國(guó)情背景下我國(guó)城鎮(zhèn)污水廠污泥土地利用的瓶頸
劉洪濤1, 張 悅2
(1. 中國(guó)科學(xué)院 地理科學(xué)與資源研究所 北京 100101；
2. 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部 城鎮(zhèn)水務(wù)管理辦公室 北京 100835)
摘 要：城鎮(zhèn)污水廠污泥(以下簡(jiǎn)稱“城市污泥”)經(jīng)無(wú)害化處理后開(kāi)展土地利用是充分利用其養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)資源的最直接也是最有效的途徑�？偨Y(jié)了近二十年來(lái)，在中國(guó)國(guó)情背景下，對(duì)城市污泥土地利用的聚焦點(diǎn)：重金屬、產(chǎn)品出路、技術(shù)法規(guī)等進(jìn)行了系統(tǒng)梳理。提出從物質(zhì)循環(huán)角度出發(fā)，重視和推動(dòng)城市污泥土地利用發(fā)展，而不應(yīng)持一味否定態(tài)度。盡管現(xiàn)階段存在一些瓶頸問(wèn)題，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看污泥土地利用前景寬闊，應(yīng)持謹(jǐn)慎樂(lè)觀態(tài)度。
在過(guò)往歷經(jīng)的十多年內(nèi)(“十五”至“十二五”階段)，城鎮(zhèn)污水處理取得快速發(fā)展，作為污水處理副產(chǎn)品的城市污泥逐漸成為水處理和固廢領(lǐng)域的關(guān)注點(diǎn)。這主要?dú)w因于污泥的自身特性，特別是其重金屬等污染物、高含水率和惡臭等負(fù)面因素，由于不妥善的處理處置發(fā)生的環(huán)境污染事件，頻繁見(jiàn)諸媒體，讓公眾在心理上對(duì)城市污泥造成“嚴(yán)重污染源”的誤解。這種局面的形成縱然有相關(guān)部門處置不妥、監(jiān)管缺失的原因在內(nèi)；從客觀的角度來(lái)看，城市污泥的優(yōu)點(diǎn)和負(fù)面因素同時(shí)存在，也決定城市污泥合理、科學(xué)的處理處置必然是一個(gè)歷時(shí)長(zhǎng)久、充滿爭(zhēng)議的主題。
從國(guó)外發(fā)展歷史和經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，城市污泥的處理處置經(jīng)歷了從充滿爭(zhēng)論，逐漸過(guò)渡到多種技術(shù)并存，最終形成適合國(guó)情的技術(shù)路線的典型過(guò)程。從國(guó)外的發(fā)展情況來(lái)看，無(wú)論是土地廣袤的國(guó)家，如美國(guó)、巴西等；還是國(guó)土面積有限的國(guó)家，如歐盟成員國(guó)、日本等，在二十一世紀(jì)后，城市污泥土地利用的比例均在不斷提高。而厭氧消化、焚燒、碳化、發(fā)電等城市污泥能源化途徑，在歐盟、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)歷了多年的技術(shù)研發(fā)和工程化應(yīng)用后，其比例卻在逐漸降低。深究其原因，除土地利用之外的其他資源化方式均需輔助技術(shù)手段加以分離、提煉或純化城市污泥所蘊(yùn)含的能源形式(如沼氣、有機(jī)質(zhì)、可燃碳等)，這勢(shì)必造成直接運(yùn)行成本和間接成本(如尾氣控制、殘余物處置、安全防護(hù))的提高，同時(shí)也不可避免地產(chǎn)生二次污染。作為具有一定公益性服務(wù)產(chǎn)品性質(zhì)的城市污泥，同時(shí)在城市污泥處置后的產(chǎn)品仍處在未完全市場(chǎng)化的階段，成本的提高是難以協(xié)調(diào)的；同時(shí)二次污染隱患也讓城市污泥備受“詬病”，本身為污染治理工作，在其過(guò)程中又產(chǎn)生衍生污染，在公眾環(huán)境權(quán)意識(shí)較高的背景下，輿論壓力的增強(qiáng)也是以上處置途徑比例降低的重要原因。
而土地利用恰恰不存在上述問(wèn)題，土地利用從根本上遵循資源循環(huán)利用的原則，以最自然的粗產(chǎn)品形式(肥料、基質(zhì)土等)將城市污泥所含的來(lái)自土壤的資源再次返回給土地。相比于其他資源化途徑，土地利用的優(yōu)點(diǎn)明顯，但它也存在其自身問(wèn)題。目前，在中國(guó)的國(guó)情背景下，城市污泥土地利用在發(fā)展過(guò)程已形成幾個(gè)主要的瓶頸，現(xiàn)將這些問(wèn)題進(jìn)行客觀、系統(tǒng)地梳理：
一、重金屬問(wèn)題。
城市污泥從產(chǎn)生之初就存在重金屬問(wèn)題，一直持續(xù)至今，仍未得到合理解決，甚至對(duì)重金屬潛在污染的認(rèn)知也未形成統(tǒng)一。城市污泥中重金屬含量呈逐年下降的趨勢(shì)(2006年全國(guó)主要大中型城市產(chǎn)生的城市污泥重金屬含量與2001年相比，降幅達(dá)25~55%)，這與工業(yè)污水逐漸脫離生活污水系統(tǒng)有關(guān)，也與污水處理工藝改進(jìn)密切相關(guān)。城市污泥中超標(biāo)的重金屬元素類型已從以往具有工業(yè)源特征的鉻、鉛、鎘等轉(zhuǎn)變?yōu)轱@著生活源特征的汞、鋅等。這種變化趨勢(shì)說(shuō)明我國(guó)的城市污泥重金屬特征化逐漸清晰，為后續(xù)的控制措施制定提供了基礎(chǔ)。而像鋅(Zn)這類的有益元素，通過(guò)《污泥農(nóng)用泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》的修訂，已放寬其上限值，爭(zhēng)取不讓因鋅的部分超標(biāo)成為限制污泥土地利用的瓶頸。這是客觀認(rèn)識(shí)城市污泥土地利用的一個(gè)重要進(jìn)步，反映出從業(yè)人員在科學(xué)認(rèn)識(shí)污泥重金屬問(wèn)題上遵循了客觀公正、實(shí)事求是的原則。
毫無(wú)疑問(wèn)，針對(duì)城市污泥土地利用，重金屬是一個(gè)不可回避的問(wèn)題。問(wèn)題的根源在于城市污泥從市政(污水處理)系統(tǒng)進(jìn)入土壤系統(tǒng)后，受體性質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)變。重金屬由人為控制轉(zhuǎn)換為自然演化，轉(zhuǎn)變結(jié)果是失去對(duì)重金屬可能經(jīng)土壤進(jìn)入食物鏈的控制，以及重金屬在土壤系統(tǒng)內(nèi)的遷移與轉(zhuǎn)化的不確定、時(shí)間尺度上的長(zhǎng)效性，這些問(wèn)題會(huì)使公眾對(duì)城市污泥重金屬是否會(huì)造成污染并不完全“放心”。這種擔(dān)憂在近年來(lái)屢見(jiàn)報(bào)端的城市污泥污染環(huán)境事件的影響下，日益加重�？茖W(xué)家們針對(duì)這個(gè)主題開(kāi)展了類型眾多的探索性研究，結(jié)果不盡相同，但總體而言主要規(guī)律表現(xiàn)為城市污泥施用會(huì)增加土壤和農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量，但大部分情景下均未上升至“超標(biāo)”紅線(土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、農(nóng)產(chǎn)品重金屬限量衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn))；而由于科學(xué)研究性質(zhì)的局限性，在時(shí)間尺度上還不足以驗(yàn)證公眾擔(dān)憂發(fā)生的可能，因此此類的評(píng)估和驗(yàn)證仍需持續(xù)不斷進(jìn)行下去。但經(jīng)過(guò)認(rèn)真回顧和梳理，至今仍未見(jiàn)到一起因城市污泥重金屬超標(biāo)所致的農(nóng)產(chǎn)品污染事件，這說(shuō)明盡管存在爭(zhēng)議，但還不足以成為重金屬污染嚴(yán)控對(duì)象的范疇。
從另一個(gè)角度來(lái)講，重金屬問(wèn)題也并非僅僅土地利用途徑所特有，只是在其他利用途徑上往往被忽視。例如，城市污泥厭氧消化產(chǎn)生沼氣后，殘余的沼渣中重金屬含量并未降低；同樣城市污泥焚燒后，灰渣和排放尾氣的重金屬風(fēng)險(xiǎn)依然存在。為何公眾對(duì)城市污泥土地利用的重金屬問(wèn)題如此敏感和糾結(jié)？究其原因，一方面可能與沼氣、熱值等其他資源化途徑產(chǎn)物的能源“亮點(diǎn)”掩蓋有關(guān)，同時(shí)也反映出公眾和輿論對(duì)城市污泥資源化，特別是對(duì)城市污泥土地利用的深入、客觀認(rèn)知仍存在較大的提升空間。
事實(shí)上，以活性污泥法為主的污水處理本身并不產(chǎn)生重金屬污染，從責(zé)任溯源來(lái)看，城市污泥重金屬主要與工業(yè)污水排放進(jìn)入城鎮(zhèn)生活污水系統(tǒng)有不可分割的關(guān)系。因此，重金屬來(lái)源監(jiān)控就顯得極為重要，如果未落實(shí)重金屬源頭的監(jiān)管責(zé)任，而一味地否定城市污泥土地利用，不僅背離了循環(huán)理念，這種“因噎廢食”的做法也并非一種負(fù)責(zé)任的態(tài)度。隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化的高速發(fā)展，土地產(chǎn)出的農(nóng)產(chǎn)品大量積聚到城鎮(zhèn)，以居民生活消費(fèi)行為主形成的、以城市污泥為載體的有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分物質(zhì)卻再難以回到土地，自然賦予的循環(huán)鏈被人為割斷。長(zhǎng)此以往，土地有機(jī)質(zhì)不斷下降，貧瘠化趨勢(shì)日益加劇，我們留給子孫后代的土地，不再是肥沃的耕地，而是靠化肥維系的貧瘠土地，這當(dāng)然不是可持續(xù)的發(fā)展方式。正如恩格斯批評(píng)費(fèi)爾巴哈的比喻給我們的提示一樣：給孩子洗澡，卻把孩子和臟浴水一塊潑掉。
二、產(chǎn)品出路問(wèn)題。
城市污泥富含植物養(yǎng)分，可作為補(bǔ)充土壤地力、調(diào)節(jié)土壤性質(zhì)的有機(jī)肥或調(diào)節(jié)劑，但近些年以城市污泥為主要成分的有機(jī)肥或調(diào)理劑的產(chǎn)品化一直處于波瀾不驚的狀態(tài)。從城市污泥自身性質(zhì)分析，高含水量使其在成為產(chǎn)品應(yīng)用前，必須將水分降低至使用方可接受的程度，無(wú)論是壓濾、烘干等物理脫水，還是發(fā)酵等生物脫水，相比于其他有機(jī)廢棄物，如糞便、生活垃圾等，在前處理環(huán)節(jié)要付出更多的能耗，這無(wú)疑會(huì)提高加工成本。
另外，城市污泥中較高含量的有機(jī)質(zhì)，直接進(jìn)入土壤，會(huì)經(jīng)歷有機(jī)質(zhì)降解的穩(wěn)定化過(guò)程，結(jié)果體現(xiàn)為有機(jī)酸類物質(zhì)和產(chǎn)熱，均對(duì)植物根系可能產(chǎn)生負(fù)面影響，即農(nóng)業(yè)上常見(jiàn)的“燒苗”現(xiàn)象。因此，須將降解過(guò)程提前，即在城市污泥進(jìn)入土壤前發(fā)生。此時(shí)作為預(yù)處理的好氧發(fā)酵、厭氧消化等環(huán)節(jié)顯得十分必要，不僅可緩解城市污泥有機(jī)質(zhì)降解帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)，還可以起到一定的滅活病菌和雜草種籽等效果，進(jìn)一步削減城市污泥產(chǎn)品土地利用的障礙因子。當(dāng)然，作為商品化產(chǎn)品，其附加值的增加才是盈利的關(guān)鍵。作為有一定爭(zhēng)議性質(zhì)的原料，城市污泥有機(jī)肥或調(diào)理劑與其他原料類型的有機(jī)肥相比，其溢價(jià)能力有限。在使用方對(duì)城市污泥缺少正確客觀認(rèn)知、心存擔(dān)憂的情況下，城市污泥有機(jī)肥或調(diào)理劑產(chǎn)品售價(jià)往往較低，仍不具備相對(duì)同類產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，這也正是城市污泥加工產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中值得重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。
在準(zhǔn)入門檻方面，迄今為止，我國(guó)還未有一例獲得肥料登記證批號(hào)的城市污泥類有機(jī)肥或調(diào)理劑產(chǎn)品。這與農(nóng)業(yè)管理部門謹(jǐn)慎的態(tài)度有直接關(guān)系，在城市污泥土地利用的產(chǎn)業(yè)鏈涉及到市政、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等多個(gè)領(lǐng)域的復(fù)雜體系背景下，對(duì)可能發(fā)生的污染風(fēng)險(xiǎn)一般選擇“寧可信其有”的謹(jǐn)慎態(tài)度，在保護(hù)行業(yè)和公眾利益的同時(shí)，也限制了城市污泥土地利用的產(chǎn)業(yè)化速度。在美國(guó)，公眾對(duì)城市污泥產(chǎn)品的一般選擇持“鄰避效應(yīng)”，大部分公眾的態(tài)度既不支持也不反對(duì)，保證不涉及自身周邊的環(huán)境利益即可，但農(nóng)業(yè)管理部門對(duì)城市污泥進(jìn)入土地持積極態(tài)度，鼓勵(lì)農(nóng)場(chǎng)或家庭使用城市污泥加工的有機(jī)肥或栽培基質(zhì)。與國(guó)外相比，我們情況的最大差別在于對(duì)類似城市污泥這種特殊性公眾服務(wù)產(chǎn)品的管理觀念與準(zhǔn)入權(quán)限仍未放開(kāi)。
綜上幾點(diǎn)，加工成本較高、溢價(jià)能力有限，以及管理部門的謹(jǐn)慎態(tài)度，使得城市污泥在土地利用，特別是在農(nóng)用方向上呈現(xiàn)“長(zhǎng)遠(yuǎn)利好，現(xiàn)實(shí)看空”的局面，在產(chǎn)品出路上受到一定的限制。在林地、土地改良等未涉及食物鏈風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)用領(lǐng)域，城市污泥產(chǎn)品的限制因素較少，但受到上述領(lǐng)域施用的肥料或調(diào)理劑多以原料形式為主，城市污泥產(chǎn)品的附加值提高仍顯得較為困難。
三、技術(shù)政策或法規(guī)。
與城市污泥土地利用相關(guān)的技術(shù)政策與法規(guī)的制定在國(guó)外起步較早。美國(guó)聯(lián)邦環(huán)保署(USEPA)有關(guān)城市污泥規(guī)范處置的聯(lián)邦法案第40部第503部分(即503法規(guī)，The Part 503 Rule)，其側(cè)重點(diǎn)在于城市污泥土地利用的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)控制。但自從頒布以來(lái)，卻成為美國(guó)有史以來(lái)最具爭(zhēng)議的一部法律，爭(zhēng)議的焦點(diǎn)在于公眾對(duì)城市污泥污染的擔(dān)憂基于主觀意識(shí)上的判斷，而現(xiàn)有的科學(xué)證據(jù)并未表明城市污泥土地利用產(chǎn)生了嚴(yán)重的、可辨識(shí)來(lái)源的污染。美國(guó)科學(xué)院組成的專家組在2003年對(duì)503法規(guī)進(jìn)行環(huán)境安全評(píng)估并得出結(jié)論：“沒(méi)有證據(jù)證明符合503標(biāo)準(zhǔn)的城市污泥農(nóng)用會(huì)影響公眾健康及環(huán)境安全”。在歐盟，大部分國(guó)家也制定了完善的法規(guī)或標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)城市污泥土地利用予以合理控制。具有權(quán)威性的是歐盟的《城市污泥農(nóng)業(yè)利用指導(dǎo)規(guī)程》(86/278/EEC)、英國(guó)的《城市污泥農(nóng)業(yè)土地利用指南》(Safe sludge matrix)。這些法規(guī)的制定均有水處理部門、環(huán)保部門和農(nóng)業(yè)管理部門以及農(nóng)戶協(xié)會(huì)等利益方的全程介入。同時(shí)在城市污泥進(jìn)入土地后的風(fēng)險(xiǎn)控制上，開(kāi)展了大量評(píng)價(jià)性研究，主要結(jié)論為：符合指導(dǎo)規(guī)程的城市污泥土地利用是安全的，風(fēng)險(xiǎn)可被忽略，不確定性超過(guò)可能存在的風(fēng)險(xiǎn)(uncertainty over possible risk)。這正如目前的轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品所處的境地一樣，公眾更多的擔(dān)憂來(lái)自于其不確定性，而非實(shí)際已發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。綜上所述，歐美國(guó)家對(duì)城市污泥土地利用的態(tài)度目前已形成共識(shí)：將其處理至達(dá)到一定要求或標(biāo)準(zhǔn)后，在技術(shù)規(guī)程指導(dǎo)下應(yīng)優(yōu)先進(jìn)行土地利用，同時(shí)對(duì)其污染風(fēng)險(xiǎn)開(kāi)展定期監(jiān)測(cè)和跟蹤評(píng)估。在這種政策風(fēng)向標(biāo)下，美國(guó)和德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)等歐盟成員國(guó)的土地利用比例已達(dá)到或接近50%。可以說(shuō)，科學(xué)客觀的認(rèn)知和嚴(yán)格負(fù)責(zé)的管理是城市污泥土地利用得以健康和有序發(fā)展的根本。
從國(guó)內(nèi)的城市污泥土地利用技術(shù)政策與法規(guī)現(xiàn)狀來(lái)看，目前尚未制定強(qiáng)制性法規(guī)，只有近年出臺(tái)不久的幾項(xiàng)技術(shù)性指導(dǎo)文件。在城市污泥進(jìn)入土地仍處在比較敏感的時(shí)期，在監(jiān)控法規(guī)方面顯得比較缺位。目前已制定和頒布了城市污泥的農(nóng)用/林地用/園林綠化/土地改良等系列泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，以及綜合性城市污泥處理處置技術(shù)指南(如《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)指南》)或污染防治技術(shù)指導(dǎo)(如《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置污染防治最佳可行技術(shù)指南》、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術(shù)政策》)。這些偏重技術(shù)性或環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防的規(guī)范文件，僅提出了控制城市污泥進(jìn)入土地的重金屬限值，或在前處理以及后端環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)控制上作出定性要求；但這些技術(shù)政策缺乏強(qiáng)制性，其認(rèn)可度和實(shí)際執(zhí)行力度有待確認(rèn)和加強(qiáng)。目前，國(guó)內(nèi)還未制定具有法律效力的城市污泥土地利用法規(guī)性文件，利益攸關(guān)方和管理方處在資源和責(zé)任之間的長(zhǎng)期博弈，對(duì)城市污泥土地利用爭(zhēng)議的出發(fā)點(diǎn)差異較大，導(dǎo)致遲遲未能形成共識(shí)，法規(guī)制定提上議程也被擱置。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)經(jīng)前處理(好氧發(fā)酵、熱干化等)后開(kāi)展土地利用的城市污泥比例不足15%，而未經(jīng)處理直接棄置于土地則達(dá)到50%甚至更高比例，從表面上看與處置資金受限有一定關(guān)系，但問(wèn)題的背后卻折射出城市污泥處理處置法規(guī)與環(huán)境監(jiān)管嚴(yán)重缺失，亟待完善。
四、結(jié)語(yǔ)
毫無(wú)疑問(wèn)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看，城市污泥以有機(jī)肥或土壤調(diào)節(jié)劑等形式開(kāi)展土地利用，不僅遵循資源循環(huán)利用理念，也是最符合未來(lái)主導(dǎo)方向的資源化途徑，已顯示出勃勃生機(jī)和廣闊潛力。但在現(xiàn)階段的國(guó)情背景下，公眾、用戶單位，甚至政府管理部門對(duì)城市污泥土地利用的接受程度仍不高。在未來(lái)發(fā)展規(guī)劃上，應(yīng)引導(dǎo)全社會(huì)客觀認(rèn)知城市污泥土地利用的重金屬問(wèn)題，在嚴(yán)格控制城市污泥土地利用可能引起的不利因素前提下，建立和完善長(zhǎng)時(shí)間尺度(10年以上)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估機(jī)制，研究和制定具有強(qiáng)制執(zhí)行力的保障性法規(guī)政策，城市污泥土地利用問(wèn)題才會(huì)變得豁然開(kāi)朗。
作者簡(jiǎn)介：
劉洪濤，中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，副研究員，工作方向：城市污泥資源化利用。
項(xiàng)目資助：
住建部科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目(2012-K7-2)；歐盟“地平線2020”伙伴計(jì)劃項(xiàng)目(EU-CN16357851-5)；中國(guó)科學(xué)院前沿探索項(xiàng)目(2012QY005)；北京市優(yōu)秀人才計(jì)劃(Z121109002512061)。
