國情背景下我國城鎮污水廠污泥土地利用的瓶頸
劉洪濤1, 張 悅2
(1. 中國科學院 地理科學與資源研究所 北京 100101；
2. 中華人民共和國住房和城鄉建設部 城鎮水務管理辦公室 北京 100835)
摘 要：城鎮污水廠污泥(以下簡稱“城市污泥”)經無害化處理后開展土地利用是充分利用其養分和有機質資源的最直接也是最有效的途徑。總結了近二十年來，在中國國情背景下，對城市污泥土地利用的聚焦點：重金屬、產品出路、技術法規等進行了系統梳理。提出從物質循環角度出發，重視和推動城市污泥土地利用發展，而不應持一味否定態度。盡管現階段存在一些瓶頸問題，但從長遠來看污泥土地利用前景寬闊，應持謹慎樂觀態度。
在過往歷經的十多年內(“十五”至“十二五”階段)，城鎮污水處理取得快速發展，作為污水處理副產品的城市污泥逐漸成為水處理和固廢領域的關注點。這主要歸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面因素，由于不妥善的處理處置發生的環境污染事件，頻繁見諸媒體，讓公眾在心理上對城市污泥造成“嚴重污染源”的誤解。這種局面的形成縱然有相關部門處置不妥、監管缺失的原因在內；從客觀的角度來看，城市污泥的優點和負面因素同時存在，也決定城市污泥合理、科學的處理處置必然是一個歷時長久、充滿爭議的主題。
從國外發展歷史和經驗來看，城市污泥的處理處置經歷了從充滿爭論，逐漸過渡到多種技術并存，最終形成適合國情的技術路線的典型過程。從國外的發展情況來看，無論是土地廣袤的國家，如美國、巴西等；還是國土面積有限的國家，如歐盟成員國、日本等，在二十一世紀后，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、發電等城市污泥能源化途徑，在歐盟、日本等發達國家經歷了多年的技術研發和工程化應用后，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手段加以分離、提煉或純化城市污泥所蘊含的能源形式(如沼氣、有機質、可燃碳等)，這勢必造成直接運行成本和間接成本(如尾氣控制、殘余物處置、安全防護)的提高，同時也不可避免地產生二次污染。作為具有一定公益性服務產品性質的城市污泥，同時在城市污泥處置后的產品仍處在未完全市場化的階段，成本的提高是難以協調的；同時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，在其過程中又產生衍生污染，在公眾環境權意識較高的背景下，輿論壓力的增強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題，土地利用從根本上遵循資源循環利用的原則，以最自然的粗產品形式(肥料、基質土等)將城市污泥所含的來自土壤的資源再次返回給土地。相比于其他資源化途徑，土地利用的優點明顯，但它也存在其自身問題。目前，在中國的國情背景下，城市污泥土地利用在發展過程已形成幾個主要的瓶頸，現將這些問題進行客觀、系統地梳理：
一、重金屬問題。
城市污泥從產生之初就存在重金屬問題，一直持續至今，仍未得到合理解決，甚至對重金屬潛在污染的認知也未形成統一。城市污泥中重金屬含量呈逐年下降的趨勢(2006年全國主要大中型城市產生的城市污泥重金屬含量與2001年相比，降幅達25~55%)，這與工業污水逐漸脫離生活污水系統有關，也與污水處理工藝改進密切相關。城市污泥中超標的重金屬元素類型已從以往具有工業源特征的鉻、鉛、鎘等轉變為顯著生活源特征的汞、鋅等。這種變化趨勢說明我國的城市污泥重金屬特征化逐漸清晰，為后續的控制措施制定提供了基礎。而像鋅(Zn)這類的有益元素，通過《污泥農用泥質標準》的修訂，已放寬其上限值，爭取不讓因鋅的部分超標成為限制污泥土地利用的瓶頸。這是客觀認識城市污泥土地利用的一個重要進步，反映出從業人員在科學認識污泥重金屬問題上遵循了客觀公正、實事求是的原則。
毫無疑問，針對城市污泥土地利用，重金屬是一個不可回避的問題。問題的根源在于城市污泥從市政(污水處理)系統進入土壤系統后，受體性質發生轉變。重金屬由人為控制轉換為自然演化，轉變結果是失去對重金屬可能經土壤進入食物鏈的控制，以及重金屬在土壤系統內的遷移與轉化的不確定、時間尺度上的長效性，這些問題會使公眾對城市污泥重金屬是否會造成污染并不完全“放心”。這種擔憂在近年來屢見報端的城市污泥污染環境事件的影響下，日益加重。科學家們針對這個主題開展了類型眾多的探索性研究，結果不盡相同，但總體而言主要規律表現為城市污泥施用會增加土壤和農產品重金屬含量，但大部分情景下均未上升至“超標”紅線(土壤環境質量標準、農產品重金屬限量衛生標準)；而由于科學研究性質的局限性，在時間尺度上還不足以驗證公眾擔憂發生的可能，因此此類的評估和驗證仍需持續不斷進行下去。但經過認真回顧和梳理，至今仍未見到一起因城市污泥重金屬超標所致的農產品污染事件，這說明盡管存在爭議，但還不足以成為重金屬污染嚴控對象的范疇。
從另一個角度來講，重金屬問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險依然存在。為何公眾對城市污泥土地利用的重金屬問題如此敏感和糾結？究其原因，一方面可能與沼氣、熱值等其他資源化途徑產物的能源“亮點”掩蓋有關，同時也反映出公眾和輿論對城市污泥資源化，特別是對城市污泥土地利用的深入、客觀認知仍存在較大的提升空間。
事實上，以活性污泥法為主的污水處理本身并不產生重金屬污染，從責任溯源來看，城市污泥重金屬主要與工業污水排放進入城鎮生活污水系統有不可分割的關系。因此，重金屬來源監控就顯得極為重要，如果未落實重金屬源頭的監管責任，而一味地否定城市污泥土地利用，不僅背離了循環理念，這種“因噎廢食”的做法也并非一種負責任的態度。隨著我國城鎮化的高速發展，土地產出的農產品大量積聚到城鎮，以居民生活消費行為主形成的、以城市污泥為載體的有機質和養分物質卻再難以回到土地，自然賦予的循環鏈被人為割斷。長此以往，土地有機質不斷下降，貧瘠化趨勢日益加劇，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，這當然不是可持續的發展方式。正如恩格斯批評費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、產品出路問題。
城市污泥富含植物養分，可作為補充土壤地力、調節土壤性質的有機肥或調節劑，但近些年以城市污泥為主要成分的有機肥或調理劑的產品化一直處于波瀾不驚的狀態。從城市污泥自身性質分析，高含水量使其在成為產品應用前，必須將水分降低至使用方可接受的程度，無論是壓濾、烘干等物理脫水，還是發酵等生物脫水，相比于其他有機廢棄物，如糞便、生活垃圾等，在前處理環節要付出更多的能耗，這無疑會提高加工成本。
另外，城市污泥中較高含量的有機質，直接進入土壤，會經歷有機質降解的穩定化過程，結果體現為有機酸類物質和產熱，均對植物根系可能產生負面影響，即農業上常見的“燒苗”現象。因此，須將降解過程提前，即在城市污泥進入土壤前發生。此時作為預處理的好氧發酵、厭氧消化等環節顯得十分必要，不僅可緩解城市污泥有機質降解帶來的負面效應，還可以起到一定的滅活病菌和雜草種籽等效果，進一步削減城市污泥產品土地利用的障礙因子。當然，作為商品化產品，其附加值的增加才是盈利的關鍵。作為有一定爭議性質的原料，城市污泥有機肥或調理劑與其他原料類型的有機肥相比，其溢價能力有限。在使用方對城市污泥缺少正確客觀認知、心存擔憂的情況下，城市污泥有機肥或調理劑產品售價往往較低，仍不具備相對同類產品的市場競爭優勢，這也正是城市污泥加工產業化進程中值得重點關注的問題。
在準入門檻方面，迄今為止，我國還未有一例獲得肥料登記證批號的城市污泥類有機肥或調理劑產品。這與農業管理部門謹慎的態度有直接關系，在城市污泥土地利用的產業鏈涉及到市政、農業、環保等多個領域的復雜體系背景下，對可能發生的污染風險一般選擇“寧可信其有”的謹慎態度，在保護行業和公眾利益的同時，也限制了城市污泥土地利用的產業化速度。在美國，公眾對城市污泥產品的一般選擇持“鄰避效應”，大部分公眾的態度既不支持也不反對，保證不涉及自身周邊的環境利益即可，但農業管理部門對城市污泥進入土地持積極態度，鼓勵農場或家庭使用城市污泥加工的有機肥或栽培基質。與國外相比，我們情況的最大差別在于對類似城市污泥這種特殊性公眾服務產品的管理觀念與準入權限仍未放開。
綜上幾點，加工成本較高、溢價能力有限，以及管理部門的謹慎態度，使得城市污泥在土地利用，特別是在農用方向上呈現“長遠利好，現實看空”的局面，在產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險的應用領域，城市污泥產品的限制因素較少，但受到上述領域施用的肥料或調理劑多以原料形式為主，城市污泥產品的附加值提高仍顯得較為困難。
三、技術政策或法規。
與城市污泥土地利用相關的技術政策與法規的制定在國外起步較早。美國聯邦環保署(USEPA)有關城市污泥規范處置的聯邦法案第40部第503部分(即503法規，The Part 503 Rule)，其側重點在于城市污泥土地利用的環境風險控制。但自從頒布以來，卻成為美國有史以來最具爭議的一部法律，爭議的焦點在于公眾對城市污泥污染的擔憂基于主觀意識上的判斷，而現有的科學證據并未表明城市污泥土地利用產生了嚴重的、可辨識來源的污染。美國科學院組成的專家組在2003年對503法規進行環境安全評估并得出結論：“沒有證據證明符合503標準的城市污泥農用會影響公眾健康及環境安全”。在歐盟，大部分國家也制定了完善的法規或標準，對城市污泥土地利用予以合理控制。具有權威性的是歐盟的《城市污泥農業利用指導規程》(86/278/EEC)、英國的《城市污泥農業土地利用指南》(Safe sludge matrix)。這些法規的制定均有水處理部門、環保部門和農業管理部門以及農戶協會等利益方的全程介入。同時在城市污泥進入土地后的風險控制上，開展了大量評價性研究，主要結論為：符合指導規程的城市污泥土地利用是安全的，風險可被忽略，不確定性超過可能存在的風險(uncertainty over possible risk)。這正如目前的轉基因農產品所處的境地一樣，公眾更多的擔憂來自于其不確定性，而非實際已發生的風險。綜上所述，歐美國家對城市污泥土地利用的態度目前已形成共識：將其處理至達到一定要求或標準后，在技術規程指導下應優先進行土地利用，同時對其污染風險開展定期監測和跟蹤評估。在這種政策風向標下，美國和德國、英國、法國等歐盟成員國的土地利用比例已達到或接近50%。可以說，科學客觀的認知和嚴格負責的管理是城市污泥土地利用得以健康和有序發展的根本。
從國內的城市污泥土地利用技術政策與法規現狀來看，目前尚未制定強制性法規，只有近年出臺不久的幾項技術性指導文件。在城市污泥進入土地仍處在比較敏感的時期，在監控法規方面顯得比較缺位。目前已制定和頒布了城市污泥的農用/林地用/園林綠化/土地改良等系列泥質標準，以及綜合性城市污泥處理處置技術指南(如《城鎮污水處理廠污泥處理處置技術指南》)或污染防治技術指導(如《城鎮污水處理廠污泥處理處置污染防治最佳可行技術指南》、《城鎮污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術政策》)。這些偏重技術性或環境風險預防的規范文件，僅提出了控制城市污泥進入土地的重金屬限值，或在前處理以及后端環節的風險控制上作出定性要求；但這些技術政策缺乏強制性，其認可度和實際執行力度有待確認和加強。目前，國內還未制定具有法律效力的城市污泥土地利用法規性文件，利益攸關方和管理方處在資源和責任之間的長期博弈，對城市污泥土地利用爭議的出發點差異較大，導致遲遲未能形成共識，法規制定提上議程也被擱置。據不完全統計，目前國內經前處理(好氧發酵、熱干化等)后開展土地利用的城市污泥比例不足15%，而未經處理直接棄置于土地則達到50%甚至更高比例，從表面上看與處置資金受限有一定關系，但問題的背后卻折射出城市污泥處理處置法規與環境監管嚴重缺失，亟待完善。
四、結語
毫無疑問，從長遠角度看，城市污泥以有機肥或土壤調節劑等形式開展土地利用，不僅遵循資源循環利用理念，也是最符合未來主導方向的資源化途徑，已顯示出勃勃生機和廣闊潛力。但在現階段的國情背景下，公眾、用戶單位，甚至政府管理部門對城市污泥土地利用的接受程度仍不高。在未來發展規劃上，應引導全社會客觀認知城市污泥土地利用的重金屬問題，在嚴格控制城市污泥土地利用可能引起的不利因素前提下，建立和完善長時間尺度(10年以上)的風險評估機制，研究和制定具有強制執行力的保障性法規政策，城市污泥土地利用問題才會變得豁然開朗。
作者簡介：
劉洪濤，中國科學院地理科學與資源研究所，副研究員，工作方向：城市污泥資源化利用。
項目資助：
住建部科學技術項目(2012-K7-2)；歐盟“地平線2020”伙伴計劃項目(EU-CN16357851-5)；中國科學院前沿探索項目(2012QY005)；北京市優秀人才計劃(Z121109002512061)。
