【北京中科博联】污泥农用在我国污泥处置中的应用前景分析

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 口口. . . . . . . . . . 口�口 二 叨砚曰 n旧. 日目田曰解恒 污泥农用在我国污泥处置中的应用前景 余 杰l,2 田宁宁2 陈同斌� 钱靖华2 (l 中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心 ,北京 100101 ; 2 北京市环境保护科学研究院,北京 100037) 摘要 分析了国内外污泥农用现状及存在的主要问题 ,探讨了污泥农用的几个限制性因素 , 并 对我国污泥农用的可行性进行了分析 �提 出我国污泥农用能否成为主要处置方式的关健是要解决 污泥农用中的几个限制性因素 ,从而实现安全 �环保施用 � 关键词 污泥 农用 土地利用 处理与处置 人的反对 ,但仍然是美国污泥处置的主要方式 � 在欧洲 , 专门的污泥法规有 �欧洲污泥农用标准 n re ct iv e8 6/278/E E C �, 不同成员国根据 自己的情 况 ,在 se/278/E E C 的基础上制定各 自的标准 �大 多数国家对污泥中重金属含量的限值均比指令 86 / 278/E EC 规定的限值低 �欧盟在 2000 年发布了 �污泥行动文件 �, 目的是为了提高污泥农用的安全 性 �该文件对限制污泥农用的重金属和有机污染物 提出了浓度限值 � 在有些欧盟成员国当中 ,污泥农用是很受欢迎 的 ,但在另一些国家中污泥农用是绝对禁止的 ,造成 这么大差异的主要原因在于污泥中污染物的含量 � 农民和消费者的接受程度以及来自其他肥料竞争等 方面因素 � 2003年欧洲各国污泥农用情况见图 1[s ��由图 1可知 2003 年污泥农用在丹麦 �西班牙 �法国 �爱尔 兰和匈牙利的比例较高 ,均超过了50 % � 此军五邻卿旺芝 发目四拟班Ij传阪演�毋入00叫)派婉晰洲担111长喇fl拭倾嗦阵抓晰国�翁叫00叫)班曰氏澎阁�份0()N伙)铡中画缈七窟五fI酬解裂 截至 2009年 10 月底 ,我国污水处理厂数量已 达 1 81 7座 ,总处理能力达 9 958 万 m 3/d �根据估 算 ,2008 年我国干污泥年产量达 53 2 万 t,折合含水 率 80 % 的湿污泥为 2 662 万 t[l ��大量产生的污泥 其带来的二次污染问题 日益严重 ,找到适合我国国 情的污泥处置方式成为环保工作者研究的重点 � 有不少学者认为污泥农用应大力推广;但也有人 认为污泥农用风险不容忽视 �不可否认污泥农用 是一种消纳污泥的有效途径 , 但污泥农用如何应 用 , 以及如何安全 �环保地施用是我国必须面临和 解决的问题 � 1 污泥农用在国外应用状况 在美国 ,为了解决污泥问题 ,政府将污泥称为生 物固体 , 1993 年 2 月美国发布了 Par t503 污水污泥 规则 (PA R T 503 一 ST A N D A R D S F O R T H E U SE O R D ISPO SA L O F SE W A G E SL U I)3 E ) , 该规则 规定了污水处理厂在处理生活污水过程中产生的污 水污泥的最终利用或处置的要求 ,包括一般要求 �污 染物限值 �管理 �操作标准等 �美国污泥农用的比例 一直比较高 , 2005 年美 国污泥农用 比例总体在 60 % 一66 % ,不同的州污泥农用的比例也有差异 ,如 宾夕法尼亚州 , 其产生的污泥 75 % 应用于土地利 用 ,特别是污泥农用 ;美国马里兰州污泥农用的比例 更是高达 88 % �但是 , 污泥土地利用 , 尤其污泥农 用的安全性越来越受到更多人的置疑 �2002 年 , 美 国国家科学研究委员会(N A S) 认为 Par tso3 污水污 泥规则的制定是缺乏科学根据的图 ;2 ��3 年 73 个 健康 �环保 �农业组织向美国环保局提出暂缓污泥土 地利用的请求 �虽然污泥土地利用在美国受到很多 截 似馥 尽 图 1 2003 年污泥农用在欧洲各国的应用情况 给水排水 v 0I.36 增刊 2010 1 1 3 臼 几日� 口日日门晰困.目翻. , . .宙. . . . . . . .丫恒 在瑞士[4] ,从 2003 年起 ,禁止污泥作为庄稼和蔬 菜的肥料施用 ,其他形式的污泥土地利用应用到 2006 年 ,个别特殊情况放宽到了 2008 年 �挪威在 1991年 就己经禁止污泥农用[s] �比利时 �卢森堡等国由于考 虑污泥土地利用风险 ,也已经禁止污泥土地利用 � 在英国和德国 , 由于得到农业组织的支持 ,污泥 农用仍可以实施 ,但采用了比较严格的标准[6] �如 德国, 相比较 �欧洲污泥农用标准 D ireetives6/278/ EE C �,德国的污泥农用条例禁止在永久牧场和林业 用地上施用污泥 , 欧洲污泥农用标准中则没有这种 规定;此外出于预防的目的 ,德国新污泥农用条例中 首次给出了污泥中的 P C B �PC D D /PC D F �A O X 的 限值 , 而欧洲污泥农用标准中没有这类规定川 �由 于有严格的标准 ,德国污泥农用比例相对比较低 ,如 德国的北莱茵一威斯特法伦州在 2004 年 ,其产生的 24 万 t干污泥有 64 % 焚烧 �23 % 污泥农用 � 对于污泥农用的争论在奥地利 �法国 �德国和瑞 典尤其激烈 �法国和瑞典两国的农业组织认为只要 建立严格的质量控制体系 ,污泥农用是可以采用的 , 然而最近两个国家的农业组织要求禁止污泥农用 ,因 为它们认为当前采用的方式不足以说明污泥农用是 不是有风险 �在 2003 年 ,法国污泥农用的比例大约 在 57% 巨31 �奥地利 1990 年农业利用约占 25% , 1997 年污泥农用比例为 18% [8�, 2003 年 ,约占28% � 在爱尔兰和葡萄牙 , 污泥农用得到农民的支持 , 由于污泥农用在这两个国家施用时间不长 , 因而没 有引起公众的太多关注和争论 ,爱尔兰污泥农用比 例由 1997 年的 12% 上升到 2003年的 64% � 从国外的污泥农用发展历程来看 , 污泥农用在 很多国家一直是环保工作者争论的焦点 �污泥农用 经历了由随意施用到更加严格 �安全环保施用的发 展历程 � 2 我国污泥农用现状与存在的主要问题 20 世纪 80 年代初 ,我国天津纪庄子污水处理厂 建成投产后 ,所产污泥即由附近郊区农民用于农 田, 北京高碑店污水处理厂投产后的污泥也用作农肥被 施用于附近郊区农田 �据资料统计 , 2000 年我国污泥 农用比例约占44 .83 % �此外 ,根据不完全估计 , 2006 年我国的污泥农用比例应该维持在 50 % 左右 � 就我国目前污泥农用现状而言 , 污泥农用一直 存在隐患和风险[0] ,尤其是没有稳定化 �无害化的污 泥 ,直接农用其风险更大 � 目前 ,我国关于污泥农用风险的研究体系和控 制标准尚不健全 ,对于污泥处置的风险研究主要涉 及污泥土地施用对植物的影响 �重金属从土壤到植 物的迁移和重金属 �氮 �磷在土壤中的迁移[l0 ,川 ,可 用数据不系统 , 不充分 �此外 , 对于污泥土地施用 后 ,周围相关暴露人群的消费资料 ,可用数据几乎为 零[12 ��中科院南京土壤研究所的一项研究发现 ,在 其试验的土地上连续施用污泥达 10 年后 , 土壤中 锡 �锌 �铜含量均很高 ,种植的水稻 �蔬菜受到严重的 污染 �并且污泥施用越多 , 污染情况越严重 �施用 污泥的农田,虽然土壤有机质明显增加 ,土壤酸度基 本无变化 ,但土壤中的汞 �福污染严重 , 能引起小麦 � 玉米的污染图 � 此外 , 由于我国现行的控制标准只对污泥农用 的污染物浓度作了限制 ,但对污泥施用地中最多能 容纳多少污染物却没有明确的规定 �即使城市污泥 的重金属浓度没有超过其控制标准 , 如果过量施用 也可能会对土壤性质和生态环境造成一定危害[1s �� 目前 ,我国还没有出台污泥农用 ,对风险缺 乏充分科学的研究 ,对污泥农用后可能造成的潜在 污染问题还没一个系统 �科学 �可行的结论 �多数研 究也明 ,污泥的有害成分进人土壤后 ,一般不会立 刻表现出其不利影响 ,但若长期大量使用 ,其负面效 应就会明显地表现出来 � 3 污泥农用限制性因素 从国内外污泥农用发展状况来看 , 限制污泥农 用的因素是多方面的 ,主要包括以下几个因素:污泥 中有毒有害物质及重金属含量 �农民和消费者对污 泥产品的接受程度 �国家相关政策和健全的规范标 准以及相关的处置费用等 � 污泥中含有有机污染物 , 这些有机污染物进人 水体与土壤中易造成二次污染 �污泥中还可能含有 苯 �氯酚 �多氯联苯(PC B s) �多氯二苯并吠喃和多氯 二苯并二恶英 (PC D D /F) 等难降解的有毒有害物 质 �此外 ,有关污泥农业施用和疾病传播是不是存 在必然联系一直是国内外研究的课题 �污泥处理可 灭活病原菌 ,但不能彻底杀死病原微生物[l� � 有研 究发现 ,污泥中有 18 种病毒 �19 种寄生物 �31 种细 1 1 4 给水排水 v ol .肠 增刊 20 10 菌 ,包括可以引起食物中毒的菌株[15 �� 污泥中的重金属也是限制污泥农用的一大关键 性因素 �M an tov ill 6�等人在对污泥施用于农田的 15 年的研究结果发现 , 15 年的污泥施用明显增加了有 机物含量 ,虽然施用有利于作物的增产 ,但是磷流失 造成水体的污染以及重金属如铜 �锌在表层耕作土 中累计到了一定程度 , 铬和镍的含量是没有施用前 的两倍 �污泥中的许多化学污染物和重金属(如 C d) 易于在脂肪组织和乳汁内累积[lv �� 农民和消费者对污泥产品的接受程度也是污泥 农用的导向标 ,如果即使污泥农业施用上安全 , 国家 政策也支持 ,但是如果农民和消费者对污泥农用 ,尤 其是污泥农用产品存在疑虑 , 污泥农用也是不能得 到很好应用的 � 此外 ,污泥农用需要严格的施用标准和法律法 规作为保障 , 即使在法律法规和标准健全的欧美 ,他 们在对待污泥农用方面也是相当谨慎的 �国外的污 泥农用标准也是处在逐步完善的发展过程中 �所 以 ,污泥农用施用标准和相关法律法规的完善 ,也是 污泥应用的关键 � 由于污泥农用费用比较低 ,所以在较长的一段 时间内一直受到青睐 ,但是随着污泥农用标准越来 � 越严格和运输距离的增加 ,污泥农用处置费用也将 成为其一个主要的限制性因素 � 4 污泥农用在我国的应用可行分析 无论是污泥的干燥 �堆肥 ,还是最新的污泥处理 处置的推出 ,污泥的最终归属还是土地 �对于我 们这样一个发展中的农业大国 ,城市污水处理厂的污 泥土地利用 ,尤其是污泥农用是处置污泥的一个重要 的途径 ,这是不可否认的 �但是污泥如何农用 ,如何 安全 �环保地施用 ,是我国必须面临和解决的问题 � 2009 年由建设部 �环保部和科技部联合发布的 �城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政 策 (试行) �中已经明确规定 : �允许符合标准的污泥 限制性农用 ��不难理解 ,限制性农用不是限制农用 , 也不是禁止农用 ,而是在可行 �安全 �环保条件下的 农用 �那么如何限制性农用 ,我国却缺乏完善的标 准和规范 ,对污泥风险和市场缺乏充分的把握 , 污泥 能否在我国真正实现安全 �环保条件下的农业利用 , 还有一段很长的路要走 � 参考文献 1 污泥在热电厂混烧的可行性应系统考虑 , 中国水处理工程网 , 2 0 0 8 2 黝 yder C P功b �却 R �m 刘atlon for ll~ H 司 th 凡众 人嫂狡翻即ts of P at拉艰毗 in l刀xld 一A ppl讨 B 卿 石由 A 侧幼can C卜曰过以 S 石ety , 2003 , �b �. 37 , N d 24 :22一 23 3 Z A M B R Z Y C K I E P erspeetives in slu棺e m an叱eme nt 即lieies at E uro pea n Ieve l. 肠 nferen ee sludge.2008 4 肠n o the use of s�仪坛eas ferti �访江 E出巴习 �X6ce for 此 肠访m ~ t R �犯汉 26 卜如r� a刃3.2 压p Z(X犯< http二//~ 1刘厄 班b血工洲 dokuzn en tation/m edieninform ation/00 9 6 2/in dex. htm l? lang = en a m sgid = 1673) 5 A ubal n P , Ga zzo A , Le M oux J , et aL n spo sal an d R eeyeling RO utes fo r Se wa ge Sl u龙 e. S yn th esis report fo r the E uro pean Co nlnllssion IX子E nvi ro nm ent一B/ 2.2002 , 16一17 6 1朋 genk an lp H , P art P , E rha rd tW , etaL �万g画 e co ntan卫nal 欲s in 哭w 呢 e sl u电 e for agrl以 tur al u义 E urope all C冶n川苗ssi on , 20 01 . A vail ab �e f~ :< http :刀etirop己� int /图~ /~ ronrnent/~ te/ slu电 e/organi e礼吸 slu电么闪今 7 姚刚 ,德国的污泥利用和处置(I ).城市环境与城市生态 , 2000 , 13(l) :43~ 4 7 8 李金红 ,何群彪.欧洲污泥处理处置概况.中国给水排水 ,2005 , 21(1) :101~ 10 3 9 董文茂.污泥农用:引发土壤污染风险.环境 , 2007 , (3) :65 一67 10 孟昭福 ,张增强 ,薛澄泽 ,等.用幼苗法指示污泥和土壤中重金属 的植物有效性.环境化学 ,2001 ,20(2):129一137 n 王新 , 陈涛 ,梁仁禄 ,等.污泥土地利用对农作物及土壤的影响研 究.应用生态学报 , 2002 , 13(2) :163一166 12 刘常青 ,黄游 ,张江山 ,等.污泥土地利用的风险探讨.环境 科学与管理 , 2006 , 31(4) :188一191 13 陈同斌 ,黄启飞 ,高定, 等.吴吉夫中国城市污泥的重金属含量及 其变化趋势.环境科学学报, 2003 , 23 (5) :561一568 14 Ga ttie D K , L e俪 s D 且 A h ig h 一 level disi证 eetion stand ard fo r lan d 一a即 lied sew 昭 e slu电e�( biosolids ). E nvi ro n 一m en tal H ea lth P ersP e etive s 2 0 0 4 , 11 2 :1 2 6 ~ 1 3 1 15 R eintha ler F F , 几义11) , 凡 ler1 G , et aL 八司tib iotle resi stance of E co li in s e界 ag e an d sl u d g已 M 陌 t R e& 2 0 0 3 , 3 7 :16 8 5 ~ 1 69 0 16 M an to vi P , Ba ld o n i G , D al R e L , et al . E ff e ets o f 1 5 界 ars sludg e applieation on eroplan己 w ater P raetiee & T eehno logy. 2007 , 21(l): 10~ 16 17 R l五nd S M E od oc ri n e di srU P t雌 ~ 1刃团山 axld fa 助 ani ma ls :th ei r propert ies , aetion s and routes of exposure(A bstract ). 伪 m estie A n ~ 1 E nd oe ri n o lo g y , 2 0 0 2 , 2 3 : 17 9一 18 7 乙 B rna il:jaekyUj ie@ .65.com 收稿日期:2010一03一05 给水排水 v 01.3 6 增刊 20 10 1 15