論我國農用污泥相關標準的制定及實踐經驗

王濤

（1.機械科學研究總院環保技術與裝備研究所，北京 100044；2.機械工業有機固廢生物處理與資源化利用工程技術研究中心，北京 100044）

前言

隨著國家循環經濟、生態文明腳步的加快，污泥土地利用被認為是最有希望獲得突破的處置方向之一。在我國污泥事業的起步階段，厭氧消化、好氧堆肥等生物處理技術占統治地位，污泥土地利用，更確切地說，污泥農用曾經是唯一的處置方向。近幾年，厭氧消化、好氧堆肥等生物技術重新被重視，土地利用也再次成為焦點，與之前不同的是，污泥農用強調“限制性”，或者干脆被園林綠化、土壤改良等替代。

我國的污泥利用起步階段實踐證明，污泥制肥農用是污泥土地利用中經濟性最好的處置路線，也是目前唯一有可能依靠市場實現自身收支平衡的技術路線，其中的經驗至今仍具有重要的借鑒意義。2017年12月4日，工業和信息化部網站刊登了《肥料分級及要求》強制性國家標準報批公示，結合標準要求及上述經驗，污泥處理行業應全面思考污泥如何進行高效、安全的農用等問題。

1 國內外污泥農用概況

1.1 國外污泥農用概況

發達國家經數十年的發展實踐，配套法律法規及標準規范較為完善，污泥處理處置技術路線也相對成熟穩定。

北美地區污泥處理處置技術路線一直以農用為主，目前美國約16 000座污水處理廠年產污泥710萬t，污泥的最終處置方式為60%農用、3%生態修復、17%填埋和20%焚燒。

歐洲最初污泥處理處置最主要的方式是填埋和土地利用。20世紀90年代以來，由于填埋土地緊張，發展了干化焚燒系統，又由于其投資與運行成本較高，同時污泥中的有害成分呈逐步減少趨勢，農用為主的土地利用比例逐年上升：以德、英、法為例，污泥農用比例已達40%、60%、60%。

日本由于土地限制，污泥處置以焚燒后建材利用為主，農用與填埋為輔。近年來，日本也開始調整原有的技術路線，更加重視污泥中生物質資源利用，污泥焚燒比例逐年降低。

1.2 我國污泥農用發展概況

我國早期建設的污水處理廠，由于產生的污泥量少，一般經簡單晾曬后直接用于農田施用，是真正意義上污泥農用的原始雛形。進入20世紀80年代后，隨著相關領域國家科研項目投入的增多，污泥農用隨著污泥堆肥工藝技術研究的深入而展開，上述研究工作雖然取得了工藝方面的初步成果，但仍停留在試驗階段，開發研制系統裝備還在探索，因此也無法進行規模化推廣。這種情況在20世紀90年代中期得以改變。1994年，我國第一座污泥堆肥工程—唐山西郊污水廠污泥堆肥車間示范項目建成并投產，其產品被制成商品肥料進入農田，也由此拉開了中國污泥堆肥農用的序幕。之后十余年間，造粒包裝生產線幾乎成為所有新建污泥堆肥項目的標配，在此基礎上注冊了多個污泥肥料生產企業以及肥料商標。

隨著環保形勢趨緊以及公眾對食品安全問題的擔憂，農業部門加強了對固體廢物進農田的監管。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部第71號令）第二十一條規定：“任何單位和個人提供或者使用農業用水和用作肥料的城鎮垃圾、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年發布的《農業部關于加快推進農業清潔生產的意見》（農科教發〔2011〕11號文件）規定：“嚴禁直接把城鎮垃圾、污泥直接用作肥料”；2013年發布的《近期土壤環境保護和綜合治理工作安排》（國辦發〔2013〕7號文件）規定：“禁止在農業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。”上述措施指出污泥中有害成分的危害性不容忽視，同時提示“符合國家有關標準”是污泥農用重啟的前提。

總體上，污泥的資源性得到社會的認可，但對污泥中的污染物可能造成危害性的未知是限制污泥農用的最大障礙。通過制定合理、可行、可操作的標準可以解決這個問題。

2 污泥農用相關標準分析

2.1 發展歷程

污泥農用標準按照角度不同分為兩個體系。

（1）原料角度

我國的污泥農用標準始制定于1984年，由當時的國務院環境保護領導小組提出，原農牧漁業部環境保護科研監測所、中國農業大學編制的《農用污泥中污染物控制標準》 （GB 4284—84），第一次從污染物控制角度對污泥中9種重金屬、2種有機污染物指標提出了限值要求，上述指標也成為后來編制污泥標準的基礎依據。

2009年住房和城鄉建設部發布實施《城鎮污水處理廠污泥處置 農用標準》（CJ/T 309—2009），對8種重金屬、3種有機污染物指標提出了限值要求，并加入了養分指標；同年3月，在該基礎上編制的國家標準（征求意見稿）發布，但時至今日仍未獲批準（2007～2009年，住房和城鄉建設部先后發布實施了8項污泥處理處置相關行業標準，其中7項獲批轉化為國家標準）。

2018年5月14日，國家市場監管總局、國標委聯合發布了在上述標準基礎上修改而成的《農用污泥污染物控制標準》（GB 4284—2018），同樣對8種重金屬、3種有機污染物指標提出了限值要求，較CJ/T 309-2009更加嚴格。

（2）產品角度

2002年，原農業部組織全國農業技術推廣中心、南京農業大學等單位編制了《有機肥料》（NY 525）標準，主要規定有機肥料的技術指標（養分指標），在污染物控制指標方面引用了《城鎮垃圾農用控制標準》（GB 8172—87）；2011、2012年的2個修訂版本則不再引用，改為直接規定5項重金屬指標限值，較2002版更加嚴格。

與NY 525類似，2002年原農業部組織編制了《有機-無機復混肥料》（GB 18877）標準，在污染物控制指標方面引用了GB 8172標準，2009修訂版改為直接規定5項重金屬指標限值，要求也與NY 525—2012相同。

從上述內容可看出，產品、原料體系長期不接口，污泥“限制性”標準長期不統一，是污泥農用被限制的根本原因。2017年12月4日，工業和信息化部網站刊登了《肥料分級及要求》強制性國家標準報批公示，為上述矛盾的終結帶來“曙光”。新標準將肥料分為三個等級：生態級肥料、農田級肥料、園林級肥料，其中園林級肥料明確“可使用固體廢物作為原料”，并詳細規定了污染物指標體系，為“限制性”提供了可操作依據。

2.2 標準限值

污泥農用的風險在于其中所含的污染物，《肥料分級及要求》規定：農田級肥料和生態級肥料中有害物質限量“應符合表1中的要求，同時還應符合相應的國家標準、行業標準要求”，表1規定了11項重金屬指標，相對于之前的相關污泥及肥料標準，增加了鈷、硒、釩、銻、鉈等指標，取消了銅、鋅、硼等指標；表1規定了8項有機污染物指標，相對于之前的標準內容增加了氟化物（水溶性氟）、縮二脲、三氯乙醛、鄰苯二甲酸酯類總量、抗生素總量、三聚氰胺，而石油烴總量代替礦物油，多環芳烴總量由于包含苯并〔a〕芘而不再單獨設指標限值。

表1 污泥農用相關標準污染物限值指標對比一覽表

通過與《肥料分級及要求》對比，現行指標限值是合理的，甚至是偏嚴格的；《城鎮污水處理廠污泥處置》（CJ/T 309—2009）中“A級污泥”與《農用污泥污染物控制標準》（GB 4284—2018）中酸性土壤條件下污泥泥質中，除總鉛外，均已達到“農田級”肥料標準，總鎘、總鎳指標甚至達到“生態級”肥料標準。但現行指標仍存在空白，多種重金屬與多數有機污染物指標并未納入指標體系。

2.3 好氧堆肥工藝對標準限值的影響

通過好氧堆肥處理的污泥，一般需添加調理劑（也稱輔料、干料等）以調節初始含水率與孔隙率，客觀上對于最終堆肥產物各項化學指標起到調節稀釋作用，一般調理劑所含污染物指標遠低于污泥標準中相應指標，因此污泥原料對應肥料成品各項污染物指標存在放寬的空間，可稱之為“堆肥工藝污染物限值理論冗余系數”（簡稱冗余系數）。假設調理劑所含污染物指標忽略不計，調理劑含水率為20%，污泥含水率為80%，冗余系數則如表2所示。

表2 堆肥工藝污染物限值理論冗余系數

例如：當脫水污泥 : 調理劑（質量比）=4 : 0.7時，即調理劑添加比例約為17.5%時，冗余系數為1.7。也就是當污泥污染物單項指標符合標準值70%以下時，堆肥產物理論上可以符合標準要求。

3 我國污泥農用實踐

3.1 污泥農用實踐概述

我國在污泥農用初期進行了大量的污泥農用試驗，其中唐山、北京兩個地區的實踐過程完整，保留的試驗數據詳實，堪稱中國早期污泥農用的典范。

（1）唐山市污泥農用實踐

1993年，原機械部機械工業環保技術研究所承擔“八五”國家重點企業技術開發項目“污泥堆肥成套設備”（課題編號：KF-91-10-01/02）課題研究工作[1]。1994年，唐山西郊污水處理廠污泥堆肥車間建成并投入運行[2]。1998～1999年，在“九五”國家重點科技攻關計劃項目“污泥快速制肥成套設備”（專題編號：96-909-02-03）課題資金的支持下，對原有污泥堆肥車間進行了優化改造，形成了15t/d（含水率75%）的脫水污泥處理能力[3]。

唐山西郊污水處理廠于1998年9月成立了唐山市田寶復混肥廠，于次年獲得原國家工商總局“冀唐高效復混肥”肥料商標注冊，之后在唐山及周邊地區開展污泥肥料推廣應用工作。先后利用污泥堆肥產品在小麥、玉米、水稻、蔬菜、土豆等農作物田間對6種配方的污泥復混肥料進行了肥效實驗，其中：在正定縣朱夫屯村國家農業示范區進行了冬小麥農田實驗，在唐山市豐南縣錢營鎮李亳子村、灤縣興隆莊鄉四村以及豐潤、遷安等地進行了小麥、玉米、土豆等農田實驗。

2006年，隨著唐山西郊污水處理二廠的投入使用，唐山西郊污水處理廠停產，但污泥堆肥車間繼續保持運行狀態，處理唐山西郊污水處理二廠部分脫水污泥。2009年9月，中科院南京土壤所對唐山項目污泥農用土壤與作物情況進行了跟蹤調研。一直到2012年，隨著唐山西郊污水廠改擴建工程立項建設以及唐山市城市污泥無害化處置工程全面投入使用，連續運行18年的唐山西郊污水處理廠污泥堆肥車間予以拆除。

（2）北京市污泥農用實踐

北京市環境保護科學研究院承擔北京市科委項目“城市污水污泥生產（有機）復合肥示范工程研究”（課題編號：951650500），研制開發了臥式旋轉倉堆肥設備，并于1998年在密云污水廠建成運行了污泥堆肥系統[4]。課題組在大興龐各莊污泥轉運站內進行了冬小麥（京冬八號）試驗，在北京市農科院溫室進行了油菜和玉米苗期盆栽施肥試驗。

1999年，原國家計劃委員會向原國家機械工業局下發“國家計劃委員會關于機械科學研究院50萬t/d污水處理廠污泥無害化高技術產業化示范工程建設項目可行性研究報告的批復”（特急計高技〔1999〕2029號文件），批復“建設日處理污泥150t、年產5.4萬t有機復合肥的污泥制肥示范廠；建設年產20套污泥制取有機肥料及土壤改良劑成套設備的示范工程”。機械科學研究院與北京排水集團合作，在北京龐各莊建設了污泥堆肥示范項目，即北京龐各莊污泥消納廠前身。項目2001年取得原國家工商總局“漢新源”農業肥料商標注冊，2002年正式投產運行，2003年取得北京市農業局肥料臨時登記證〔京農肥臨字（03）102、148號〕，其間進行了大量污泥肥料農田應用試驗。

3.2 肥效方面的數據

1997～2009年，唐山、北京兩地污泥農用實踐中，記錄并留存了大量與作物、肥效相關的試驗及監測數據（表3、表4），其中作物種類涉及小麥、玉米、水稻等大田作物，以及西瓜、黃瓜、辣椒、蘋果等經濟作物；地域涉及唐山（豐南、灤縣、玉田）[5]、北京龐各莊[6]、石家莊（正定）[7]等地。

表3 部分大田作物污泥農用試驗效果匯總

表4 部分經濟作物（玉田縣）污泥農用試驗效果匯總

3.3 污染物方面的數據

1997年至2009年，唐山、北京兩地污泥農用實踐中，記錄并留存了大量污泥肥料產品、污染物指標相關的試驗及監測數據，品牌涉及漢新源（北京）[8]和田寶（唐山）[9]，見表5。

2002年12月，唐山市衛生防疫監測站對上述實驗田的土壤進行了重金屬跟蹤調研，出具了《唐山施用污泥（堆肥）土壤重金屬測試報告》，對連續施用唐山西郊污水廠污泥有機肥的玉米地（4年）、小麥地（4年）、棉花地（3年）、麥芥蔥（1年）位于0～20cm和20～40cm深度的土壤進行了重金屬含量跟蹤調查，結果見表6。

2009年9月，中科院南京土壤所對唐山市灤縣南園子村連續施用污泥有機肥3年的花生地及唐山市玉田縣梁莊子村連續施用污泥有機肥9年的姜地進行了土壤及植物重金屬含量跟蹤調查，結果見表7、表8、表9。

從表6～表8的數據可看出，上述污泥農用實踐取得了良好的效果，為污泥土地利用技術的進步與標準制定提供了重要借鑒。但也存在數據較分散、未保留長期定位試驗等問題，無法為風險評價提供系統性的依據。

4 污泥農用的制約與建議

4.1 相關標準、政策出臺過多、過密

現行相關標準出臺過多，造成目前無所適從的局面，直接導致污泥農用的停滯狀態[10]。建議合并減少現行標準，同時減少部門政策文件出臺的數量，以保障標準的連貫性和權威性。

4.2 標準指標銜接及堆肥工藝影響

如短期內無法合并相關標準，建議遵循《肥料分級及要求》標準調整指標體系架構，完善指標體系，特別是重金屬指標與有機污染物指標。并將“堆肥工藝污染物限值理論冗余系數”納入標準。

表5 肥料產品中污染物指標 （單位：mg/kg）

表6 2002年唐山污泥農用土壤重金屬濃度 （單位：mg/kg）

表7 2009年唐山污泥農用土壤上植物（花生）重金屬濃度 （單位：mg/kg）

表8 2009年唐山污泥農用土壤上植物（姜）重金屬濃度 （單位：mg/kg）

表9 2009年唐山污泥農用土壤重金屬濃度 （單位：mg/kg）

4.3 地方標準亟待出臺

結合各地土壤實際情況，圍繞國家、行業標準制定出臺符合自身條件的、具有可操作性的土地利用技術標準規范，包括農田利用技術標準規范。

4.4 開展長期定位實驗

在有條件的地區建立并先期開展污泥農用長期定位實驗，為制定標準提供基礎數據，更重要的是對污泥農用風險起到先期預警的作用。

4.5 完善污泥處理與處置產業鏈結構

處理處置設施應同步考慮、同步規劃、同步建設，將消納土地納入處理項目統一管理[11]，實現責任主體的統一，是徹底解決污泥農用問題的最終出路。

5 結語

2018年6月28日，生態環境部發布了《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618—2018），以及先前發布的《農用污泥污染物控制標準》（GB 4284—2018），為有機固廢土地利用提供了重要依據。隨著強制性國家標準《肥料分級及要求》的公布，通過制定合理、可行、可操作的標準，并隨著科學技術的發展與模式的創新，可以解決污泥農用的問題。