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张悦:污泥最终入土之路该如何破局

来源:《给水排水》、中国环境报 2015-11-09 06:19:46

固废网编者按:

在美国,规定公路两侧绿地有机质含量要达到5%-8%,在日本,园艺土壤一般要求土壤有机质是5%,而我国现在基本上是在1%-2%左右。土壤有机质平均提高0.1%,粮食产量的稳产性就会提高10%-20%。过去30多年来,一味地依赖化学肥料、种养分离、农村劳动力流失等使得农村传统堆肥逐渐退出视野,有机肥在肥料总量中的使用比重下降到目前的20%左右。而与之对应的是,无论是污泥、餐厨、畜禽粪便还是其他有机废弃物,在其环保治理依然无法到位的同时,回归土壤的路径也随着传统农耕文明的彻底消亡而变得无比狭窄。好在国家已认识到解决土壤危机的刻不容缓,已经开始着手布局,对环保产业也酝酿着巨大的机会。

本文原文来自《给水排水》和《中国环境报》,题目《污泥处置应建立完善长时间风险评估机制及法规政策》, 由住建部城建司张悦和中科院地理科学与资源研究所刘洪涛撰稿。本文基于阅读者习惯,在标题、结构、顺序上略作调整。

长期以来,中科院地理科学与资源研究所对污泥用于土壤改良等方面的研究和政策推动做出了突出贡献。此外,E20研究院观察到,一些认识到行业困境,并基于自身禀赋,在环保和农业两个行业成功跨界的有机废弃物处理处置的环保企业,包括北京嘉博文、中科博联、上海复振等,也从农业口方面突破,对污泥、餐厨等固体废弃物有机质循环利用方面的技术落地、产业贯通和政策推动方面也一直在不懈地努力。

我国城市污泥处理处置近来再次成为业内和公众关注的热点。生活污水处理厂污泥处置率普遍较低的原因到底是缺政策、缺资金还是缺技术,已成为业内讨论焦点。

众所周知,污泥的处置去向决定处理路线的选定,但前者恰恰还未在国内形成普遍共识。有些城市几乎尝试了所有主流的污泥处理技术,却难以寻找到适合的处置途径。处理后的污泥找不到合适的去处,也成为不少处理工程难以正常运行的重要原因。

污泥中含有大量有机质,处理后的污泥回归土地,进行土地利用,符合资源循环利用理念,加之操作简便易行,能有效补充土壤肥力等优点,在发达国家已得到了充分的探索和实践,逐渐成为业内倡导采用的主流处置方式之一。

从国外的发展情况来看,无论是土地广袤的国家,如美国、巴西等,还是国土面积有限的国家,如欧盟成员国、日本等,进入21世纪以来,城市污泥土地利用的比例均在不断提高。而厌氧消化、焚烧、碳化、发电等城市污泥能源化途径,在欧盟、日本等发达国家经历了多年的技术研发和工程化应用后,其比例却在逐渐降低。

究其原因,除土地利用之外的其他资源化方式均需辅助技术手段,加以分离、提炼或纯化城市污泥所蕴含的能源形式(如沼气、有机质、可燃碳等),造成直接运行成本和间接成本(如尾气控制、残余物处置、安全防护)的提高,同时也不可避免地产生二次污染。

城镇污水处理厂污泥(以下简称“城市污泥”)经无害化处理后开展土地利用,是充分利用其养分和有机质资源的直接、有效的途径。对于我国而言,大量土壤需改良、提升有机质含量,经稳定、无害化处理后的污泥回归土地,有着现实的需求,但具体操作中也存在着诸多障碍,例如对重金属污染的顾虑、成本与售价的不匹配、部门间的规定难以协调从而限制产品出路以及技术法规不完善等。

 重金属污染问题

事实上,以活性污泥法为主的污水处理本身并不产生重金属污染,从责任溯源来看,城市污泥重金属主要与工业污水排放进入城镇生活污水系统有着不可分割的关系。

而在城市污泥土地利用中,重金属问题的根源在于城市污泥从市政污水处理系统进入土壤系统后,受体性质发生转变。重金属由人为控制转换为自然演化,转变结果是失去对重金属可能经土壤进入食物链的控制。同时,重金属在土壤系统内的迁移与转化的不确定、时间尺度上的长效性,这些问题会使公众对城市污泥重金属是否会造成污染并不完全“放心”。

城市污泥施用确实会增加土壤和农产品重金属含量,但大部分情况下均未上升至《土壤环境质量标准》以及相关的农产品重金属限量卫生标准等“超标”红线,同时,我国至今仍未出现一起因城市污泥重金属超标所致的农产品污染事件,污泥土地利用尽管存在争议,但尚不足以进入重金属污染严控对象的范畴。

但由于科学研究性质的局限性,在时间尺度上还不足以验证公众担忧的情况发生的可能,因此这类评估和验证仍需持续不断进行下去。

此外,重金属问题也并非土地利用途径所特有,只是在其他利用途径上往往被忽视。例如,城市污泥厌氧消化产生沼气后,残余的沼渣中重金属含量并未降低;城市污泥焚烧后,灰渣和排放尾气的重金属风险依然存在。

追本溯源,城市污泥重金属来源于工业污水的进入,因此重金属来源监控就显得极为重要,如果未落实重金属源头的监管责任,而一味地否定城市污泥土地利用,则是背离了资源循环利用的理念,这种“因噎废食”的做法也是不科学的。

目前,城市污泥中超标的重金属元素类型已从以往具有工业源特征的铬、铅、镉等转变为显著生活源特征的汞、锌等。这种变化趋势说明我国的城市污泥重金属特征化逐渐清晰,为后续制定控制措施提供了基础。而像锌(Zn)这类的有益元素,通过《污泥农用泥质标准》的修订,已放宽其上限值,争取不让因锌的部分超标成为限制污泥土地利用的瓶颈。这是客观认识城市污泥土地利用的一个重要进步。

污泥土地利用遵循资源循环利用的原则,以最自然的粗产品形式(肥料、基质土等)将城市污泥所含的来自土壤的资源再次返回土地。相比于其他资源化途径,污泥土地利用的优点明显,前景广阔,但其存在的瓶颈也急需突破。

成本与溢价能力不匹配

城市污泥富含植物养分,可作为补充土壤地力、调节土壤性质的有机肥或调节剂,但近些年以城市污泥为主要成分的有机肥或调节剂的产品化一直处于波澜不惊的状态,究其原因,分析如下。

从城市污泥自身性质分析,高含水量使其在成为产品应用前,必须通过压滤、烘干等物理脱水或者发酵等生物脱水方式将水分降低至使用方可接受的程度。相比于其他有机废弃物,如粪便、生活垃圾等,在前处理环节要付出更多的能耗和处理成本。

同时,城市污泥中较高含量的有机质,直接进入土壤,会经历有机质降解的稳定化过程,结果体现为有机酸类物质和产热,均对植物根系可能产生负面影响,即农业上常见的“烧苗”现象。因此,须将污泥降解过程提前至进入土壤前发生。

此外,由于使用方对城市污泥缺少客观正确的认知、心存担忧的情况下,城市污泥有机肥或调节剂产品售价往往较低,不具备相对同类产品的市场竞争优势,该点也是城市污泥加工产业化进程中值得重点关注的问题。

提高污泥附加值是盈利关键,但由于城市污泥的处理成本与其溢价能力及售价不匹配,不具有市场竞争优势,因此该行业发展一直处于波澜不惊的状态。

准入门槛限制产品出路

在准入门槛上,迄今为止,我国还未有一例获得肥料登记证批号的城市污泥类有机肥或调节剂产品。这与农业管理部门谨慎的态度有直接关系,在城市污泥土地利用的产业链涉及到市政、农业、环保等多个领域的复杂体系背景下,对可能产生的污染风险一般选择“宁可信其有”的谨慎态度,在保护行业和公众利益的同时,也限制了城市污泥土地利用的产业化速度。

在美国,公众对城市污泥产品的一般选择持“邻避效应”,大部分公众的态度既不支持也不反对,保证不涉及自身周边的环境利益即可。但农业管理部门对城市污泥进入土地持积极态度,鼓励农场或家庭使用城市污泥加工的有机肥或栽培基质。与国外相比,我国情况的最大差别在于对类似城市污泥这种特殊性公众服务产品的管理观念与准入权限仍未放开。

由此,城市污泥在土地利用,特别是在农用方向上呈现“长远利好,现实看空”的局面,产品出路受到一定限制。在林地、土地改良等未涉及食物链风险的应用领域,城市污泥产品的限制因素较少,但附加值提高仍较为困难。

政策标准亟待完善

据不完全统计,目前国内经好氧发酵、热干化等前处理后开展土地利用的城市污泥比例不足15%,而未经处理直接弃置于土地则达到50%甚至更高比例。从表面上看与处置资金受限有一定关系,但问题的背后却折射出城市污泥处理处置法规与环境监管严重缺失,亟待完善。

我国虽已制定和颁布了城市污泥农用/林地用/园林绿化/土地改良等系列泥质标准,以及《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南(试行)》等综合性城市污泥处理处置技术指南或《城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南(试行)》、《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策(试行)》等污染防治技术指导,但是,这些侧重技术性或环境风险预防的规范文件仅提出了控制城市污泥进入土地的重金属限值,或在前处理以及后端环节的风险控制上做出定性要求,但缺乏强制性,其认可度和实际执行力度有待加大。在城市污泥进入土地仍处在比较敏感的时期,监控法规还比较缺位。

目前,国内还未制定具有法律效力的城市污泥土地利用法规性文件,利益攸关方和管理方处在资源和责任之间的长期博弈,对城市污泥土地利用争议的出发点差异较大,导致迟迟未能形成共识,法规制定提上议程也被搁置。

从长远角度看,城市污泥以有机肥或土壤调节剂等形式开展土地利用,不仅遵循资源循环利用理念,也是最符合未来主导方向的资源化途径,已显示出勃勃生机和较大潜力。但在现阶段的国情背景下,公众、用户单位甚至政府管理部门对城市污泥土地利用的接受程度仍不高。在未来发展规划上,应引导全社会客观认知城市污泥土地利用的重金属问题,在严格控制城市污泥土地利用可能存在的不利因素前提下,建立和完善10年以上的长时间风险评估机制,研究和制定具有强制执行力的保障性法规政策,城市污泥土地利用前景才会豁然开朗。


编辑:张伟