用
（牛粪钱）。
能源效益 B4 主要指垃圾处理过程中产生的沼气，可用沼气价格乘以沼气量作为量化标
准。 指标名称 资源环境效益 代号 B1
3.2 建立层次结构模型
根据层次分析法的具体步骤，建立最优农村生活垃圾处理方式递阶层次模型。（见图1）
图1 农村有机易腐垃圾最优处理方案层次分析模型
Fig 1 the analytic hierarchy process model of the optimum disposal of organic perishable waste in the countryside
3.3 构造判断矩阵并进行一致性检验
选用1～9标度法（表3）[5]进行成对比较，同时参考相关领域专家意见，确定各因素之间的相对重要性，并附以相应分值，构造出A-B、B1-Ci、B2-Ci、B3-Ci和B4-Ci等五个判断矩阵。利用MATLAB 软件求得各判断矩阵特征值分别为（0.2323，0.3919，0.8773，0.1510），（0.19, 0.96, 0.1），（0.27, 0.47, 0.85），（0.88, 0.47, 0.1）和（0.14, 0.98.0.14）； 特征向量分别为4.0875，3，3.01，3.01和3。经计算，各判断矩阵均满足判别式
CR=CI/RI=0<0.1，均通过一致性检验。
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表3 判断矩阵标度及含义[5]
Table3 the signification and the scale of the judging matrix
含义
两因素相比较, 具有相同的重要性
两因素相比较, 一个因素比另一个因素稍微重要
两因素相比较, 一个因素比另一个因素明显重要
两因素相比较, 一个因素比另一个因素强烈重要
两因素相比较, 一个因素比另一个因素极端重要
上述两相邻判断的中间值
因素i 与j 比较得判断bij, 则因素j 与i 比较得判断bji=1/bij
标度 1 3 5 7 9 2, 4, 6, 8 倒数
3.4 计算结果
将上述判断矩阵结果进行总权重计算与排序，可获得有机易腐垃圾处理方案比选结果。（见表4）
表4 有机易腐垃圾处理方式价值指标体系及权重
Table 4 the chains and system of the price index on the disposal of organic perishable waste
权重及方案 资源与环境效益经济效益成本 能源效益 各方案 各方案
总权重
B层权重
户用堆肥池
户用沼气池
小型焚烧炉
总排序 0.14 0.24 0.53 0.09 0.15 0.17 0.61 0.11 0.40 2 0.77 0.30 0.32 0.78 0.42 1 0.08 0.53 0.07 0.11 0.18 3 各方案总权重所组成的判断矩阵CR < 0. 1，通过一致性检验，即综合排序结果可靠。
3.5 结果分析
（1）在综合考虑成本、经济效益、能源效益、资源与环境效益等多个指标的基础上，采用层次分析法得到的各方案优越性排序是：户用沼气池〉户用堆肥池〉小型焚烧炉。由此可见，户用沼气池是最佳方案。
（2）户用沼气池与其它方案相比，其优势指标是能源效益和资源与环境效益，重要性分别为0.77和0.78。户用沼气池的能源效益主要来源于产生的沼气，一口沼气池平均每年的沼气年收益值达432元，足够各家做饭和照明使用。户用沼气池的资源与环境收益主要来源于沼气用作能源后所节省的薪柴和煤。据调查统计，使用户用沼气池后该县农户每年每户平均可节省762公斤薪柴和201公斤煤[9]，这也间接达到了保护森林资源、减轻环境污染的效果。
（3）与其它方案相比，影响户用沼气池推广的限制指标主要是成本和经济效益，其重要性仅占0.32和0.30。该县农民人均纯收入仅为1704元，而修建一口8m3的沼气池(含配件)需成本约3000元（含劳动力），许多农户没有足够的经济实力；另外，户用沼气池自身技术条件有限，加之农民相关知识匮乏引起的维护使用不当，沼肥产量往往较少，经济效益较低。对比发现，成本在各指标中所占权重最大，达0.53。即成本的敏感性最大，其增减会明显影响各方案总指标权重的多少及排序。因此，为了切实有效的调动农民建户用沼气池的热情，确保沼气建设健康稳步的长足发展，该地区应加大鼓励建设户用沼气池的补贴力度和
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广度，同时重视加强对沼气建设技术人员和维护管理沼气池的农户的技术培训以求保证建池质量，从而提高经济效益。与此同时，应组织有关人员进行技术研发工作，尽可能在原有基础上降低成本、提高效率。
（4）由计算结果知户用沼气池相对于户用堆肥池的优越性较小。通过将两种方案的成本消耗、劳动力收益、沼气与沼肥收益和资源与环境收益量化为货币形式，利用费用效益分析、财务现金流分析和敏感度分析等方法计算可得，户用沼气池年利润净现值27584元 (i=2%)，远远大于户用堆肥池的11168元，此结论可进一步验证户用沼气池的优越性。
（5）层次分析法将一个复杂问题分成几个因素进行研究，按照各个因素的关系再进行分层，使得问题简单明了。将层次分析法应用于环境中可以很好的考虑投入与效益两方面内容，通过对环境和资源的合理量化，综合考虑环境、经济和社会三方面，评价结果直观，可以很好的解决多方案优选问题。
4. 结论
陕西省淳化县农村生活垃圾的主要成份为有机易腐垃圾，当地居民主要采用四种方式进行处理。在综合考虑成本问题、环境要素、经济收入和能源效应等四个指标，对户用堆肥池、户用沼气池和小型焚烧炉等三种方案进行综合分析和比选后，可得出户用沼气池是综合效益最优方案的结论。
农村垃圾由于种类复杂、难以收集而不易被集中处理，户用沼气池从技术上解决了这个困难，保证了垃圾的处理，同时还可以对环境、经济和社会方面起到积极的影响。因此，在农村垃圾处理中应该大力提倡户用沼气池的应用和普及，增加农民的环境意识，在大力提高农村生活水平的同时做到环境与经济的双赢，真正做到农村固体垃圾的减量化和资源化。
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参考文献
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The research and the optimum disposal of the consumer waste in the countryside in the town of Chunhua,Shanxi
Province
Wu Jing, Han Zhaoxing, Wang Yihui
Environmental school of Bejing Normal University, Beijing（100875)
Abstract
Based on the investigation by questionnaire and on the scene, the present situation of the pollution and disposal on the consumer waste has been deeply analyzed, in the countryside in the town of Chunhua, Shanxi Province; biogas-generating pits for home use, compost pits for home use, and small-sized refuse destructor, these three main way in disposal are assessed comprehensively on the benefit of economy ,energy, resources, and environment, by analytic hierarchy process. It is showed that the main composition of the consumer waste in the countryside in the town of Chunhua, Shanxi Province is the organic perishable waste. The comprehensive benefit of biogas-generating pits for home use is the best, compared to others. In the end, effective advice are provided for the extend of biogas-generating pits, in view of the specialty of the society and the economy of the research area.
Keywords：rural area, consumer waste, biogas-generating pit for home use, analytic hierarchy process, the town of Chunhua
作者简介：吴婧，女，黑龙江省海林市，本科生，研究方向：环境评价、规划与管理方向。
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