污泥土地利用現(xiàn)狀分析及應(yīng)注意的問題研究

齊剛

（內(nèi)蒙古包頭市大森環(huán)境產(chǎn)業(yè)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 包頭014000）

1 引言

據(jù)環(huán)保部統(tǒng)計(jì)，2010年底全國(guó)污泥產(chǎn)生量達(dá)到了3 000萬t（含水率80%），已成為威脅我國(guó)城鎮(zhèn)環(huán)境的污染源之一。目前我國(guó)大部分污泥多為無序堆存或簡(jiǎn)單填埋，主要處置方式是脫水后直接與生活垃圾混合填埋或農(nóng)業(yè)利用，分別占污泥量處置的31%和44.8%。根據(jù)環(huán)境保護(hù)部的有關(guān)規(guī)劃，未來10年是我國(guó)污水處理的“黃金時(shí)期”，將建成上千座污水處理廠。每座污水處理廠每年排放的污泥量成千上萬噸，這些巨大數(shù)量的污泥將成為城鎮(zhèn)未來急需處理的難題。據(jù)發(fā)改委的數(shù)據(jù)，城鎮(zhèn)污水和垃圾處理設(shè)施建設(shè)極大地推動(dòng)了環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展。到2010年，我國(guó)生活污水和垃圾處理領(lǐng)域年銷售收入10億元以上的企業(yè)達(dá)到20余家。一些專家認(rèn)為，隨著我國(guó)污水處理“重水輕泥”格局的改變，污水處理廠配備污泥處理設(shè)施，“水”、“泥”同步并行處理，這必將給污泥處理行業(yè)帶來巨大的商機(jī)，使污泥處理設(shè)施有望繼污水之后，成為環(huán)保產(chǎn)業(yè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。

在政策法規(guī)方面，2000年建設(shè)部、環(huán)?？偩职l(fā)布了《城市污水處理及污染防治技術(shù)政策》，明確提出來要采用厭氧和好氧、堆肥的方式處理污泥，同時(shí)規(guī)模在10萬t以上的要采用氧化溝、SBR（序批式活性污泥法）工藝，以減少污泥產(chǎn)量。2009年，建設(shè)部、環(huán)保部及科技部發(fā)布了《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術(shù)政策（試行）》，鼓勵(lì)符合標(biāo)準(zhǔn)的污泥進(jìn)行土地利用，提出在污泥濃縮、調(diào)理和脫水等實(shí)現(xiàn)污泥減量化的常規(guī)處理工藝基礎(chǔ)上，根據(jù)污泥土地利用要求和相應(yīng)的泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，分別選擇厭氧消化、高溫好氧發(fā)酵的污泥處理技術(shù)路線。2010年11月，環(huán)境保護(hù)部下發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)城鎮(zhèn)污水處理廠污泥污染防治工作的通知》，要求加快污泥處理設(shè)施建設(shè)。通知明確要求，污水處理廠新建、改建和擴(kuò)建時(shí)，污泥處理設(shè)施應(yīng)當(dāng)與污水處理設(shè)施同時(shí)規(guī)劃、同時(shí)建設(shè)、同時(shí)投入運(yùn)行。不具備污泥處理能力的現(xiàn)有污水處理廠，應(yīng)當(dāng)在本通知發(fā)布之日起兩年內(nèi)建成并運(yùn)行污泥處理設(shè)施。

歐盟在污泥泥質(zhì)符合公眾健康和環(huán)境保護(hù)要求的前提下，鼓勵(lì)對(duì)污泥進(jìn)行土地利用。大部分歐盟國(guó)家的污泥允許最大用量約為5t干污泥／（hm2·年），通常用于農(nóng)田的污泥不超過2～3t／（hm2·年）。英國(guó)、丹麥 鼓勵(lì)污泥農(nóng)用，以保護(hù)磷及其他礦物資源在自然界的存在。同時(shí)污泥中的污染物如重金屬、有機(jī)物和藥物沉積物等被嚴(yán)格立法加以限制。瑞士、荷蘭、比利時(shí)規(guī)定污泥必須進(jìn)行熱處理（發(fā)電、制水泥、干化焚燒）；由于污泥含有污染物如重金屬、有機(jī)物和藥物沉積物等，禁止污泥在自然中循環(huán)利用。

2 污泥農(nóng)用處理技術(shù)

未經(jīng)穩(wěn)定處理的污泥，因有機(jī)物含量高，極易腐敗并產(chǎn)生惡臭，尤其是初沉淀池的污泥，含有大量病菌、寄生蟲卵及病毒，易造成傳染病的傳播。不加處理任意排放或土地利用，污泥中重金屬含量超過《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》，引起的二次污染問題是不容忽視。污泥處理處置的目的實(shí)現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化。污泥土地利用主要包括農(nóng)業(yè)利用、土地改良和園林綠化等。在《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術(shù)政策（試行）》中指出：污泥以園林綠化、農(nóng)業(yè)利用為處置方式時(shí)，鼓勵(lì)采用厭氧消化或高溫好氧發(fā)酵（堆肥）等方式處理污泥。鼓勵(lì)城鎮(zhèn)污水處理廠采用污泥厭氧消化工藝，產(chǎn)生的沼氣應(yīng)綜合利用；厭氧消化后污泥在園林綠化、農(nóng)業(yè)利用前，還應(yīng)按要求進(jìn)行無害化處理。高溫好氧發(fā)酵處理污泥，鼓勵(lì)利用剪枝、落葉等園林廢棄物和礱糠、谷殼、秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物作為高溫好氧發(fā)酵添加的輔助填充料，污泥處理過程中要防止臭氣污染。污泥必須經(jīng)過消化、堆肥等生物處理后方可作為土地利用。

2.1 污泥消化技術(shù)

消化污泥（digestedsludge）是污泥干化、堆肥的前處理過程，指在有氧或無氧情況下，在微生物作用下達(dá)到的較穩(wěn)定污泥。消化污泥分為污泥耗氧消化和污泥厭氧消化。厭氧消化是利用兼性菌和厭氧菌進(jìn)行厭氧生化反應(yīng)，分解污泥中有機(jī)物質(zhì)的一種污泥處理工藝。厭氧消化是使污泥實(shí)現(xiàn)減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化的主要環(huán)節(jié)。有機(jī)物被厭氧消化分解，有利于減量化處理，可使污泥穩(wěn)定化，使之不易腐敗。通過厭氧消化，大部分病原菌或蛔蟲卵作為有機(jī)物被分解，使污泥無害化。隨著污泥被穩(wěn)定化，將產(chǎn)生大量高熱值的沼氣，作為能源利用，使污泥資源化。另外，污泥經(jīng)消化以后，其中的部分有機(jī)氮轉(zhuǎn)化成了氨氮，提高了污泥的肥效。污泥的減量化雖然主要借濃縮和脫水，但有機(jī)物被厭氧分解，轉(zhuǎn)化成沼氣，這本身也是一種減量過程。污泥經(jīng)消化后脫水，能有效地殺死污泥中的病原菌，縮小污泥容積，易于脫水。污泥中含有較高有機(jī)物，可用于制肥。污泥厭氧消化和沼氣利用裝置費(fèi)用，約占污水處理廠投資和運(yùn)行費(fèi)的30%左右，而且大多需進(jìn)口技術(shù)和設(shè)備。

好氧消化污泥與活性污泥法極為相似。污泥耗氧消化是以有氧的環(huán)境下氧化污泥中的有機(jī)物質(zhì)，并且減少污泥的質(zhì)量和體積。只要微生物生存環(huán)境溫度、pH值維持穩(wěn)定并無毒性物質(zhì)干擾，系統(tǒng)便能自我維持。當(dāng)外來營(yíng)養(yǎng)被消耗完以后，微生物靠消耗自己的機(jī)體來產(chǎn)生能量以維持生命活動(dòng)。這就是微生物的內(nèi)源代謝階段。細(xì)胞組織在好氧條件下的內(nèi)源代謝產(chǎn)物為CO2、H2O、NH3，而NH3會(huì)在有氧條件下進(jìn)一步氧化為硝酸鹽。此法降解程度高，無臭穩(wěn)定，易脫水，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，基建費(fèi)用低，但須充氧運(yùn)行費(fèi)用高。

2.2 污泥堆肥技術(shù)

污泥高溫好氧發(fā)酵處理俗稱堆肥，是在好氧環(huán)境下利用微生物進(jìn)行好氧發(fā)酵的過程，使得有機(jī)物轉(zhuǎn)化成類腐殖質(zhì)［1］，污泥經(jīng)高溫好氧發(fā)酵過程產(chǎn)生的高溫會(huì)殺滅致病菌，得到穩(wěn)定堆肥產(chǎn)物。因含有豐富的有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和微量元素，在其有毒有害物質(zhì)含量滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的情況下，對(duì)農(nóng)業(yè)、園林綠化和土壤改良是有益的，堆肥產(chǎn)物的土地利用是國(guó)外普遍采用的處置方式，也是我國(guó)《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術(shù)政策》鼓勵(lì)的處置方式；在其有毒有害物質(zhì)含量不滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的情況下，發(fā)酵產(chǎn)物因具有良好的吸附性和低含水率，也是垃圾填埋場(chǎng)良好的覆蓋材料。與堆肥與污泥焚燒、熱干化等其他處理技術(shù)相比，具有低碳、節(jié)能、投資省、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，因此適用于以土地利用和填埋為處置方式的污泥處理，也可以作為污泥半干化的手段。

污泥高溫好氧發(fā)酵原理簡(jiǎn)單，一般是將粉碎好的污泥和輔料混合，通風(fēng)供氧常采用強(qiáng)制通風(fēng)加定期翻堆來完成［2］。首先污泥發(fā)酵前要將成團(tuán)污泥進(jìn)行破碎，要求粉碎后的污泥顆粒徑不大于2cm，以使發(fā)酵徹底，無黑心現(xiàn)象，這是發(fā)酵成功的關(guān)鍵；其次是與輔料充分混合，增加物料比表面積，提高氧利用效率，實(shí)現(xiàn)均勻發(fā)酵。發(fā)酵不均勻帶來的后果就是發(fā)酵物不能夠?qū)崿F(xiàn)完全腐熟、或者局部黑心、有惡臭。普通發(fā)酵技術(shù)因空氣流短路，難以做到供氣均勻，也就難于保證發(fā)酵均勻。采用膜式高溫好氧發(fā)酵，可以實(shí)現(xiàn)低超高壓發(fā)酵，能夠保證空氣流的均勻。功能膜是特殊材料制成的，只允許水蒸氣和CO2從發(fā)酵體中出來，臭氣、病毒、氣溶膠等均不能夠穿過，國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道對(duì)臭氣、病毒、氣溶膠的隔離率高達(dá)98%以上，這是好氧發(fā)酵技術(shù)的重大突破。對(duì)于多個(gè)污水處理廠的城市，膜式好氧發(fā)酵技術(shù)適用于分散處理，有利于好泥好用。堆肥制品無害化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合GB7959的規(guī)定［3］。

2.3 研制顆粒有機(jī)復(fù)合肥

按我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)條件，對(duì)多數(shù)污水廠（特別是大量小型污水廠）來說，污泥用于農(nóng)田是比較可行和現(xiàn)實(shí)的方案。污泥中的氮、磷、鉀和微量元素，對(duì)農(nóng)作物有增產(chǎn)作用；污泥中的有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)是良好的土壤改良劑。污泥經(jīng)適當(dāng)濃縮、脫水后運(yùn)至市郊或鄰近省份作為農(nóng)肥，是許多污水廠采用的方法。但農(nóng)田施肥有季節(jié)性，沒有經(jīng)過造粒的堆肥不宜保存，在不需要泥肥季節(jié)，污水廠會(huì)泥滿為患影響正常運(yùn)行。利用堆肥污泥中的有機(jī)物和顆粒為載體，按N、P、K的比例為1∶0.9∶0.4添加一定數(shù)量的氮、磷、鉀做成復(fù)合肥，也可以根據(jù)施用地域土質(zhì)選擇合理的氮、磷、鉀配比，并直接造粒制成顆粒狀機(jī)復(fù)合肥料，便于運(yùn)輸和貯存。顆粒狀機(jī)復(fù)合肥施用農(nóng)田時(shí)有別于普通的化肥，由于污泥顆粒載體對(duì)氮、磷、鉀的吸附作用，營(yíng)養(yǎng)元素緩慢釋放有利農(nóng)作物吸收和利用，同時(shí)減少了雨季氮、磷隨著地表徑流對(duì)地表水體的面源污染；使污泥資源化再利用，變廢為寶，使農(nóng)作物增產(chǎn)增收。

3 污泥土地利用應(yīng)注意的問題

（1）污泥含有豐富的有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀等元素，理論上講是一種較好的肥料。但污水處理廠排出的污泥基本上是一種“流體質(zhì)”，又因?yàn)楦缓椭悾渌终舭l(fā)和下滲都十分緩慢，自然風(fēng)干的時(shí)間漫長(zhǎng)，堆積發(fā)酵的效益低；由于消化裝置工藝復(fù)雜，建設(shè)費(fèi)用投資大，消化池的管線較多、管理復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用高，由于條件限制運(yùn)行有難度。從調(diào)查已建消化池的實(shí)際運(yùn)行看，只有少數(shù)達(dá)到預(yù)期的效果。有管理、設(shè)計(jì)問題，亦有沼氣利用的經(jīng)濟(jì)性和安全性問題。

（2）腐熟是指污泥經(jīng)過微生物作用后，其中的有機(jī)物腐化分解成為穩(wěn)定成分，而且施用于土壤后能改善土壤理化性質(zhì)、增加農(nóng)作物產(chǎn)量。如果污泥堆肥后的腐熟程度不夠，其C／N比偏高（C／N≥30），堆肥施用土壤后，有機(jī)質(zhì)仍繼續(xù)分解，產(chǎn)生熱量會(huì)使作物出現(xiàn)“燒根”現(xiàn)象；同時(shí)N、P等營(yíng)養(yǎng)成分會(huì)被微生物首先利用，不能成為農(nóng)作物的營(yíng)養(yǎng)。相反，過熟的堆肥C／N比偏低（C／N≤10），在土壤中大量施用時(shí)，農(nóng)作物有可能因氮素過多而受害。腐熟程度適中的污泥堆肥外觀呈現(xiàn)疏松的黑褐色團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，形狀均勻，手感松軟，不再有令人討厭的臭味，不會(huì)吸引蚊蠅［3］。

（3）污泥土地利用處置不當(dāng)，就會(huì)產(chǎn)生二次污染，形成新的公害?！陡邷囟逊实男l(wèi)生評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB7959-87）對(duì)堆肥產(chǎn)品的各種評(píng)價(jià)指標(biāo)作出了規(guī)定：污泥的穩(wěn)定并不等于污泥無害。污泥農(nóng)用時(shí)，污泥必須進(jìn)行穩(wěn)定化和無害化處理，符合《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB4284），并能達(dá)到地方現(xiàn)行的有關(guān)農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定污泥農(nóng)用應(yīng)嚴(yán)格控制施用量和施用期限。污泥衍生產(chǎn)品應(yīng)通過場(chǎng)地適用性環(huán)境影響評(píng)價(jià)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并經(jīng)有關(guān)部門審批后方可實(shí)施。污泥用于園林綠化時(shí)，泥質(zhì)應(yīng)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 園林綠化用泥質(zhì)》（CJ248）的規(guī)定和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，根據(jù)不同地域的土質(zhì)和植物習(xí)性等，確定合理的施用范圍、施用量、施用方法和施用時(shí)間。

（4）污泥土地利用時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制污水廠污泥的有毒、有害物質(zhì)及病原微生物，使其達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)該特別注意污泥中重金屬的含量，重金屬是限制土地利用的主要因素之一［4］。根據(jù)其土壤背景值等情況，嚴(yán)格按照計(jì)算得到的污泥施用量進(jìn)行施用；一般來說某塊土地使用污泥數(shù)量有一定限度，當(dāng)達(dá)到這一限度時(shí)，污泥的土地利用就應(yīng)停止一段時(shí)間后再繼續(xù)進(jìn)行；污泥土地利用應(yīng)在安全施用量之下控制使用，同時(shí)整個(gè)利用區(qū)應(yīng)建立的使用、監(jiān)管機(jī)制理。

（5）對(duì)污泥土地利用全過程進(jìn)行監(jiān)督和管理。從源頭上嚴(yán)格控制污泥中的重金屬和有毒有害物質(zhì)。工業(yè)廢水必須按規(guī)定在企業(yè)內(nèi)進(jìn)行預(yù)處理，去除重金屬和其他有毒有害物質(zhì)，達(dá)到國(guó)家、地方或者行業(yè)規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)；污泥土地利用單位應(yīng)委托具有相關(guān)資質(zhì)的第三方機(jī)構(gòu)，定期對(duì)污泥衍生產(chǎn)品土地利用后的環(huán)境質(zhì)量狀況變化進(jìn)行評(píng)價(jià)，關(guān)注施用區(qū)域內(nèi)的土壤、地下水、地表水、植物等相關(guān)因子的狀態(tài)和變化，并根據(jù)發(fā)生的變化作出相應(yīng)的調(diào)整；制定污泥土地利用規(guī)劃，污泥土地利用規(guī)劃應(yīng)符合城鄉(xiāng)規(guī)劃，并結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際與環(huán)境衛(wèi)生、園林綠化、農(nóng)田施用等相關(guān)專業(yè)規(guī)劃相協(xié)調(diào)，使得污泥的土地利用更加安全有效，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

［1］張?jiān)鰪?qiáng).城市污水污泥的堆肥化與資源化［J］.環(huán)境保護(hù)，1997（7）：12～15.

［2］何晶晶.城市污泥處理與利用［M］.北京：科學(xué)出版社，2003.

［3］中國(guó)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì).注冊(cè)環(huán)保工程師專業(yè)考試復(fù)習(xí)教材［M］.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2011.

［4］李 捷.城市污水處理廠污泥處置與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展［J］.給水排水，2003，29（9）：23～26.