污泥土地利用需注意的問(wèn)題

黃一 陳文姬 余錦龍 雷波

(江西省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，江西 南昌 330002)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和城市化的發(fā)展，作為污水處理副產(chǎn)物的污泥產(chǎn)生量隨著城市污水的產(chǎn)生及其數(shù)量的不斷增加，也日益增多，預(yù)計(jì)到2015年我國(guó)城市污水處理廠的數(shù)量將增加到2400座，排放污泥達(dá)到12000萬(wàn)噸以上，其帶來(lái)的問(wèn)題也備受全社會(huì)的關(guān)注。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家中，污泥處理處置是非常重要的環(huán)節(jié)，污泥處理的投資和運(yùn)行費(fèi)用巨大(分別占全廠費(fèi)用的12%～30%和20%～50%)，在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的污水處理設(shè)施中，有污泥穩(wěn)定處理設(shè)施的還不到25%，處理工藝和配套設(shè)備較為完善的還不到10%，其中能夠正常運(yùn)行的為數(shù)不多，特別是在城市化水平較高的大城市與地區(qū)，污泥出路問(wèn)題已經(jīng)十分突出，因而，如何將產(chǎn)生量巨大、成分復(fù)雜的污泥經(jīng)過(guò)科學(xué)處理后，使其減量化、無(wú)害化、資源化，已成為我國(guó)乃至全世界環(huán)境界深為關(guān)注的課題之一。

污泥的處置途徑包括土地利用、衛(wèi)生填埋、焚燒處理和投棄大海等方法。在以上處理方法中，污泥的土地利用是被認(rèn)為最有效的一種處置方式，而且是現(xiàn)在研究的熱點(diǎn)。但由于污泥土地利用過(guò)程中產(chǎn)生的鹽分會(huì)改變土壤性質(zhì)、污泥中重金屬易在土壤和作物體內(nèi)積累、病原體、有機(jī)物污染等成為污泥土地利用最主要的限制因素[1]。所以在污泥在土地利用過(guò)程中，應(yīng)注意以下幾方面：

1 污泥的施用量

污泥的土地利用，既能消除污泥對(duì)環(huán)境的污染，又可使其資源化。但是，如果污泥施用量不合理的話，很容易導(dǎo)致重金屬元素積累在土壤中，使土壤被污染，同時(shí)對(duì)人類的健康產(chǎn)生危害。在一般情況下，土地施用污泥量有一定限度，當(dāng)達(dá)到這一限度時(shí)，污泥的利用就應(yīng)該停止一段時(shí)間，然后再繼續(xù)進(jìn)行。具體的污泥施用量應(yīng)在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)地理環(huán)境、氣候條件、土壤同化能力及作物種類，制定適合本地區(qū)特點(diǎn)的污泥施用額定負(fù)荷量，以確保污泥的土地施用安全。

邱家洲[2]通過(guò)高羊茅和萬(wàn)壽菊的盆裁試驗(yàn),考察了兩種植物在0%、5%、10%、20%的混配土壤(污泥堆肥/沙質(zhì)土)上的生長(zhǎng)適應(yīng)性,重點(diǎn)研究了三個(gè)月植物生長(zhǎng)期的生長(zhǎng)響應(yīng),發(fā)現(xiàn)堆肥配比為20%的混配土壤對(duì)植物的生長(zhǎng)影響比較明顯,植物種子發(fā)芽和生長(zhǎng)均受到一定抑制作用；同時(shí)通過(guò)植物種子發(fā)芽及生長(zhǎng)響應(yīng)、開(kāi)花數(shù)、花徑、植物干重的綜合效應(yīng)分析,認(rèn)為對(duì)于一般性園林植物,堆肥施加量不應(yīng)超過(guò)20% 。施加量控制在5%—10%是較為合適的，20%施加量已成為污泥堆肥施加的上限，而5%、10%施加量利于植物生長(zhǎng)。

王新等[3]以沈陽(yáng)北部污水處理廠污泥為研究對(duì)象,開(kāi)展了污泥土地利用對(duì)農(nóng)作物及土壤環(huán)境影響的研究。結(jié)果表明，污泥土地利用可提高土壤中N、P及有機(jī)質(zhì)含量，污泥用量為22.5t..hm- 2和45t.hm- 2時(shí)有利于作物生長(zhǎng)發(fā)育,使水稻生物量與對(duì)照相比分別增加了11. 48%、11. 83% 。污泥施用量只要控制在45t.hm- 2以內(nèi), 污泥中的重金屬不會(huì)對(duì)土壤、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量及地下水產(chǎn)生不良的影響。

城市污泥的土地利用施用量在很大程度上取決于各國(guó)政府有關(guān)的法律、法規(guī)和污染控制狀況，同時(shí)也與各國(guó)的自然條件、經(jīng)濟(jì)水平和農(nóng)林業(yè)發(fā)展?fàn)顩r有關(guān)。大多數(shù)國(guó)家通過(guò)立法的方式來(lái)降低污泥的土地利用帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)。例如德國(guó)污泥農(nóng)用條例規(guī)定在3a期內(nèi)每公頃土地最多施用5t干污泥；歐共體污泥農(nóng)用準(zhǔn)中土壤和污泥中的重金屬限定值均有一個(gè)濃度范圍。

2 重金屬

污泥作為一種固體廢棄物，其成分復(fù)雜。污泥含有多種植物所需養(yǎng)分，據(jù)喬顯亮等[4]對(duì)北京、無(wú)錫市和蘇州市、常州市城西及杭州市四堡及香港污泥成分進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，平均污泥有機(jī)質(zhì)含量為355g/kg、高氮24.9g/kg、高磷30.7g/kg和低鉀14.0g/kg，其營(yíng)養(yǎng)成分含量高于一般畜禽類便。污泥中富含N、P、K等大量有效成分，是植物生長(zhǎng)不可缺少的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。但由于污泥來(lái)源于各種生活和工業(yè)污水，也含有一些對(duì)環(huán)境和生物有害的物質(zhì)，這些有害物質(zhì)主要為銅、鎳、鎘、鉛、鋅、汞等重金屬，若長(zhǎng)期施用會(huì)導(dǎo)致土壤污染，如果被農(nóng)作物吸收后可以通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，會(huì)影響人體健康。因此，污泥中的重金屬已成為污泥土地利用的重要限制因素。

王新等[2]對(duì)沈陽(yáng)北部污水處理廠的研究發(fā)現(xiàn)：重金屬元素Cd、Pb、Cu和Zn隨污泥施用量的增加而增加，其中Cd和Zn表現(xiàn)的更加明顯，當(dāng)污泥施加達(dá)到一定值時(shí)，4種元素中Cd超出《國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》II級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值。

此外，還有許多研究表明[5-9]，施用污泥可不同程度增加土壤和植物可食部分重金屬含量，且與污泥施用量成一定線性關(guān)系[10]。重金屬會(huì)隨時(shí)間累積而對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響，對(duì)此應(yīng)引起足夠的重視。

3 有機(jī)污染物

目前我國(guó)對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠污泥的治理主要集中在重金屬、病原菌范疇，污泥中的微量有機(jī)污染物，由于對(duì)綜合指標(biāo)貢獻(xiàn)較小而被忽略。污泥中常見(jiàn)的微量有機(jī)污染物主要有多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、多氯代二苯并二惡英/呋喃、可吸附有機(jī)鹵化物、直鏈烷基苯磺酸鹽、壬基酚、(鄰苯二甲酸(2-乙基已基))、鄰苯二甲酸酯類、氯苯、氯酚、等，污泥中的有機(jī)污染物因?yàn)槲鬯幚韽S污水來(lái)源的不同而異，即使不同的污水處理廠或同一污水處理廠在不同時(shí)期產(chǎn)生的污泥，其中有機(jī)污染物的種類和含量也是不同的。此外，城市污泥中還含有烷基酚、有機(jī)氯農(nóng)藥、硝基苯類、氨類、鹵代烴類、醚類等化合物[11]。這些有機(jī)污染物絕大部分具有生物放大效應(yīng)，并有“致癌、致畸形、致突變”的作用。

在污泥土地利用研究中，目前對(duì)重金屬問(wèn)題關(guān)注比較多，研究也比較深入，而對(duì)污泥中有機(jī)污染物的研究卻不多。多數(shù)人對(duì)不與食物鏈發(fā)生直接關(guān)系的園林綠化、林地利用、土壤改良還是持肯定和贊成的態(tài)度。污泥要真正實(shí)現(xiàn)安全、環(huán)保的土地利用，有機(jī)污染物降解以及施用后的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等將是研究的重點(diǎn)，而壬基酚和壬基酚聚氧乙烯醚將是今后主要考慮的有機(jī)污染物。

4 病原菌和寄生蟲

城市污水處理廠污泥中含有大量的病原微生物和寄生蟲。在污泥的應(yīng)用中, 它們可通過(guò)各種途徑傳播,污染土壤、空氣、水源,并通過(guò)皮膚接觸、呼吸和食物鏈危及人畜健康,也能在一定程度上加速植物病害的傳播。如不加以控制,污泥在土地利用或使用過(guò)程中會(huì)對(duì)人畜的健康造成危害。故在施用前應(yīng)對(duì)污泥作消毒處理或季節(jié)性施用,在傳染病流行時(shí)停止施用。

綜上所述，污泥土地利用是城市污水污泥資源化利用的一個(gè)重要技術(shù)途徑, 為了保證污泥土地利用過(guò)程中的更加安全有效,所制定的污泥土地利用規(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能夠促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。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)該建立嚴(yán)密的使用、管理、監(jiān)測(cè)和監(jiān)控體系,關(guān)注區(qū)域內(nèi)的土壤、地下水、地表水、作物等等相關(guān)因子的狀態(tài)和變化, 并根據(jù)發(fā)生的變化做出相應(yīng)的調(diào)整,使得污泥的土地利用更加安全有效。

[1]尹軍,王亮,王建輝,張小雨.城市污水污泥土地利用若干問(wèn)題探討[A].吉林省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì).創(chuàng)新驅(qū)動(dòng),加快戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展-吉林省第七屆科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集(上)[C].吉林省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì):2012:3.

[2]邱家洲,黃游,陳玲.植物生長(zhǎng)響應(yīng)與污泥堆肥施加量間的關(guān)系初探[A].中國(guó)可持續(xù)發(fā)展研究會(huì).2005中國(guó)可持續(xù)發(fā)展論壇——中國(guó)可持續(xù)發(fā)展研究會(huì)2005年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集(下冊(cè))[C].中國(guó)可持續(xù)發(fā)展研究會(huì):2005:4.

[3]王新,賈永鋒.沈陽(yáng)北部污水處理廠污泥土地利用可行性研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2007,04:1543-1546.

[4]喬顯亮.我國(guó)部分城市污泥化學(xué)組成及其農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)初探[J].土壤,2001(4):205-209.

[5]Chang A.C.,Hae nam Hyun[J].J.Environmental Quality,1998,26;11-19.

[6]Luo Y..Peter Christie.International[J].J.Environmental Quality,1998,26:11-19.

[7]李國(guó)學(xué).施用污泥堆肥對(duì)土壤和青菜重金屬積累特性的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)人學(xué)學(xué)報(bào),1998,3(l):113-118.

[8]林春野,董克虞,李萍,等.污泥農(nóng)用對(duì)土壤及作物的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù),1994,13(1):23-5.

[9]馬利民,陳玲,馬娜,等.幾種花卉植物對(duì)污泥中鉛的富集特征.生態(tài)學(xué)雜志.2005.24(6):644-647.

[10]黃雅曦,李季,李國(guó)學(xué),等.污泥資源化利用中控制重金屬污染的研究進(jìn)展[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2006,14(1):156-158.

[11]趙曉莉.朱偉, 2010.長(zhǎng)三角部分城市污泥 PAHs 質(zhì)量分?jǐn)?shù)及特征分析.環(huán)境科學(xué)研究,23(9):1174-1179.