我國(guó)污泥堆肥技術(shù)概況與政策標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀分析

摘要：通過(guò)介紹污泥的來(lái)源與特點(diǎn)，并分析堆肥的起源與發(fā)展、污泥堆肥的原理與分類(lèi)、國(guó)內(nèi)污泥堆肥研究概況，結(jié)合近幾年我國(guó)污泥堆肥相關(guān)政策、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范的現(xiàn)狀等，提出污泥堆肥制約因素與建議，以期為污泥堆肥研究及其在我國(guó)推廣應(yīng)用提供參考和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：污泥；堆肥；技術(shù)概況；政策標(biāo)準(zhǔn)；現(xiàn)狀分析

引言

污泥一般是指污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的固液混合的絮狀物，按來(lái)源分為給水廠污泥、生活污水污泥、工業(yè)污泥和疏浚污泥等[1]，含有機(jī)物和氮磷等元素的量在化肥和普通農(nóng)家肥之間[2]。污泥產(chǎn)生量大、分布范圍廣、有臭味兒，含寄生蟲(chóng)卵、致病微生物等有害物，如果未經(jīng)妥善處置，易對(duì)大氣環(huán)境、地表水和地下水、土壤等環(huán)境造成二次污染，對(duì)環(huán)境安全和人民群眾身體健康造成威脅。

污泥處置是對(duì)達(dá)標(biāo)污泥的最終消納，目前主要有填埋、焚燒、建筑材料和土地利用這4大方向。長(zhǎng)遠(yuǎn)看，土地利用有利于大自然的碳循環(huán)、氮循環(huán)、磷循環(huán)[3]，對(duì)維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定起重要作用。研究表明，污泥經(jīng)堆肥無(wú)害化穩(wěn)定化后轉(zhuǎn)化為腐殖土，病原微生物、寄生蟲(chóng)卵等也被殺滅，養(yǎng)分含量增加，堆肥產(chǎn)品可用在土壤改良、園林綠化等方面[4]。與填埋、焚燒、制磚等處置技術(shù)相比，污泥用于堆肥是最優(yōu)處置技術(shù)[5]。

1污泥堆肥技術(shù)概況

1.1堆肥起源與發(fā)展

堆肥是一項(xiàng)古老的有機(jī)肥應(yīng)用技術(shù)，甲骨文中有“糞”字出現(xiàn)[6]，小篆字體里也有對(duì)糞便的收集和利用的記載[7]。公元前100年，陜西省榆林市米脂縣和山東省棗莊市滕州市出土的拾糞畫(huà)像石，記錄了古人們對(duì)糞便的利用。公元630～640年，賈思勰在《齊民要術(shù)》卷前《雜說(shuō)》記載了人們?cè)诙緦⑥r(nóng)作物秸稈鋪墊于耕牛腳下，讓其與耕牛夜間排泄物混合，通過(guò)牛的踐踏、堆聚形成“復(fù)合肥料”的過(guò)程。學(xué)者普遍認(rèn)為這篇《雜說(shuō)》是最早詳細(xì)載錄“踏糞法”的文獻(xiàn)，“踏糞法”被認(rèn)為是我國(guó)古代廢料積制領(lǐng)域的重大技術(shù)創(chuàng)新[8]。公元1149年，《陳敷農(nóng)書(shū)》善其根苗篇記載了宋代堆肥概況。

1.2污泥堆肥原理與分類(lèi)

污泥堆肥是利用自然界中的微生物，在適宜的溫度、濕度、碳氮比、pH等條件下，使污泥中的有機(jī)物發(fā)生分解，進(jìn)而形成腐殖質(zhì)的過(guò)程。微生物分解有機(jī)質(zhì)是放熱過(guò)程，這時(shí)堆肥堆體溫度升高，能有效殺滅污泥中大部分致病菌、寄生蟲(chóng)、雜草種子等，迅速減少揮發(fā)性成分，降低污泥含水率及刺激性臭味[9]。

根據(jù)微生物生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)氧氣的需求，通常將污泥堆肥分為好氧堆肥和厭氧堆肥兩類(lèi)，國(guó)內(nèi)目前主要采用好氧堆肥，即在氧氣較充足的條件下，好氧菌對(duì)污泥堆積物進(jìn)行吸收、氧化和分解。好氧堆肥一般有預(yù)處理、次發(fā)酵、二次發(fā)酵、后處理和存儲(chǔ)等步驟，其中預(yù)處理目的是降低水分和碳氮比，發(fā)酵過(guò)程一般需要分2次，以提高微生物的分解能力，后處理是將發(fā)酵腐熟的堆肥進(jìn)行處理，進(jìn)一步除雜、降低含水率和控制碳氧比[10]。根據(jù)堆肥物料堆積和發(fā)酵設(shè)施外觀樣式，將污泥堆肥分為條剁式、槽式、容器式、隧道倉(cāng)式堆肥等；按照物品和材料的物理狀態(tài)，可將污泥堆肥劃分成動(dòng)態(tài)和靜態(tài)堆肥。

1.3國(guó)內(nèi)污泥堆肥研究概況

我國(guó)從20世紀(jì)90年代初開(kāi)始探索現(xiàn)代意義上的污泥堆肥，并開(kāi)始了堆肥產(chǎn)品農(nóng)用研究。初始階段工藝簡(jiǎn)單、設(shè)施簡(jiǎn)陋，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)保要求日益嚴(yán)格，污泥堆肥相關(guān)政策隨之出臺(tái)，研究人員開(kāi)展了廣泛探究。經(jīng)梳理發(fā)現(xiàn)，目前國(guó)內(nèi)對(duì)污泥堆肥的研究主要集中在污泥堆肥添加劑、設(shè)備設(shè)施、工藝控制等方面。

陳啟敏[11]以西北地區(qū)馬蘭黃土為材料，紫花苜蓿為測(cè)試植物，探索了污泥堆肥改性黃土的最佳投配比及重金屬在污泥堆肥改性黃土－紫花苜蓿系統(tǒng)中的生物效應(yīng)。結(jié)果表明，通過(guò)不同梯度污泥堆肥的施加，可有效改善黃土的堿性特征，提高黃土養(yǎng)分供應(yīng)能力；污泥堆肥施入黃土后，增加了黃土中重金屬總量，在污泥堆肥改性黃土?xí)r需重點(diǎn)關(guān)注Cd元素的生物有效性；污泥堆肥改性黃土在種植紫花苜蓿時(shí)，最佳投配比例為3%?？紤]城市污泥的處置問(wèn)題時(shí)，在紫花苜蓿的安全種植條件下，污泥堆肥改性黃土施加比例可達(dá)到15%。針對(duì)市政污泥與秸稈混合在傳統(tǒng)堆肥中溫室氣體排放量與氮素?fù)p失較高的問(wèn)題，葛啟隆等[12]采用玉米秸稈生物炭與沸石聯(lián)合處理污泥，結(jié)果表明玉米秸稈生物炭與沸石聯(lián)合處理能顯著降低堆肥過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳、甲烷、氨氣排放量，且能提高堆肥溫度，提升堆肥終產(chǎn)品的品質(zhì)。針對(duì)我國(guó)西北干旱地區(qū)污泥堆肥中養(yǎng)分損失較大、腐熟度差的問(wèn)題，薛旭等[13]研究了輔料及翻拋工藝對(duì)堆肥中碳和氮?jiǎng)討B(tài)變化的影響，得出了一種適合干旱地區(qū)的條剁式污泥堆肥方法。王瀚標(biāo)等[14]研究了屠宰廢水污泥施用對(duì)鹽堿土的理化性狀影響，以探討污泥土地利用的效果。周艷文[15]研發(fā)了一種動(dòng)態(tài)滾筒式污泥堆肥設(shè)備，使用一種半連續(xù)進(jìn)料回轉(zhuǎn)滾筒結(jié)構(gòu)，通過(guò)多種通風(fēng)控溫裝置，能在16d內(nèi)獲得較理想的堆肥效果。

2 國(guó)內(nèi)污泥堆肥有關(guān)政策標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀分析

近年來(lái)，我國(guó)制定了《“十四五”城鎮(zhèn)污水處理及資源化利用發(fā)展規(guī)劃》《污泥無(wú)害化處理和資源化利用實(shí)施方案》《環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平提升行動(dòng)（2023—2025年）》等污泥處理政策，總體趨勢(shì)是加快壓減污泥填埋規(guī)模、推動(dòng)污泥無(wú)害化、穩(wěn)定化后資源化利用。其中，在污泥堆肥及其產(chǎn)品土地利用方面，也制定了一些標(biāo)準(zhǔn)。

2018年，我國(guó)對(duì)第一部污泥農(nóng)用的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)用污泥污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4284-84）》進(jìn)行了修訂；2021年5月，推薦性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《有機(jī)肥料》（NY/T 525-2021）發(fā)布，將有機(jī)肥原料分為適用類(lèi)、評(píng)估類(lèi)和禁用類(lèi)3大類(lèi)，優(yōu)先使用的是種植業(yè)廢棄物、養(yǎng)殖業(yè)廢棄物、加工類(lèi)廢棄物和天然原料這4類(lèi)適用類(lèi)原料，禁止選用粉煤灰、鋼渣、污泥、生產(chǎn)垃圾等禁用類(lèi)原料，但可能對(duì)污泥用于堆肥途徑有所限制。

在我國(guó)大力推行生活垃圾分類(lèi)和生活污水處理廠污泥、園林垃圾、農(nóng)業(yè)廢物的資源化利用需求持續(xù)增加的背景下，2022年生態(tài)環(huán)境部制定了《生物質(zhì)廢物堆肥污染控制技術(shù)規(guī)范》（HJ 1266-2022），明確了城鎮(zhèn)污水處理廠污泥等源于生物質(zhì)的固體廢物，屬于堆肥處理適用的固體廢物。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)促進(jìn)生物質(zhì)廢物處理及資源化、降低生態(tài)環(huán)境污染、防止堆肥可能產(chǎn)生的二次污染有很大作用。正在審定的《肥料分級(jí)及要求》推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)將肥料分為生態(tài)級(jí)、農(nóng)田級(jí)和園林級(jí)3種級(jí)別，要求各種工藝生產(chǎn)的商品肥料需在外包裝顯著位置標(biāo)注“生態(tài)級(jí)”“農(nóng)田級(jí)”或“園林級(jí)”，明確了園林級(jí)肥料可以使用固體廢物作為原料。該標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后，將為達(dá)標(biāo)污泥等固體廢物用作肥料原料提供依據(jù)。污泥堆肥有關(guān)政策標(biāo)準(zhǔn)分析如表1所示。

3污泥堆肥制約因素與建議

3.1標(biāo)準(zhǔn)體系尚不完善

綜合來(lái)看，我國(guó)污泥處理處置有關(guān)法律法規(guī)、政策標(biāo)準(zhǔn)還處于發(fā)展階段，其中涉及污泥堆肥方面的政策標(biāo)準(zhǔn)不多，有的正在審定，尚未出臺(tái)。已出臺(tái)的有些標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)于污泥是否可以作為堆肥原料使用仍有不同的規(guī)定和限制，存在相互矛盾之處。在壓減污泥填埋規(guī)模、推動(dòng)污泥無(wú)害化、穩(wěn)定化后資源化利用的污泥處置總體趨勢(shì)下，建議國(guó)家層面行業(yè)主管部門(mén)加強(qiáng)溝通銜接，制定聯(lián)合性、跨行業(yè)的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)施細(xì)則，為污泥用于堆肥提供明確的法律法規(guī)政策依據(jù)，為污泥產(chǎn)品進(jìn)行土地利用提供可操作性的指導(dǎo)。同時(shí)，建議各地結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)狀況、污泥產(chǎn)排情況、污泥性質(zhì)特點(diǎn)和土壤情況等，圍繞國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)因地制宜制定地方標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范、指導(dǎo)、推動(dòng)污泥堆肥資源化利用。

3.2產(chǎn)品安全利用風(fēng)險(xiǎn)仍然存在

重金屬及較難降解的有機(jī)污染物可通過(guò)吸附或沉淀等工藝流程轉(zhuǎn)存至污泥中。另外，從行業(yè)層面缺乏對(duì)污水處理廠污泥中有機(jī)物污染種類(lèi)、濃度的變化及現(xiàn)狀分析來(lái)看，都尚未對(duì)各地污水處理廠污泥建立全面、持久的有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)、調(diào)查機(jī)制，增加了后續(xù)利用的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)結(jié)合堆肥產(chǎn)品能進(jìn)行后續(xù)安全利用的關(guān)鍵，加強(qiáng)污染物源頭管控，對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)入城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)排查[16]。同時(shí)，建立健全污泥中重金屬、有機(jī)污染物等的調(diào)查、監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制，降低污染物濃度和資源化利用風(fēng)險(xiǎn)。

3.3堆肥產(chǎn)品實(shí)踐尚不豐富

我國(guó)在污泥農(nóng)用初期進(jìn)行了較多的污泥農(nóng)用試驗(yàn)。1997～2009年唐山、北京在污泥農(nóng)用實(shí)踐中，記錄了作物、肥效相關(guān)的試驗(yàn)及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、污染物指標(biāo)試驗(yàn)及監(jiān)測(cè)等數(shù)據(jù)，為污泥土地利用技術(shù)的進(jìn)步與標(biāo)準(zhǔn)制定提供重要借鑒，但存在數(shù)據(jù)分散、未保留長(zhǎng)期定位試驗(yàn)等問(wèn)題，未能給風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供連續(xù)性系統(tǒng)性依據(jù)[17]。因此，建議在適宜地區(qū)建立實(shí)踐基地，連續(xù)開(kāi)展污泥堆肥產(chǎn)品土地農(nóng)用試驗(yàn)，探索污泥堆肥產(chǎn)品土地利用方式方法，積累試驗(yàn)數(shù)據(jù)，完善統(tǒng)計(jì)分析，加強(qiáng)信息公開(kāi)，為后續(xù)修訂相關(guān)法律法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)、提升管理部門(mén)和公眾的認(rèn)知、指導(dǎo)實(shí)踐土地利用等提供技術(shù)支撐。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，盡管我國(guó)的污泥堆肥在政策標(biāo)準(zhǔn)體系方面處于發(fā)展階段，存在不完善之處，在安全利用方面有待加強(qiáng)源頭管控，污泥堆肥需要更多的實(shí)踐數(shù)據(jù)支持，但在不斷加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)、碳達(dá)峰碳中和及推進(jìn)污泥資源化利用的背景下，應(yīng)堅(jiān)持系統(tǒng)思維，加強(qiáng)源頭治理、泥水共治、規(guī)范污泥堆肥產(chǎn)品土地利用等已逐漸成為行業(yè)共識(shí)和發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)也需要在借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家污泥處置技術(shù)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)和因地制宜的指導(dǎo)，確保污泥堆肥發(fā)揮其生態(tài)可持續(xù)處置優(yōu)勢(shì)。

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作者簡(jiǎn)介

謝計(jì)平（1984—），女，漢族，河南安陽(yáng)人，工程師，碩士，主要從事環(huán)境咨詢、綠色發(fā)展研究相關(guān)工作。

通信作者

喬明（1983—），男，漢族，甘肅隴南人，正高級(jí)工程師，大學(xué)本科，主要從事生態(tài)環(huán)境政策研究、綠色發(fā)展、清潔生產(chǎn)相關(guān)工作。

加工編輯：馮為為

收稿日期：2023-11-15