王濤^1,2
 

（1 機械科學研究總院環(huán)保技術與裝備研究所

2 機械工業(yè)有機固廢生物處理與資源化利用工程技術研究中心）

《“十二五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設施建設規(guī)劃》中指出，“十二五”期間，全國規(guī)劃建設城鎮(zhèn)污泥處理處置規(guī)模518萬t/d，污泥處理處置設施投資額將達347億元；到2015年，直轄市、省會城市和計劃單列市的污泥無害化處理處置率應達到80%。相對于規(guī)劃目標的具體詳實，技術路線卻仍無定論。解決污泥問題，“處置決定處理”是業(yè)內共識。國家相關部門數年前就先后頒布了《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術政策（試行）》、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置污染防治最佳可行技術指南（試行）》（HJBAT-002）、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術指南（試行）》，對于污泥處置給出了推薦路線，但在實際工作中似乎每一條處置路線又都“行不通”：填埋——占地，無法持續(xù)；土地利用——面臨重金屬等物質污染土壤環(huán)境的風險；焚燒——面臨尾氣尤其是二惡英、重金屬等物質污染大氣環(huán)境的風險；建材利用——市場承載力不足，處理過程面臨與焚燒類似問題。反觀發(fā)達國家所走的污泥處置道路也各式各樣，沒有哪條處置路線可以徹底解決二次污染和持續(xù)性問題，似乎在尋找污泥處置技術路線的道路上陷入了走不出的“死循環(huán)”。那么，適合中國國情的污泥處置“路在何方”？

1污泥處置政策標準分析

2009~2011年在住建部主導下，編制出臺了一批城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置標準，其中《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置分類》（GB/T 23484-2009）中明確給出四類共11條處置路線，與這些處置路線對應出臺（延用）了一系列泥質標準，見表1。

2污泥處置技術路線分析

2.1土地利用

污泥土地利用是將污泥作為肥料或土壤改良材料，用于園林、綠化或農業(yè)等場合的處置方式。這里將污泥土地利用分為三個類型：

（1）園林綠化，城鎮(zhèn)綠地系統(tǒng)或郊區(qū)林地建造和養(yǎng)護的基質材料或肥料原料；對應泥質標準GB/T 23486-2009、CJ/T 362-2011。該處理路線完整、通暢，但現實工作中最大問題是各部門間利益與責任的再分配。

（2）土壤改良，鹽堿地、沙化地和廢棄礦場的土壤改良材料；對應泥質標準GB/T 24600-2009。該處理路線完整、通暢，但現實工作中最大問題是鹽堿地、沙化地和廢棄礦場資源分布不均勻，以及改造資金無法落實。

（3）農用，農用肥料或農田土壤改良材料。對應泥質標準GB4284-1984、CJ/T309-2009。

在污泥土地利用方式中，對農用的爭議最大。行業(yè)內普遍將此類情況的發(fā)生歸結于排水管理部門“行為責任”與農業(yè)管理部門“狀態(tài)責任”之間的推諉。農業(yè)部作為農業(yè)最高主管部門，多次在部門規(guī)章中對“污泥農用”加以規(guī)范。2006年頒布的《農產品產地安全管理辦法》（中華人民共和國農業(yè)部第71號令，簡稱71號令）第二十一條規(guī)定：“任何單位和個人提供或者使用農業(yè)用水和用作肥料的城鎮(zhèn)垃圾、污泥等固體廢物，應當經過無害化處理并符合國家有關標準”；2011年發(fā)布的《農業(yè)部關于加快推進農業(yè)清潔生產的意見》（農科教發(fā)［2011］11號文件，簡稱11號文）規(guī)定：“嚴禁直接把城鎮(zhèn)垃圾、污泥直接用作肥料”；2013年發(fā)布的《近期土壤環(huán)境保護和綜合治理工作安排》（國辦發(fā)［2013］7號文件，簡稱7號文）規(guī)定：“禁止在農業(yè)生產中使用含重金屬、難降解有機污染物的污水以及未經檢驗和安全處理的污水處理廠污泥、清淤底泥、尾礦等”。對于“污泥農用”，71號令應理解為經處理并符合標準，11號文應理解為嚴禁不經處理，7號文應理解為禁止未經檢驗處理，三個文件沒有矛盾，且有關污泥農用的核心內容集中指向兩個問題：處理和檢驗，這兩個問題又有一個關鍵的聯系——標準：處理目標就是檢驗標準。目前可以指導污泥農用的標準共兩個：

（1）GB4284-1984。早在1985年發(fā)布，由農牧漁業(yè)部環(huán)境保護科研監(jiān)測所、北京農業(yè)大學負責起草，盡管起草年代久遠，但從國家標準化委員會網站查詢該標準復審確認日期：2004年10月14日；標準狀態(tài)：現行。

（2）CJ/T309-2009。2011年住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布。

以重金屬為例，將上述兩個標準對比可見：Cd、Hg、Pb、Cr、As、Ni等6項指標，行標嚴于國標；Cu、Zn、B等3項指標國標嚴于行標。主要原因在于我國土壤重金屬污染形勢發(fā)生變化，對于非植物生長必要元素需加強控制；而Cu、Zn、B為植物生長必要元素，且我國土壤缺乏現象明顯，因此適當放寬指標要求符合實際情況。

植物必須的微量元素共有7種： Fe、Cu、Zn、Mn、Mo、Cl、B，其中污泥中常見微量元素占作物體干重的百分數大致是：鋅 0.01%、硼 0.005%、銅0.001%。

將上述指標與《土壤環(huán)境質量標準（征求意見稿）》（GB 15618-2008）中第二級標準值進行分析比較（見表2）,標準值的制定是匹配合理的，因此結合土壤本底值測定與環(huán)境容量評估后，符合上述標準的污泥進行土地利用（包括農用）是有依據且安全、可行的。在對北京、上海等25座城市90座污水處理廠污泥重金屬成分匯總（見表3）可以看出，平均值基本符合A級農用污泥指標，全部符合B級農用污泥指標，體現了良好的土地利用前景。但畢竟重金屬等污染物質沒有消除，對于進入環(huán)境后遷移規(guī)律缺乏數據支撐，公眾和農業(yè)主管部門對于污泥農用的擔心并未消減。

2.2填埋

污泥填埋指采用過程措施將處理后的污泥集中堆、填、埋于場地內的安全處置方式。這里將污泥填埋分為兩個類型：

（1）在專門填埋污泥的填埋場進行填埋處置，即單獨填埋；尚無對應泥質標準，在國內僅上海等地進行過試驗性應用，目前看在中國單獨填埋不具備應用推廣條件（過去將脫水污泥利用廢棄地暫存、棄置的方式并不是單獨填埋）。

（2）在城市生活垃圾填埋場進行混合填埋（含填埋場覆蓋材料利用）；對應泥質標準GB/T 23485-2009。污泥能否進行混合填埋處置取決于兩個因素：①污泥本身的性質，主要是土力學性質，污泥與垃圾混合填埋時，要求污泥含水率＜60%且混合比例≤8%；污泥作為覆蓋土利用時，要求含水率＜45%且橫向剪切強度＞25 kN/m2(GB/T23485-2009)；②填埋后對環(huán)境產生的影響，污泥無論是與垃圾混合填埋，還是作為覆蓋土利用包括8項重金屬指標在內的污染物指標應符合GB/T23485-2009中表2限值要求。

隨著可利用土地和填埋場資源日益枯竭，混合填埋技術也僅可作為過渡時期的一種無奈選擇。

2.3建材利用

污泥建筑材料利用指將污泥作為制作建筑材料部分原料的處置方式。這里將污泥建材利用分為以下類型：①制水泥的部分原料或添加料，對應泥質標準《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置水泥熟料生產用泥質》（CJ/T 314-2009）；②制磚的部分原料，對應泥質標準《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置制磚泥質》（GB/T 25031-2010）；③制輕質骨料（陶粒等）的部分原料，尚無對應泥質標準。

對比CJ/T 314-2009與GB/T 25031-2010，后者在污染物限制方面總汞和總鉛的要求上更加嚴格，并且增加了礦物油、揮發(fā)酚、總氫化物等指標；這主要是因為相對于水泥窯，制磚工藝封閉性較差，更易造成對大氣環(huán)境的二次污染。

此外，磚及輕質骨料生產企業(yè)相對規(guī)模較小，承擔二次污染控制系統(tǒng)建造運行費用將極大影響企業(yè)的市場競爭力。水泥生產企業(yè)相對規(guī)模較大，在尾氣處理系統(tǒng)完善的基礎上，將污泥進行水泥窯協(xié)同焚燒處理是一種有效的方法，但水泥窯資源分布不均以及霧霾治理力度的不斷加大限制了該處置路線的應用前景。

2.4焚燒

污泥焚燒指利用焚燒爐將污泥完全礦化為少量灰燼的處理處置方式。這里將污泥焚燒分為三個類型：

（1）專門污泥焚燒爐焚燒；對應泥質標準GB/T24602-2009。污泥單獨焚燒經濟性取決于自身熱值， 有機固體的干基熱值Q與焚燒存在以下關系：Q＜3 340 kJ/kg，可燃燒但需輔助燃料；3 340kJ/kg≤Q＜4 180 kJ/kg，可燃燒但廢熱利用價值不大；Q≥4 180 kJ/kg，焚燒供熱、發(fā)電均可行。

中國大中型城市的城市污泥干基熱值5 844～19 303 kJ/kg（均值11 850 kJ/kg）。按照最高干基熱值19 303kJ/kg計算，折合含水率80%的收到基高位熱值為3 860 kJ/kg，低位熱值660 kJ/kg；折合含水率60%的收到基高位熱值為7 721 kJ/kg，低位熱值5 321 kJ/kg。按照均值干基熱值11 850kJ/kg計算，折合含水率60%的收到基高位熱值為4 740 kJ/kg，低位熱值2 340 kJ/kg。由此可見，污泥焚燒熱值利用經濟價值較低；理想狀態(tài)下，干基熱值高于16 450 kJ/kg，并已干化至含水率60%以下的污泥在熱值條件角度是符合焚燒處置要求的，在我國極少有污水處理廠脫水污泥符合此條件。

（2）與生活垃圾一同焚燒；尚無對應泥質標準，污染控制一般采用《生活垃圾焚燒污染控制標準》（GB 18485-2001），但對于焚燒爐大氣污染物排放限制僅規(guī)定了Hg、Cd、Pb，顯然與污泥泥質要求未完全匹配；這一問題在2014年5月16日發(fā)布的新版本GB 18485-2014中得以完善（現有系統(tǒng)2016年1月1日起實施，新建系統(tǒng)2014年7月1日起實施），并且新版標準明確了“生活污水處理設施產生的污泥”等“專用焚燒爐的污染物控制參照本標準執(zhí)行”。隨著公眾對廢棄物焚燒行為關注的加深，焚燒標準要求的提升是政府對社會訴求的積極回應（見表4），也是企業(yè)社會責任的體現，但不可避免帶來了處理成本的大幅上升，使得原本費用就高的污泥焚燒處置路線的前景更不明朗。

（3）在工業(yè)焚燒爐或火力發(fā)電廠焚燒爐中作燃料利用；尚無對應泥質標準。特別需要注意的是：目前我國污泥焚燒應用最多的恰恰是沒有相關標準支撐的火力發(fā)電廠摻燒，環(huán)評按照垃圾焚燒爐煙氣標準進行，還能享受國家相關垃圾發(fā)電補貼政策優(yōu)惠，這近似于將一座普通電廠直接轉化為垃圾焚燒廠，但污染物排放卻成倍增加，垃圾焚燒廠與普通電廠選址存在本質差異，周圍環(huán)境將面臨巨大風險，隨著垃圾焚燒新版標準的實施和其他相關法規(guī)政策的陸續(xù)出臺，這條路線難以持續(xù)。

3污泥處置方式選擇

在上述四類11條污泥處置路線中，單獨填埋、制輕質骨料、燃料利用（電廠等混燒）等三條路線尚無專門對應泥質標準，客觀存在政策風險，應被認為大范圍使用存在障礙或缺乏條件。在實際應用中，制磚、單獨焚燒兩條路線也由于經濟性和環(huán)保等很少或基本不采用，混合填埋（含覆蓋土利用）隨著垃圾填埋場資源的逐漸枯竭而頻臨淘汰，剩余5條路線：園林綠化、土壤改良、農用、制水泥、垃圾混燒，筆者認為根據環(huán)保要求的高低應采用的選擇順序如下：

（1）當泥質滿足GB 4284-1984、CJ/T309-2009各項指標要求，并且擁有足夠消納用農田時，優(yōu)先采用污泥農用處置方式。

（2）當泥質不滿足條件（1）但滿足GB/T 23486-2009、CJ/T362-2011各項指標要求，并且擁有足夠消納用綠地（或林地）時，采用污泥園林綠化處置方式。

（3）當泥質不滿足條件（1）、（2）但滿足GB/T 24600-2009各項指標要求，并且擁有足夠消納用鹽堿地、沙化地和廢棄礦場等待修復土地時，采用污泥土壤改良處置方式。

（4）當泥質不滿足條件（1）、（2）、（3），或者滿足GB/T 24600-2009各項指標要求但未擁有足夠消納用待修復土地而擁有垃圾焚燒廠時，同時混燒能夠滿足GB 18485-2014各項指標要求時，采用與垃圾混燒處置方式。

（5）當泥質不滿足條件（1）、（2），同時也不擁有足夠消納用待修復土地和垃圾焚燒廠而擁有水泥窯資源時，采用水泥窯協(xié)同處置方式；因為水泥窯資源極其有限，很多中心城市將其作為危廢、應急固廢處置資源加以保留，因此很難作為大規(guī)模污泥處置的長期手段。

當上述路線均存在障礙時，GI模式有可能為污泥處置“另辟蹊徑”。

4 GI模式

4.1 GI的概念及來源

GI是綠色基礎設施（greeninfrastructure）的縮寫，最早由美國自然保護基金和美國農業(yè)部（USDA）森林服務部門提出，旨在促使GI 成為區(qū)域和城市規(guī)劃的組成部分，以有效保護當地的自然生態(tài)系統(tǒng)。近些年，GI 在發(fā)達國家被廣泛應用于生物多樣性保護、區(qū)域和城市規(guī)劃中，其涵義也因用途不同而異，例如加拿大的GI概念是指基礎設施工程的生態(tài)化，主要是以生態(tài)化手段來改造或代替道路工程、排水、能源、洪澇災害治理以及廢物處理系統(tǒng)等問題。

4.2 GI組成與建立、運行

GI理念為污泥處置提供了一個新思路。通過區(qū)域功能規(guī)劃，將污泥處理處置限定在一個有限的區(qū)域范圍內，建立一個處于直接種植管理和實時環(huán)境監(jiān)控狀態(tài)下的土地利用處置體系，該體系理論上可以接納任何泥質的污泥并能夠穩(wěn)定經濟運行，應至少包括四個部分：

（1）污泥處理廠（TS）。

污泥處理廠是GI的樞紐，承擔著對污泥進行無害化、穩(wěn)定化處理的功能，一般應包括好氧發(fā)酵系統(tǒng)和石灰干化（應急）系統(tǒng)，有時也可包括厭氧消化處理系統(tǒng)。與污水處理廠的對應關系可以是一對一（分散處理），也可以是一對多（集中處理），好氧發(fā)酵所需的原料來源于土地利用管理區(qū)，發(fā)酵產物根據檢測指標去往土地利用管理區(qū)、土地利用監(jiān)測區(qū)、穩(wěn)定化填埋場。

（2）土地利用管理區(qū)（LM）。

土地利用管理區(qū)是GI的重要基礎，區(qū)域范圍可以涵蓋污泥處理廠和穩(wěn)定化填埋場，可以選擇城鎮(zhèn)周邊鹽漬化土地、沙荒地、貧瘠土地，面積應與污泥處理廠發(fā)酵產物消納相匹配。管理區(qū)與污泥處理廠統(tǒng)一管理，采用農場化經營；種植作物種類應充分考慮好氧發(fā)酵原料用量；管理區(qū)與污泥處理廠異地時，應充分考慮運距。土地利用管理區(qū)種植區(qū)域均應預留比對區(qū)域，并建立植物與土壤動態(tài)監(jiān)測管理制度，定期對環(huán)境影響進行專業(yè)評估。

（3）穩(wěn)定化填埋場（LF）。

穩(wěn)定化填埋場是GI的必要應急設施，主要接納嚴重超標污泥發(fā)酵產物，可以是土地利用管理區(qū)的一部分。與傳統(tǒng)垃圾填埋場不同，填埋前需進行充分穩(wěn)定化工作，填埋過程伴隨植物修復同步進行，不產生沼氣和滲瀝液。

（4）土地利用監(jiān)測區(qū)（LB）。

土地利用監(jiān)測區(qū)是土地利用管理區(qū)的延伸，但不屬于統(tǒng)一管轄范圍，對于優(yōu)于土地利用標準并且符合相關肥料標準的污泥發(fā)酵產物，可以在土地利用監(jiān)測區(qū)施用，監(jiān)測管理方法可參考土地利用管理區(qū)。典型污泥集中處理和分散處理GI結構示意圖見圖1、圖2。

土地利用管理區(qū)作為基礎，是GI推廣應用的關鍵。建立和運行土地利用管理區(qū)應包括四個步驟：

（1）劃定管理規(guī)劃區(qū)。

通過功能區(qū)規(guī)劃，將適宜區(qū)域作為LM納入土地規(guī)劃，除鹽堿地、沙化地和廢棄礦場等待修復土地外，有可能納入部分農田，需說明的是農田仍保留原有功能不變。

（2）土地風險評估。

對LM進行土地風險評估，確定環(huán)境容量和重點監(jiān)測目標，計算環(huán)境容量時應考慮污泥中有機質及營養(yǎng)成分在土壤修復中的作用。針對泥質預測如評估無法通過，調整管理區(qū)范圍或選址。

（3）按計劃開展種植和污泥消納活動。按照計劃開展土地整理、作物種植，同時消納污泥發(fā)酵產物并提供污泥發(fā)酵所需添加的輔料，整個過程采用農場化經營。

（4）日常監(jiān)測。根據計劃開展對土壤、地下水定期監(jiān)測，如遇監(jiān)測數據異常，應及時調整污泥發(fā)酵產物施用量或種植結構。

4.3GI的優(yōu)勢與特點

GI模式形成了完整的產業(yè)鏈，打通制約污泥土地利用原料和成品出路問題瓶頸。通過土地利用管理區(qū)類農場化經營和種植作物的選配（如種植桉樹、楊樹、棉花、玉米等，搭配超富積性植物），有效控制重金屬等殘留污染物影響，實現污泥的安全化資源綜合利用。此外，相對于傳統(tǒng)項目征地建設方式，GI模式靈活且易于操作：

（1）區(qū)內土地承包權未發(fā)生變化，通過土地流轉或租賃的方式將土地納入管理區(qū)統(tǒng)一管理，土地承包者仍享受流轉收益或租金，由于節(jié)省了運輸成本和消納費用，此部分收益將高于未被納入管理區(qū)的土地。通俗講：原本租地的農戶仍收租金，只是比原來要多一些。

（2）區(qū)內種植業(yè)戶仍在原有土地上開展種植活動，并在政府統(tǒng)一指導下安排種植結構，政府采購將優(yōu)先安排對管理區(qū)內產品進行集中采購，與未被納入管理區(qū)相比，保障了穩(wěn)定的收益，有效防范了經營風險。通俗講：原本種地的農戶仍然種地，只是不再承擔經營風險。

（3）政府通過全過程、全成本核算，將節(jié)省下的運輸成本和消納費用合理補貼到上述過程中，在沒有新增投入的情況下，順利解決了污泥處置問題。

（4）政府通過對管理區(qū)內土壤、地下水、作物的定期跟蹤監(jiān)測，將是污泥土地利用的環(huán)境風險納入嚴格有效的控制之中。

5結語

盡管現階段我國污泥處置面臨著技術、政策支撐條件不足的現狀，但作為工程技術人員按照客觀、科學的精神仍應秉持如下原則：①守法原則:必須尊重現行法律、法規(guī)和標準要求，嚴格對照這些要求以指導我們的行為；政策、標準若出現模糊不清的情況，應依據國家標準、行業(yè)標準、政策文件的順序采納，政策文件應遵循技術政策、技術指南的順序采納；②可持續(xù)原則：處置過程應為可持續(xù)循環(huán)過程，并且循環(huán)周期應在可接受范圍之內；③影響最小原則：作為污染治理消納工程，影響最小原則包含兩方面含義：一是達標污染物排放范圍最小，對人體影響最��；二是如監(jiān)測污染物超標排放，所造成的影響最小，且具備補救手段；④盡可能原位處置原則：污染物處置區(qū)域與產生、處理的區(qū)域應盡可能一致，防止在遷移過程中發(fā)生的二次污染。

GI模式為污泥處置提供了一條新思路。隨著觀念創(chuàng)新與基礎研究工作的不斷深入，相信我國污泥處理處置行業(yè)一定能夠走出一條適合中國特點的“治泥之路”。

本文發(fā)表于《給水排水》雜志2014年11期。