瑞典污泥土地回用管理體系的剖析及啟示 雷 挺，曹 睿 （上海市政工程設(shè)計研究總院<集團>有限公司，上海200092）

瑞典污泥土地回用管理體系的剖析及啟示

雷  挺，曹  睿

（上海市政工程設(shè)計研究總院<集團>有限公司，上海200092）

摘  要：污泥土地回用因其具有的高效、經(jīng)濟與可持續(xù)性，成為了目前主流的污泥處置方式。但同時，由于污泥中含有的重金屬、持久性有機污染物等物質(zhì)，為污泥土地回用，尤其是農(nóng)業(yè)土壤利用帶來了很大的風險。當前多數(shù)國家的都根據(jù)污泥生產(chǎn)方式及污染物含量對污泥進行了分級，并在此基礎(chǔ)上建立了污泥土地利用的標準規(guī)范，但缺乏污泥利用全過程的系統(tǒng)性管理措施。本文就瑞典REVAQ污泥回用管理體系的組成及相關(guān)內(nèi)容進行了介紹與剖析，可對我國污泥土地回用管理體系的建立提供指導。

關(guān)鍵詞：污泥；土地回用；重金屬污染；污水處理廠

越來越高的水質(zhì)要求使污水處理廠的活性污泥產(chǎn)生量不斷增大^[1]，產(chǎn)生的污泥處理處置問題也越來越顯著。生物固體（biosoilds，或稱污泥）是污水活性污泥經(jīng)好氧、厭氧消化，堆肥等污泥處理方式處理后獲得的產(chǎn)物。通常情況下，對于處理后污泥的處置包括填埋，焚燒，土地利用等。目前，隨著社會對于環(huán)境問題的關(guān)注與日俱增，以及污泥填埋用地的稀缺，綠色，可持續(xù)，具有客觀的經(jīng)濟價值的污泥土地利用逐漸成為了最為主流的污泥處置方式。早在上世紀90年代，美國的相關(guān)領(lǐng)域研究人員就已開始探索污泥土地利用，尤其是污泥農(nóng)業(yè)用地利用的對與環(huán)境影響方面的可行性及經(jīng)濟性^[2]。

污泥是廢水處理的副產(chǎn)品。根據(jù)廢水的來源不同，污泥中可能包含的化學成分包括：營養(yǎng)元素氮、磷等，微量營養(yǎng)元素銅、鋅、鐵、鎘等及有機化合物。由于富含豐富的營養(yǎng)，使污泥成為農(nóng)業(yè)中肥料的替代品有了可能。污泥中一些營養(yǎng)素及含量列于表1（Sydney Water database 2007）。

表1 污泥中營養(yǎng)元素含量

污泥中的營養(yǎng)物質(zhì)以一定的速率緩慢地釋放到土壤中，脫水污泥的營養(yǎng)釋放更加緩慢也更持久^[3]。因此，污泥的應(yīng)用速率是根據(jù)營養(yǎng)素釋放的速率來確定的。

1污泥土地回用的優(yōu)勢

污水處理中脫氮、除磷的過程即大量的氮和磷從污水中轉(zhuǎn)移到污泥的過程。污泥經(jīng)處理后可以作為土壤的改良劑和肥料為土地提供基本營養(yǎng)，包括氮、磷和鈣等，足以滿足大多數(shù)農(nóng)作物的需要。多項研究已證實污泥對森林和農(nóng)作物都是有效的肥料^[4,5,6]。同時，因為含有豐富的有機質(zhì)，污泥可作為土壤改良劑，提高土壤的物理、化學性能和生物特性^[3]。

另一方面，包括中國在內(nèi)的各個國家的的垃圾填埋場面積都在不斷減少。老垃圾填埋場面臨空間耗盡的危機，而新垃圾填埋場的開發(fā)難度在不斷加大。因此，污泥的土地再利用，為填滿場地空間的可持續(xù)性提供了良好的保護。

在污泥的上游管理方面，技術(shù)的提升降低了在污水中回收養(yǎng)分(P, N) 的經(jīng)濟投入，提高了污水處理廠污泥產(chǎn)品的產(chǎn)率^[7]。在新西蘭，已有研究表明將污泥應(yīng)用于作物種植可以獲得巨大的經(jīng)濟回報^[8]，污泥的土地利用具有巨大的經(jīng)濟潛力。

2污泥土地利用的風險

在污泥土地利用具備極大潛力的同時，也隨之帶來了一定的風險，限制了污泥作為肥料的大規(guī)模利用。這主要在于污泥中可能含有的重金屬、持久性有機污染物等物質(zhì)會對環(huán)境和人類健康造成影響。不同于有害微生物可以通過殺菌、高溫厭氧發(fā)酵、長期貯存等手段降低^[9]，有害的有機物質(zhì)、重金屬和其他非必需物質(zhì)的微量元素在很大程度上取決于對污染物來源的管理。例如鎘或汞由于累積作用，對食物鏈中較高位置的生物體的危害是最大的。

重金屬中，農(nóng)田鎘污染已經(jīng)受到越來越多的關(guān)注。其他元素如砷和汞，也會就土壤和植被中積累，產(chǎn)生很高的生物毒性。因此，需要對污泥中這些污染物質(zhì)的來源-廢水進行詳盡的分析記錄。除了微量元素和金屬外，對污泥中有機物的可行性評價也同樣重要。污泥中的有機污染物包括鹵素、殺蟲劑、二惡英和多環(huán)芳烴等。

3瑞典REVAQ污泥回用管理體系

在2015年，瑞典環(huán)保局聯(lián)合給水排水協(xié)會，瑞典農(nóng)業(yè)部，食品部以及食品零售商聯(lián)盟共同建立了Revaq污泥回用管理認證規(guī)范系統(tǒng)。此規(guī)范不同于其他各國現(xiàn)有的污泥回用規(guī)范，它在保證污泥污染物含量的基礎(chǔ)上還系統(tǒng)性的建立了集污泥處理標準化流程，污泥利用上下游管理，各環(huán)節(jié)記錄，外部監(jiān)管等的一整套認證體系，并規(guī)定只有經(jīng)過申請并認證成功的包含于污泥利用流程中的各級單位，組織所生產(chǎn)出的最終污泥產(chǎn)品（生物固體），才能夠被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)用地。

根據(jù)最近的統(tǒng)計，瑞典已有超過50%的污水廠通過了REVAQ認證，源于這些水廠的污泥則被廣泛利用在具有可種植能力的土壤中。

3.1目標

與各國污泥回用標準不同，瑞典REVAQ標準基于一個長期土壤（或農(nóng)業(yè)用地土壤）污染物控制目標，即對于每一種在列的污染物，該標準都對應(yīng)的計算出的指標使其在土壤中的累積含量于2025年后不超過所期望的數(shù)值。該標準通過規(guī)定土壤可接受的污染物角度來規(guī)定污泥中污染物含量，而非類似其他國家標準直接指定污泥中污染物含量。表截取了 REVAQ標準對于農(nóng)業(yè)土壤可額外接受的金屬污染物限制的規(guī)定。而具體污泥中金屬污染物濃度以及污泥投加量則需由此限制根據(jù)不同水廠污泥質(zhì)量推算后選取。

詳見：中國給水排水2019年中國城鎮(zhèn)污泥處理處置技術(shù)與應(yīng)用高級研討會（第十屆） 論文集 

圖圖1 REVAQ規(guī)定的年度農(nóng)業(yè)土壤可接受重金屬限值示例

除此以外，通過建立完整嚴格的認證系統(tǒng)可以保證污泥（生物固體）的生產(chǎn)過程的合規(guī)、透明，污泥產(chǎn)品的高質(zhì)量。對于污泥生產(chǎn)源頭即污水廠的上游管控也可間接推動污水廠進水水質(zhì)的不斷改善。

3.2管理體系組成分析

瑞典REVAQ污泥回用管理體系明確了被認證方在如下方面應(yīng)當負有的責任及合規(guī)的行為。

3.2.1污染物

管理體系規(guī)范要求取得認證的污泥生產(chǎn)企業(yè)（污水處理廠）應(yīng)對于瑞典環(huán)保局頒布的條令5148號中在列的60種微量元素進行相應(yīng)的優(yōu)先級分析。確定污泥中含有的應(yīng)該優(yōu)先、重點元素的污染物。其中，規(guī)范規(guī)定在土壤中年含量積累速率超過0.2%的污染物均需列入最高優(yōu)先級考慮污染物的列表中。鎘作為最為備受關(guān)注的農(nóng)業(yè)土壤污染重金屬，規(guī)范規(guī)定需直接列入最高優(yōu)先級考慮污染物的列表中。規(guī)范要求污水廠以一定的周期對于水廠產(chǎn)生的污泥取樣并檢測相關(guān)高優(yōu)先級污染物的含量，通過與限值的比對來衡量被認證的水廠是否合乎要求。

3.2.2污水廠管控

REVAQ管理體系規(guī)范要求所有取得認證的水廠登記其具體采取的通過環(huán)保部門審核認定的水處理工藝流程以及設(shè)備。而在水廠實際運行中，流程設(shè)備的使用也要求必須與登記內(nèi)容相吻合。同時，水廠對于其采用的如混凝劑，酸堿等投加藥劑也需要記錄在案。管理體系規(guī)范對于污水廠的要求使得污泥質(zhì)量在生產(chǎn)源頭得到了最大程度的保障。

3.2.2上游管控

由于瑞典國境相對較小，承接某一污水處理水廠的上游用戶種類及水量分布較容易統(tǒng)計。該規(guī)范要求受認證的水廠管理企業(yè)部門應(yīng)編制所屬污水廠原水高優(yōu)先級污染物潛在來源表。對于含有高濃度高優(yōu)先級污染物的部分來水，水廠應(yīng)作出是否直接接受的取舍。此舉從污水源頭控制了污染物的含量，不僅對于污泥質(zhì)量提升起到了積極作用，也使得污水廠出水水質(zhì)獲得提升，也間接起到了要求嚴重污染源執(zhí)行先處理，后排放的強制作用。

3.2.3下游管控

下游管控包括從活性污泥出廠到污泥消化得到成品污泥（生物固體）流程中的運輸，堆肥，貯存的每一個環(huán)節(jié)。該管理體系要求認證企業(yè)對于污泥消化設(shè)施，運輸車都予以備案記錄。每一座單體污泥消化設(shè)施均需符合相應(yīng)的規(guī)范。最終獲得的成品污泥也應(yīng)當定期取樣以監(jiān)測了解質(zhì)量優(yōu)劣。

3.2.4監(jiān)管及追蹤記錄

被認證的污水廠企業(yè)對于其整套污泥生產(chǎn)流程中的可能包含的調(diào)查、運輸、監(jiān)測、污泥消化等分包商的監(jiān)管負有責任。這樣由認證企業(yè)執(zhí)行的監(jiān)管也稱為內(nèi)部監(jiān)管，瑞典環(huán)保部聯(lián)合其他REVAQ污泥管理體系制定機構(gòu)也會定期對于認證企業(yè)進行督查，以保障標準規(guī)范的嚴格執(zhí)行。同時，規(guī)范規(guī)定每一批得以使用在農(nóng)業(yè)用地土壤中的污泥的來源都需分層分級記錄，即每一批污泥都可以明確查找到來源于的水源，水廠，運輸車，消化設(shè)施。此舉極大的簡化了污染問題出現(xiàn)時的排查，追責及處罰整改等相關(guān)工作。

4對于國內(nèi)相關(guān)標準規(guī)范體系的指導意義

目前，國內(nèi)外相關(guān)的標準大多對于污泥根據(jù)其所采用的生產(chǎn)方式方法以及其中污染物含量進行了分類，對于污泥土地回用特別是農(nóng)業(yè)用地回用都普遍缺乏系統(tǒng)性的管理措施。而瑞典的REVAQ污泥回用管理體系為建立更加完善的，系統(tǒng)性極強的污泥回用管理提供了參考及模版。對于我國來說，幅員遼闊等特征屬性以及相關(guān)行業(yè)設(shè)施的不健全對于類似管理體系的建立無疑帶來了難度。因此，為了進一步保障我國污泥土壤回用的安全性及規(guī)范性，在瑞典REVAQ實例的啟發(fā)下，相應(yīng)符合我國國情污泥土地回用管理體系的開發(fā)建立亟待有關(guān)部門的了解及重視。

參考文獻：

[1]Page, A. L. (Albert L., Logan, T. J., Ryan, J. A. (James A., United States. EnvironmentalProtection Agency., University of California, R. and Ohio State University. (1987) Landapplication of sludge : food chain implications. Lewis. Available at:http://catalogue.nla.gov.au/Record/1483167 (Accessed: 13 April 2017).

[2]Lewis, D. L., Gattie, D. K., Novak, M. E., Sanchez, S. and Pumphrey, C. (2002) ‘Interactions ofpathogens and irritant chemicals in land-applied sewage sludges (biosolids)’, BMC.PublicHealth, 2(1471–2458 SB–IM), p. 11. doi: 10.1186/1471-2458-2-11.

[3]Lu, Q., He, Z. L. and Stoffella, P. J. (2012) ‘Land Application of Biosolids in the USA: AReview’, Applied and Environmental Soil Science. Hindawi Publishing Corporation, 2012, pp.1–11.doi: 10.1155/2012/201462.

[4]Schumann, A. W. and Sumner, M. E. (no date) ‘Plant nutrient availability from mixtures of flyashes and biosolids’, Journal of Environmental Quality, 28(5).

[5]Sommers, L. E. (1977) ‘Chemical Composition of Sewage Sludges and Analysis of TheirPotential Use as Fertilizers1’, Journal of Environment Quality, 6(2), p. 225. doi:10.2134/jeq1977.00472425000600020026x.

[6]Rowell, D. M., Prescott, C. E. and Preston, C. M. (2001) ‘Decomposition and NitrogenMineralization from Biosolids and Other Organic Materials’, Journal of Environment Quality,30(4), p. 1401. doi: 10.2134/jeq2001.3041401x.

[7]Jeanmaire, N. and Evans, T. (2001) ‘Technico-Economic Feasibility of P-Recovery fromMunicipal Wastewaters’, Environmental Technology. Taylor & Francis Group , 22(11), pp.1355–1361. doi: 10.1080/09593332208618194.

[8]Kimberley, M. O., Wang, H., Wilks, P. J., Fisher, C. R. and Magesan, G. N. (2004) ‘Economicanalysis of growth response from a pine plantation forest applied with biosolids’, Forest Ecologyand Management, 189(1), pp. 345–351. doi: 10.1016/j.foreco.2003.09.003.

[9]Pepper, I. L., Brooks, J. P. and Gerba, C. P. (2006) ‘Pathogens in Biosolids’, Advances inAgronomy, 90, pp. 1–41. doi: 10.1016/S0065-2113(06)90001-7.

詳見：中國給水排水2019年中國城鎮(zhèn)污泥處理處置技術(shù)與應(yīng)用高級研討會（第十屆） 論文集