科技兴业:污泥用于城市绿地土壤的标准体系研究
发布时间: 2015年01月16日       来源:绿色上海       【字体:
张琪 崔心红


污泥用于绿地土壤


  污泥(Sewage sludge 或Biosolids)是污水处理厂对生活污水进行处理过程中产生的沉淀物质以及污水表面撇出的浮沫残渣。随着中国城市化进程的加快、污水处理率的提高,污泥产量惊人。据中华人民共和国住房和城乡建设部发布的《关于全国城镇污水处理设施2010年第四季度建设和运行情况的通报》(建城[2011]12号),截至2010年年底,全国污泥年产量近3000万吨(以含水量80%计)。上海作为国际化大都市,污泥产量也很大,截至2010年年底,污泥产量约3014 t/d(以含水量80%计)。污泥常用的处置方式有填埋、焚烧、土地利用等,英、法、美等国家污泥土地利用的比例很高,一般在40%-55%,而我国由于经济、技术等原因,污泥土地利用率很低,仍以填埋方式为主。由于污泥产量巨大,单纯的处置方式不能解决问题,必须综合考虑,统筹规划,对污染物含量少的污泥尽可能实现土地利用。

  城市绿地土壤是城市生态系统的重要组成部分,是绿化植物的生长介质和养分的供应者,是土壤微生物的栖息地和能量的来源,是城市污染物的汇集地和净化器,对城市的可持续发展有着重要意义。但长期以来对绿地土壤质量重视不够,加之城市中优良土壤资源的匮乏,很多建筑垃圾土、深层土被用于绿化。经多年来对绿地土壤质量的调查和监测显示,绿地土壤的主要障碍因子是有机质含量低、养分贫瘠、PH值高、土壤结构差,这导致植物生长困难,绿地的景观和生态功能难以发挥,要改变这一现状,必须采用富含有机质和养分的材料对绿地土壤进行改良[1-2]。

  污泥中含有丰富有机质和养分,重金属含量较少,对其进行厌氧消化或堆肥处理后,可消除异味,减少重金属活性,提高养分有效性,杀灭病原菌和寄生虫,使之达到土地利用的质量要求[3]。若能将污泥用于城市绿地中,将弥合起城市中断裂的物质能量循环链,同时避开食物链,起到改良、培肥土壤,处置部分污泥的作用,是符合循环经济发展的可行途径[4-5]。鉴于此,可根据上海污泥质量现状,结合绿地土壤改良需求,制定污泥用于城市绿地土壤的标准体系,以有效地指导污泥的土地利用。


一、国内外相关标准现状

  为推动污泥土地利用,我国制定了很多标准(表1),这些标准包括国家标准、行业标准、地方标准,有强制性标准、部分强制标准和推荐性标准,其中上海市园林科学研究所主持编制了污泥用于园林绿化的地方标准(DB31/T403-2008),参与编制了行业标准(CJ248-2007)和国家标准(GB/T23486-2009)。但总体来说表1所列标准还是污泥进入相应领域的准入标准,而且条款的内容大致相似,基本都规定了污泥的养分指标、污染指标、生物毒性指标(即发芽指数)以及各指标的检验分析方法,对污泥的施用量、施用方法等虽都有涉及,但大多只有简单的几项条款,对实际的指导作用不大,可操作性不强。

  国外关于污泥土地利用的标准中,美国、欧盟和英国的较为完善。美国标准主要是EPA 颁布执行的《污泥处置与利用标准》 ( 40CFR Part 503)。该标准于1993年2月公布, 较为全面地制定了各种相关标准,主要包含污泥土地利用标准、地表处置标准和焚烧三个子标准。各子标准包括总体要求、污染物限制、管理条例、监测频率、记录和报告制度等内容。欧盟污泥标准化工作主要是列入CEN/TC 308计划,该计划分3个工作组来完成。第1组制定污泥参数的标准规范, 包括物理参数、化学参数、生物参数3个部分。第2组制定污泥处理处置方法的指导准则, 主要内容为污泥处理处置术语、污泥土地利用、污泥稳定、污泥焚烧、填埋等。第3组研究污泥管理上的未来需求,如预测未来污泥量和提出新的污泥处理处置路线。英国的标准是污泥农用法规( Statutory Instrument 1989 No. 1263)。该标准给出了污泥用于农业时的总体要求和污染物控制要求, 详细规定了污泥施用后的注意事项、污泥施用地点的要求和相关信息的记录和保存要求等, 并规定了污泥用于农业时各类污染物的控制限值。

  通过比较,我国污泥土地利用标准与国外标准的差距主要体现在:(1)只有准入标准,缺乏具体的设计和工程技术要求;(2)需针对不同的利用方式、不同的土壤类型,制定出差异化的污泥施用年限和施用量限制;(3)缺少污泥土地利用中运输和储存的限制;(4)缺少对污泥施用进行管理、监测、报告、跟踪的制度。鉴于此,非常有必要结合我国的实际情况,构建污泥用于城市绿地土壤的标准体系,以推动污泥在城市绿地土壤中的应用。


污泥


污泥堆肥


二、构建污泥用于城市绿地土壤的标准体系建议

  标准是为了在一定范围内获得最佳秩序,经协商一致制定并由公认机构批准,共同使用和重复使用的一种规范性文件。标准体系是指为了实现某一特定的标准化目标,将有关的标准按其内在联系形成的科学的有机整体,具有目的性、协调性、层次性、系统性和发展性等特点[6]。简单来说,标准体系是一定范围内的标准按其内在联系形成的科学的有机整体。借鉴国外发达国家污泥土地利用标准体系,充分考虑我国绿地土壤质量及管理现状,标准体系可从技术标准、管理标准、工作标准等三个层次上进行构建。

  1. 技术标准

  标准体系中技术标准应包括污泥准入标准和城市绿地施用污泥的土壤质量标准。目前,我国关于污泥土地利用的标准大多属于准入标准,这些标准规定的各项指标基本能满足现有需要。城市绿地施用污泥的土壤质量标准主要应包括的技术要点有:(1)污泥施用场地的限制,如距离水源地、保护区、放牧区、生态敏感区等的安全距离等。(2)绿地土壤质量指导值,即不同类型绿地土壤的质量分级,包括养分负荷(养分含量及养分年最大输入量)、重金属负荷和有机污染物控制指标等。(3)针对不同绿地形式、不同土壤类型的污泥施用量和施用年限的计算方法,即根据土壤质量管理的目标(包括养分、重金属、有机污染物)计算出污泥施用的临界值,并取其中的最小值作为污泥安全施用阈值。

  2. 管理标准

  污泥用于城市绿地土壤的管理标准应包括运输和储存的管理标准及管理、检测、报告和跟踪制度。污泥的安全处置和施用过程中应注意其各环节的运输和储存,制定相应的管理标准,对运输工具、储存工具、储存方法、储存区域等有详细的规定,必要时还应对运输路线等进行认真的考虑。

  污泥作为一种废弃物,还应建立管理、检测、报告和跟踪制度,这主要包括三个方面:一是建立质量控制程序,即对土地利用过程中的所有步骤,从前期的计划到后期记录的保存。这包括施用前、后污泥和土壤的采样及分析,并采用控制措施以保证每项操作都符合相应的计划、标准要求及每个过程相应的职责;二是污泥土地利用后的监测,包括改良点土壤和水的监测、对生态系统的控制和管理等;三是数字的报告和跟踪,对土壤改良前后所采集和监测的数字进行整理,并定期报告给相应管理部门。

  3. 工作标准

  污泥用于城市绿地土壤的工作标准主要是对该过程中的工作内容、要求与方法等有关的重复性事物进行的规定,主要应包括污泥稳定熟化技术规程、污泥改良绿地土壤技术导则、污泥用于绿地的植物养护技术规程等。污泥稳定熟化技术规程主要针对以绿地土壤利用为目的的污泥稳定、熟化方法;用做有机肥、专类改良材料的产品标准等。

  污泥改良绿地土壤技术导则包括对施用前绿地的准备,如规划设计要求,疏松土壤,排水设施,地表径流和侵蚀的控制,盐碱地隔离层的设置及方法,表土的收集及改良等;污泥施用的方法,如施用时间、施用机具、施用中安全预防措施等;植物的栽植,如播种时间、适生植物品种和规格要求、群落配置的要求、是否进行覆盖、各种绑扎要求等。

  污泥用于绿地的植物养护技术规程应包括:污泥对不同植物的施用量、施用时间、施用频率和施用方法等;不同绿地的灌溉、排水要求;修剪、除草、绑扎要求;关键病虫害的监测、防治原则和方法等。


三、结语

  我国现行的污泥用于园林绿地土壤的标准存在诸多不足,对实践的指导性不强。应积极参考国外先进标准及国内外最新研究进展,紧密结合我国绿地土壤现状和特点,并考虑我国的经济技术条件等因素,尽快出台符合现阶段需要的污泥用于城市绿地土壤的标准体系。


参考文献

[1] 项建光、方海兰、张琪等.上海典型新建绿地的土壤质量评价[J]. 土壤,2004,36(4):424-429

[2] 张琪、方海兰、黄懿珍等.土壤阳离子交换量在上海城市土壤质量评价中的应用[J]. 土壤,2005,37(6):679-682

[3] 张琪. 污泥和矿化垃圾对土壤性状及黑麦草生长的影响[J].西北林学院学报,2011,26(5):111-115

[4] 张琪、方海兰、张善发等.污泥中氮磷在灰潮土上的淋滤特性研究[J].安全与环境学报,2005,5(3):16-19

[5] 沈烈英、王智勇、崔心红等. 上海城市污泥在滨海盐渍土绿化中的应用研究与探索[M]. 上海:上海科学技术出版社,2012

[6] 鲍仲平. 标准体系的原理和实践[M].北京:中国标准出版社,1998


  (作者:张琪,上海市园林科学研究所科研管理科高工;崔心红,上海市园林科学研究所副所长)

  

(本文由作者供图)