三峡库区城镇污水厂污泥土地利用可行性研究

尹 浩 檀立朝

1 三峡库区城镇污水厂污泥处理处置现状及问题

随着我国城镇污水厂建设力度加大，近年来污泥产量也急剧增加，其处理处置已成为我国目前及将来主要环境问题之一［1］。在三峡库区，随着县级以上城市基本上都已建或正在建设污水处理厂，污泥排放出路问题日益突出，已经受到政府、专家、企业及城镇居民的高度关注。截止到2005年，三峡库区已建成县级以上城市污水处理厂的污水处理总规模约135.25万m3/d，日产污泥量(80%含水率)约1 185.33 t/d，预计到2015年，污水处理总规模和污泥产量将分别达到361.5万 m3/d和3 514.7 t/d［2］。污泥能否得到科学合理的处理处置，不仅关系到三峡库区水环境的安全，而且也直接影响到城镇污水厂环境保护效应的充分发挥。

目前，三峡库区城镇污水厂污泥主要通过以下两种方式进行处理处置:1)消化、脱水后利用或填埋;2)生污泥直接脱水然后运至垃圾填埋场或少量利用。据对实际运行效果的调研，发现现有方式存在多种问题，主要是污泥处理过于简易，污泥中所含有的大量有机物没有得到无害化和稳定化处理，危害环境的物质又回归于环境，造成二次污染;脱水污泥含水率高，大大加重了垃圾填埋场的正常运行;污泥中的有用物质等未得到有效的回收，浪费资源。目前全球各国城市污水厂污泥的处理方式主要包括浓缩、脱水、消化、调理和干化等，城市污水厂污泥的处置一般包括土地利用、土地填埋、焚烧、材料化利用和排海等，其中排海近年来在很多国家已被禁止(如欧盟1998年年底开始禁止污泥排海)［3］。三峡库区污水处理厂污泥处理处置方式不尽理想，有必要开发新的污泥处理处置工艺实现无害化、减量化、资源化的目的。

2 三峡库区城镇污水厂污泥特性分析

据有关研究［4］，三峡库区城镇污水厂污泥的有机质含量接近或超过50%，绝大多数重金属含量大大低于我国《城镇污水处理厂污染物排放标准(18918-2002)》中要求的限值，其中有个别污水厂Cu(铜)、Zn(锌)超标，但不太严重，基本上能较好地满足重庆市园林用土的理化指标和园林栽培土的需求。

据有关报道［2］，三峡库区各污水厂污泥中重金属含量基本相似，个别种类的重金属含量较高。其中长寿、涪陵、丰都三个库区污水厂污泥中锌的含量都比较高，如丰都污水厂达到502 mg/kg。

3 三峡库区土地特性分析

据有关研究［5］，土壤是由无机物和有机物组成的。同时，从形态上来说，土壤也是由固体、液体和气体三种成分组成，土壤的这三种成分的比例不同，表现为土壤的透水性、保水性、通气性以及保肥能力也不相同。土壤的性质可以分为物理的性质、化学的性质和微生物的性质，这些性质和土壤的各种肥力特性有关，见表1。

表1 土壤肥力与土壤性质的关系

土壤肥力的保持与提高的基本原则是用地与养地相结合、防止肥力衰退与土壤治理相结合。具体措施包括:增施有机肥料、种植绿肥和合理施用化肥。对于某些低产土壤(酸性土壤、碱土和盐土)要借助化学改良剂和灌溉施肥等手段进行改良，消除障碍因素，以提高肥力水平。

三峡库区土地资源类型较多，适于各种植物的栽培与种植，全区以紫色土为主占78.7%，是主要的农用和果园用土。据研究［6］，紫色有效养分低，有机质含量较低，一般为1.78%，与有机质相关的全N，P含量低，K含量较高。紫色土的有效微量元素中，Fe，Mn的含量丰富，B，Zn，Mn的含量低，Cu的含量中等。紫色土是水土流失最严重的土壤之一。库区耕地以旱地为主，坡耕地比重大，但库区内山高坡陡，径流系数较高，地表水流量较大，加之不合理的人为耕垦，土壤受到侵蚀并逐渐退化，水土流失日益严重［7］，导致土壤薄层化、肥力下降、有机质和 N，P，K养分流失严重;土壤质地砂化和石质化，使得后备宜农资源短缺［8］。有研究表明，在最近20多年，三峡库区农地和菜地的石灰性紫色土减少，酸性和强酸性紫色土明显增加，导致土壤交换性酸和交换性铝上升，呈现出酸化程度日趋加深的趋势［9］，不仅给农业生产带来严重影响，同时也给库区水体的酸化埋下较大的隐患，加之三峡库区腹地土壤有缺锌的现象［10］，因此，三峡库区污泥的土地利用具有较高的必要性。

4 三峡库区城镇污水厂污泥土地利用的可行性分析

所谓污泥的土地利用，是指将污泥或污泥产品施用于土壤以改良土壤的肥力，主要有农用、林地和园林绿化利用及土壤修复等方式［11］。随着全球范围内可用土地填埋容量的减小、排海方式的禁止以及环境标准日益严格，污泥土地利用近年来已经越来越成为欧洲、美国等发达国家污水污泥处理处置的主要方式［3］。

如前所述，三峡库区污泥的有机质含量约占50%，污泥中的有机质和氮、磷元素等营养物质有助于库区紫色土中有机质和N，P等养分的补充，降低土壤的容重，增加孔隙度，改善土壤的退化、侵蚀以及薄层化，促进土壤肥力的提高和恢复。目前土地利用的污泥通常采用堆肥处理，针对库区内交换性酸和交换性铝上升而呈现土壤酸化的现状，可在污泥堆肥中加入草木灰等碱性的添加剂，以调整污泥的成分，中和酸性物质，改善库区土质酸化程度。库区污泥中高浓度的锌，能补充库区腹地土壤锌的缺乏。

污泥中含大量的有机质等，土地利用能改善土壤的性质，如对于土壤结构(如孔隙度，团粒稳定性)、土壤的水力学性质(如持水性、水分稳定性)、土壤的化学性质(如吸附性、代换性、缓冲性)，以及土壤的生物学性质等都可能产生良好的影响［11］。且其中的营养物质能提高土壤的肥效，明显地增加土壤N，P等养分，促进各种植物的生长。施用污泥可以促进小麦植株生长发育，提高产量，且污泥对小麦的增产效果明显优于化肥［12］;可有效地促进退化森林生态系统中的树木的生长发育，如增加株高和地径，对林中的灌草层植被也有促进和改善［13］。

三峡库区是传统农业区，化肥是农田养分的主要来源。随着库区水土的自然流失和农业的不断发展，土壤所需要的养分不断递增，施用量也逐年增加。如果施用经过处理的库区污泥制肥，不仅可以明显降低制肥成本，还可以实现污泥的资源化利用而提高土壤肥力，促进植物生长，提高农作物产量，修复退化森林系统，并解决其处置出路及二次污染问题。

综上，三峡库区污泥的土地利用有助于三峡库区改善目前土壤土质的不良现状，弥补土壤中缺乏的元素，促进农作物的较好的生长，同时资源化的利用较好的解决了污泥的处置出路问题。这对农业生产和环境保护，更重要的是对城市污水处理行业的快速、健康发展具有重大意义。因此，三峡库区污泥的土地利用是必然的，也是必要的。

5 结语

三峡库区城镇污水厂污泥的土地利用能实现污泥的资源化价值，保护库区的生态环境;但是污泥施用于土壤也存在一定的风险。库区的污泥土地利用不可简单的效仿其他城市，因为，一方面，污泥特性受污水和当地排水系统及污水处理工艺的影响，具有较强的地域性特点;另一方面，污水污泥土地利用的具体条件(如土壤类别和特性等)也具有很显著的地域性特点。因此，对于三峡库区内污泥的土地利用，有必要结合三峡库区污泥的特性与三峡库区土壤的类型和特性进行实验研究，探索三峡库区污泥土地利用的生物促进效用、污染物质与土壤的结合及迁移转化机理和环境影响等，提出三峡库区未来城镇污水厂污泥处理及改性的对策，促进三峡库区城镇污水厂污泥的处理处置及资源化利用。

［1］ 杭世珺，陈吉宁，郑兴灿，等.污泥处理处置的认识误区与控制对策［A］.2004年国际污泥无害化经验交流会论文集［C］.2004.

［2］ 重庆市政管理委员会，重庆大学.重庆市城镇污水处理厂污泥处理处置专项规划(送审稿)［R］.2006:12.

［3］ 张建频.上海市城市污泥处理与处置方法探讨［A］.中国土木工程学会排水委员会论文集［C］.2003:82-83.

［4］ 丁文川，郝以琼，汤子华.重庆市城市污水厂污泥的处理与处置［J］.重庆环境科学，2000，22(2):14-17.

［5］ 中国科学院南京土壤研究所.土壤的性质［EB/OL］.http://www.doc88.com.

［6］ 邓白罗.紫色土的特性、改良措施及经济林栽培技术［J］.经济林研究，2004，22(4):23-27.

［7］ 钟 冰，唐治诚.三峡库区水土流失及其防治［J］.水土保持研究，2001，8(2):147-149.

［8］ 伍黎芝，陈育林.三峡库区土地资源可持续利用［A］.湖北省土地学会成立二十周年论文集［C］.2000:104-108.

［9］ 李士杏，王定勇.重庆地区20年间紫色土酸化研究［J］.重庆师范大学学报，2005，2(1):70-73.

［10］ 常 青，殷中意.重庆市郊土壤中锌的调查分析［J］.重庆工商大学学报，2004，21(3):226-227.

［11］ 张增强，殷宪强.污泥土地利用对环境的影响［J］.农业环境科学学报，2004，23(6):1182-1187.

［12］ 陈同斌，李艳霞，金 燕，等.城市污泥混合肥的肥效及其对小麦重金属吸收的影响［J］.生态学报，2002，22(5):643-648.

［13］ 李贵宝，尹澄清，林永标，等.城市污泥对退化森林生态系统土壤的人工熟化研究［J］.应用生态学报，2002，13(2):159-162.