国情背景下我国城镇污水厂污泥土地利用的瓶颈
刘洪涛1, 张 悦2
(1. 中国科学院 地理科学与资源研究所 北京 100101；
2. 中华人民共和国住房和城乡建设部 城镇水务管理办公室 北京 100835)
摘 要：城镇污水厂污泥(以下简称“城市污泥”)经无害化处理后开展土地利用是充分利用其养分和有机质资源的最直接也是最有效的途径。总结了近二十年来，在中国国情背景下，对城市污泥土地利用的聚焦点：重金属、产品出路、技术法规等进行了系统梳理。提出从物质循环角度出发，重视和推动城市污泥土地利用发展，而不应持一味否定态度。尽管现阶段存在一些瓶颈问题，但从长远来看污泥土地利用前景宽阔，应持谨慎乐观态度。
在过往历经的十多年内(“十五”至“十二五”阶段)，城镇污水处理取得快速发展，作为污水处理副产品的城市污泥逐渐成为水处理和固废领域的关注点。这主要归因于污泥的自身特性，特别是其重金属等污染物、高含水率和恶臭等负面因素，由于不妥善的处理处置发生的环境污染事件，频繁见诸媒体，让公众在心理上对城市污泥造成“严重污染源”的误解。这种局面的形成纵然有相关部门处置不妥、监管缺失的原因在内；从客观的角度来看，城市污泥的优点和负面因素同时存在，也决定城市污泥合理、科学的处理处置必然是一个历时长久、充满争议的主题。
从国外发展历史和经验来看，城市污泥的处理处置经历了从充满争论，逐渐过渡到多种技术并存，最终形成适合国情的技术路线的典型过程。从国外的发展情况来看，无论是土地广袤的国家，如美国、巴西等；还是国土面积有限的国家，如欧盟成员国、日本等，在二十一世纪后，城市污泥土地利用的比例均在不断提高。而厌氧消化、焚烧、碳化、发电等城市污泥能源化途径，在欧盟、日本等发达国家经历了多年的技术研发和工程化应用后，其比例却在逐渐降低。深究其原因，除土地利用之外的其他资源化方式均需辅助技术手段加以分离、提炼或纯化城市污泥所蕴含的能源形式(如沼气、有机质、可燃碳等)，这势必造成直接运行成本和间接成本(如尾气控制、残余物处置、安全防护)的提高，同时也不可避免地产生二次污染。作为具有一定公益性服务产品性质的城市污泥，同时在城市污泥处置后的产品仍处在未完全市场化的阶段，成本的提高是难以协调的；同时二次污染隐患也让城市污泥备受“诟病”，本身为污染治理工作，在其过程中又产生衍生污染，在公众环境权意识较高的背景下，舆论压力的增强也是以上处置途径比例降低的重要原因。
而土地利用恰恰不存在上述问题，土地利用从根本上遵循资源循环利用的原则，以最自然的粗产品形式(肥料、基质土等)将城市污泥所含的来自土壤的资源再次返回给土地。相比于其他资源化途径，土地利用的优点明显，但它也存在其自身问题。目前，在中国的国情背景下，城市污泥土地利用在发展过程已形成几个主要的瓶颈，现将这些问题进行客观、系统地梳理：
一、重金属问题。
城市污泥从产生之初就存在重金属问题，一直持续至今，仍未得到合理解决，甚至对重金属潜在污染的认知也未形成统一。城市污泥中重金属含量呈逐年下降的趋势(2006年全国主要大中型城市产生的城市污泥重金属含量与2001年相比，降幅达25~55%)，这与工业污水逐渐脱离生活污水系统有关，也与污水处理工艺改进密切相关。城市污泥中超标的重金属元素类型已从以往具有工业源特征的铬、铅、镉等转变为显著生活源特征的汞、锌等。这种变化趋势说明我国的城市污泥重金属特征化逐渐清晰，为后续的控制措施制定提供了基础。而像锌(Zn)这类的有益元素，通过《污泥农用泥质标准》的修订，已放宽其上限值，争取不让因锌的部分超标成为限制污泥土地利用的瓶颈。这是客观认识城市污泥土地利用的一个重要进步，反映出从业人员在科学认识污泥重金属问题上遵循了客观公正、实事求是的原则。
毫无疑问，针对城市污泥土地利用，重金属是一个不可回避的问题。问题的根源在于城市污泥从市政(污水处理)系统进入土壤系统后，受体性质发生转变。重金属由人为控制转换为自然演化，转变结果是失去对重金属可能经土壤进入食物链的控制，以及重金属在土壤系统内的迁移与转化的不确定、时间尺度上的长效性，这些问题会使公众对城市污泥重金属是否会造成污染并不完全“放心”。这种担忧在近年来屡见报端的城市污泥污染环境事件的影响下，日益加重。科学家们针对这个主题开展了类型众多的探索性研究，结果不尽相同，但总体而言主要规律表现为城市污泥施用会增加土壤和农产品重金属含量，但大部分情景下均未上升至“超标”红线(土壤环境质量标准、农产品重金属限量卫生标准)；而由于科学研究性质的局限性，在时间尺度上还不足以验证公众担忧发生的可能，因此此类的评估和验证仍需持续不断进行下去。但经过认真回顾和梳理，至今仍未见到一起因城市污泥重金属超标所致的农产品污染事件，这说明尽管存在争议，但还不足以成为重金属污染严控对象的范畴。
从另一个角度来讲，重金属问题也并非仅仅土地利用途径所特有，只是在其他利用途径上往往被忽视。例如，城市污泥厌氧消化产生沼气后，残余的沼渣中重金属含量并未降低；同样城市污泥焚烧后，灰渣和排放尾气的重金属风险依然存在。为何公众对城市污泥土地利用的重金属问题如此敏感和纠结？究其原因，一方面可能与沼气、热值等其他资源化途径产物的能源“亮点”掩盖有关，同时也反映出公众和舆论对城市污泥资源化，特别是对城市污泥土地利用的深入、客观认知仍存在较大的提升空间。
事实上，以活性污泥法为主的污水处理本身并不产生重金属污染，从责任溯源来看，城市污泥重金属主要与工业污水排放进入城镇生活污水系统有不可分割的关系。因此，重金属来源监控就显得极为重要，如果未落实重金属源头的监管责任，而一味地否定城市污泥土地利用，不仅背离了循环理念，这种“因噎废食”的做法也并非一种负责任的态度。随着我国城镇化的高速发展，土地产出的农产品大量积聚到城镇，以居民生活消费行为主形成的、以城市污泥为载体的有机质和养分物质却再难以回到土地，自然赋予的循环链被人为割断。长此以往，土地有机质不断下降，贫瘠化趋势日益加剧，我们留给子孙后代的土地，不再是肥沃的耕地，而是靠化肥维系的贫瘠土地，这当然不是可持续的发展方式。正如恩格斯批评费尔巴哈的比喻给我们的提示一样：给孩子洗澡，却把孩子和脏浴水一块泼掉。
二、产品出路问题。
城市污泥富含植物养分，可作为补充土壤地力、调节土壤性质的有机肥或调节剂，但近些年以城市污泥为主要成分的有机肥或调理剂的产品化一直处于波澜不惊的状态。从城市污泥自身性质分析，高含水量使其在成为产品应用前，必须将水分降低至使用方可接受的程度，无论是压滤、烘干等物理脱水，还是发酵等生物脱水，相比于其他有机废弃物，如粪便、生活垃圾等，在前处理环节要付出更多的能耗，这无疑会提高加工成本。
另外，城市污泥中较高含量的有机质，直接进入土壤，会经历有机质降解的稳定化过程，结果体现为有机酸类物质和产热，均对植物根系可能产生负面影响，即农业上常见的“烧苗”现象。因此，须将降解过程提前，即在城市污泥进入土壤前发生。此时作为预处理的好氧发酵、厌氧消化等环节显得十分必要，不仅可缓解城市污泥有机质降解带来的负面效应，还可以起到一定的灭活病菌和杂草种籽等效果，进一步削减城市污泥产品土地利用的障碍因子。当然，作为商品化产品，其附加值的增加才是盈利的关键。作为有一定争议性质的原料，城市污泥有机肥或调理剂与其他原料类型的有机肥相比，其溢价能力有限。在使用方对城市污泥缺少正确客观认知、心存担忧的情况下，城市污泥有机肥或调理剂产品售价往往较低，仍不具备相对同类产品的市场竞争优势，这也正是城市污泥加工产业化进程中值得重点关注的问题。
在准入门槛方面，迄今为止，我国还未有一例获得肥料登记证批号的城市污泥类有机肥或调理剂产品。这与农业管理部门谨慎的态度有直接关系，在城市污泥土地利用的产业链涉及到市政、农业、环保等多个领域的复杂体系背景下，对可能发生的污染风险一般选择“宁可信其有”的谨慎态度，在保护行业和公众利益的同时，也限制了城市污泥土地利用的产业化速度。在美国，公众对城市污泥产品的一般选择持“邻避效应”，大部分公众的态度既不支持也不反对，保证不涉及自身周边的环境利益即可，但农业管理部门对城市污泥进入土地持积极态度，鼓励农场或家庭使用城市污泥加工的有机肥或栽培基质。与国外相比，我们情况的最大差别在于对类似城市污泥这种特殊性公众服务产品的管理观念与准入权限仍未放开。
综上几点，加工成本较高、溢价能力有限，以及管理部门的谨慎态度，使得城市污泥在土地利用，特别是在农用方向上呈现“长远利好，现实看空”的局面，在产品出路上受到一定的限制。在林地、土地改良等未涉及食物链风险的应用领域，城市污泥产品的限制因素较少，但受到上述领域施用的肥料或调理剂多以原料形式为主，城市污泥产品的附加值提高仍显得较为困难。
三、技术政策或法规。
与城市污泥土地利用相关的技术政策与法规的制定在国外起步较早。美国联邦环保署(USEPA)有关城市污泥规范处置的联邦法案第40部第503部分(即503法规，The Part 503 Rule)，其侧重点在于城市污泥土地利用的环境风险控制。但自从颁布以来，却成为美国有史以来最具争议的一部法律，争议的焦点在于公众对城市污泥污染的担忧基于主观意识上的判断，而现有的科学证据并未表明城市污泥土地利用产生了严重的、可辨识来源的污染。美国科学院组成的专家组在2003年对503法规进行环境安全评估并得出结论：“没有证据证明符合503标准的城市污泥农用会影响公众健康及环境安全”。在欧盟，大部分国家也制定了完善的法规或标准，对城市污泥土地利用予以合理控制。具有权威性的是欧盟的《城市污泥农业利用指导规程》(86/278/EEC)、英国的《城市污泥农业土地利用指南》(Safe sludge matrix)。这些法规的制定均有水处理部门、环保部门和农业管理部门以及农户协会等利益方的全程介入。同时在城市污泥进入土地后的风险控制上，开展了大量评价性研究，主要结论为：符合指导规程的城市污泥土地利用是安全的，风险可被忽略，不确定性超过可能存在的风险(uncertainty over possible risk)。这正如目前的转基因农产品所处的境地一样，公众更多的担忧来自于其不确定性，而非实际已发生的风险。综上所述，欧美国家对城市污泥土地利用的态度目前已形成共识：将其处理至达到一定要求或标准后，在技术规程指导下应优先进行土地利用，同时对其污染风险开展定期监测和跟踪评估。在这种政策风向标下，美国和德国、英国、法国等欧盟成员国的土地利用比例已达到或接近50%。可以说，科学客观的认知和严格负责的管理是城市污泥土地利用得以健康和有序发展的根本。
从国内的城市污泥土地利用技术政策与法规现状来看，目前尚未制定强制性法规，只有近年出台不久的几项技术性指导文件。在城市污泥进入土地仍处在比较敏感的时期，在监控法规方面显得比较缺位。目前已制定和颁布了城市污泥的农用/林地用/园林绿化/土地改良等系列泥质标准，以及综合性城市污泥处理处置技术指南(如《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南》)或污染防治技术指导(如《城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南》、《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策》)。这些偏重技术性或环境风险预防的规范文件，仅提出了控制城市污泥进入土地的重金属限值，或在前处理以及后端环节的风险控制上作出定性要求；但这些技术政策缺乏强制性，其认可度和实际执行力度有待确认和加强。目前，国内还未制定具有法律效力的城市污泥土地利用法规性文件，利益攸关方和管理方处在资源和责任之间的长期博弈，对城市污泥土地利用争议的出发点差异较大，导致迟迟未能形成共识，法规制定提上议程也被搁置。据不完全统计，目前国内经前处理(好氧发酵、热干化等)后开展土地利用的城市污泥比例不足15%，而未经处理直接弃置于土地则达到50%甚至更高比例，从表面上看与处置资金受限有一定关系，但问题的背后却折射出城市污泥处理处置法规与环境监管严重缺失，亟待完善。
四、结语
毫无疑问，从长远角度看，城市污泥以有机肥或土壤调节剂等形式开展土地利用，不仅遵循资源循环利用理念，也是最符合未来主导方向的资源化途径，已显示出勃勃生机和广阔潜力。但在现阶段的国情背景下，公众、用户单位，甚至政府管理部门对城市污泥土地利用的接受程度仍不高。在未来发展规划上，应引导全社会客观认知城市污泥土地利用的重金属问题，在严格控制城市污泥土地利用可能引起的不利因素前提下，建立和完善长时间尺度(10年以上)的风险评估机制，研究和制定具有强制执行力的保障性法规政策，城市污泥土地利用问题才会变得豁然开朗。
作者简介：
刘洪涛，中国科学院地理科学与资源研究所，副研究员，工作方向：城市污泥资源化利用。
项目资助：
住建部科学技术项目(2012-K7-2)；欧盟“地平线2020”伙伴计划项目(EU-CN16357851-5)；中国科学院前沿探索项目(2012QY005)；北京市优秀人才计划(Z121109002512061)。
