長期以來,德國關(guān)于市政污泥農(nóng)用的爭論從未停止過,以前反對農(nóng)用的原因是重金屬超標(biāo),而近年來矛頭直指有機(jī)污染物質(zhì),其中主要即指藥物和化妝品物質(zhì)(PPCPs)。 作為上篇污泥干化市場的發(fā)展思考探討的小插曲,本文目錄如下: 1. PPCPs:延年益壽+永駐青春的必需品PPCPs(pharmaceuticals and personal care products)是藥物和個(gè)人護(hù)理品的英文縮寫,其種類繁多,其中藥物包括抗生素類、血壓、血脂和血糖調(diào)節(jié)劑類、避孕藥、抗抑郁類、抗癲癇類、抗癌藥、興奮劑和造影劑等,個(gè)人護(hù)理品類有防曬霜、防腐劑、塑化劑、麝香類物質(zhì)、合成面膜等。 隨著環(huán)境痕量物質(zhì)分析檢測技術(shù)的提高(PPCPs濃度低且種類多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜差異大,檢測分析難度大)和人們環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng),PPCPs作為一種新型的痕量污染物引起了廣泛關(guān)注。 多個(gè)國家的調(diào)查顯示,污水處理廠和自然水體中均檢測出 PPCPs,濃度范圍受不同國家的生活、用藥習(xí)慣、化合物自身性質(zhì)、環(huán)境溫度、降雨、光照和污水處理工藝等的影響。 2. PPCPs軌跡:像金針菇一樣,直進(jìn)直出人類使用護(hù)理品的洗漱和沐浴污水、尿液及糞便(藥物未完全吸收)、醫(yī)院及制藥等工業(yè)廢水、養(yǎng)殖業(yè)等農(nóng)業(yè)廢水排放最終均通過市政管網(wǎng)進(jìn)入到了市政污水處理廠。 然而,由于PPCPs 大部分為人工化學(xué)合成物質(zhì),其化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、難以生物降解,所以, 進(jìn)入污水處理廠的 PPCPs 除少量通過逸散、光降解等方式釋放大氣外,大部分 PPCPs 要么隨出水直接進(jìn)入環(huán)境,要么被吸附于活性污泥表面。 除非污水廠上馬高級(jí)氧化或膜處理等深度處理手段,否則,PPCPs就像金針菇一樣,怎么進(jìn),怎么出,see u tomorrow。 活性污泥在這個(gè)過程中,除了少量的降解,更多的像是起到了一個(gè)PPCPs在尾水(即達(dá)標(biāo)排出水,也叫再生水)和剩余污泥中的分配作用。郝曉地等研究結(jié)果顯示,活性污泥的吸附去除率約為20%-30%,也就是說,PPCPs進(jìn)入污水處理廠后,大約70%又隨著尾水外排,進(jìn)入到了自然界,25%留在了污泥中。事實(shí)上,目前不同國家的研究均發(fā)現(xiàn),污水廠排放口下游的絕大部分 PPCPs 濃度比河流的背景值有大幅度的升高,即與污水廠尾水的排放直接相關(guān)。 考慮到PPCPs是在濃度太低,在尾水中PPCPs為ng/L~ug/L級(jí)別,污泥中為ug/kg-mg/kg級(jí)別,要是就這樣回到自然界,考慮大自然的稀釋、降解等影響,PPCPs短期內(nèi)不會(huì)直接影響到人類生存本身,因而也掀不起太大的波瀾。 3. 因?yàn)榛赜茫破鸩?,風(fēng)險(xiǎn)未定,迷霧重重但是,近些年受制于水資源短缺及土壤質(zhì)量下降等因素而采取的尾水灌溉、污泥堆肥后進(jìn)入農(nóng)田則為PPCPs直接進(jìn)入食物鏈提供了直接通道。 3.1. 尾水灌溉:以色列超過淡水灌溉,加拿大太陽魚壽命減短尾水方面,以將滴管技術(shù)發(fā)揚(yáng)到極致的以色列為代表,近年一直大力發(fā)展尾水回灌農(nóng)田。從2012年起,以色列中水回用灌溉即開始超過原生淡水灌溉。 一旦尾水中的PPCPs進(jìn)入農(nóng)田,就會(huì)經(jīng)過吸附/解吸,遷移,降解/變形,吸收等階段進(jìn)入植物,最終通過食物鏈在人體內(nèi)累積,農(nóng)作物的吸收及累積可能使人類暴露在PPCPs的危害中。事實(shí)上,自2009年以來,開始有越來越多的研究記錄了植物吸收PPCPs案例報(bào)道。 3.2. 污泥農(nóng)用:Biosolid的美好設(shè)想,PPCPs的影響較?。?/strong>污泥方面,由于污泥中有機(jī)質(zhì)含量高,可改善土壤肥力及孔隙結(jié)構(gòu),同時(shí)實(shí)現(xiàn)有機(jī)質(zhì)的自然循環(huán),因此污泥農(nóng)田回用一直是一個(gè)很美好的想法。人們?yōu)榇颂匾馓岢隽松锕腆w(Biosolid)這個(gè)概念,用來表示經(jīng)過穩(wěn)定化之后的市政污泥,以彰顯其巨大的利用價(jià)值,從而將一般污泥從概念上進(jìn)行區(qū)分。 但值得一提的是,根據(jù)Ben等針對CBZ(PPCPs的一種)在生菜中的研究,相比尾水灌溉而言(溶解相+連續(xù)灌溉模式),污泥農(nóng)用帶來的影響明顯較小(這與PPCP在污泥中的存在形態(tài)、階段性的加入農(nóng)田的方式以及污泥一定程度還可吸附部分PPCPs等有關(guān))。 但顯然,這并不意味著污泥可以農(nóng)用! 3.3. 達(dá)摩克里斯之劍:S-P-R傳遞鏈實(shí)錘,長期真實(shí)暴露風(fēng)險(xiǎn)待定盡管檢出量非常小,其最終影響目前在科學(xué)界仍有爭論,但如果考慮長期作用以及多種PPCPs物質(zhì)的綜合作用影響,尤其是在當(dāng)前缺乏針對PPCPs的基礎(chǔ)研究(PPCPs最大的挑戰(zhàn)來源于其種類繁多,性質(zhì)差異大,代謝產(chǎn)物多樣)及尾水灌溉和污泥農(nóng)用中田野尺度的一手調(diào)查研究背景下,人類長期暴露于PPCPs混合物質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)就無法確定,這猶如達(dá)摩克里斯之劍,高懸頭頂! 在這種背景下,經(jīng)過多年修訂,2017年德國污水處理廠污泥法(AbfKl?rV)正式生效, 規(guī)定在過渡期(12年或15年)之后,所有規(guī)模超過5萬人口當(dāng)量的污水廠都必須從污泥中進(jìn)行磷回收,同時(shí)禁止污泥土地利用。 在厭氧發(fā)酵的故鄉(xiāng),傳出禁止土地利用的消息,自然值得細(xì)品。 4. 未來多管齊下:基礎(chǔ)研究+源頭治理+農(nóng)用管制未來,PPCPs 將主要從如下方面開展工作: 1)PPCPs規(guī)律的基礎(chǔ)研究。建立數(shù)據(jù)庫,制定風(fēng)險(xiǎn)最大的PPCP是短名單,從跟蹤研究短名單開始。研究遷移、轉(zhuǎn)化、吸收、生物降解等環(huán)境行為,以及 PPCPs對土壤生物和人類的生態(tài)毒性效應(yīng)。 2)污水廠的源頭治理。為應(yīng)對污水廠有效去除 PPCPs 的要求,強(qiáng)化現(xiàn)有處理工藝的效能或深度處理或三級(jí)處理工藝非常必要。從源頭消除。例如目前最新的概念水廠已將這類因素考慮進(jìn)去,設(shè)計(jì)方面兼顧宏量污染物與新興微量污染物的協(xié)同去除。 在污水廠的深度處理或三級(jí)處理環(huán)節(jié)研究或開發(fā)能大規(guī)模應(yīng)用、經(jīng)濟(jì)、高效的 PPCPs 類去除技術(shù),將活性污泥法和 O3 /H2O2、UV / H2O2 等高級(jí)氧化工藝組合,可達(dá)到較理想的處理效果,需進(jìn)一步開發(fā)新型催化或吸附材料、高級(jí)氧化與生物氧化相結(jié)合的新型組合技術(shù)等。 3)污泥農(nóng)用的管制。設(shè)置PPCPs風(fēng)險(xiǎn)控制標(biāo)準(zhǔn),或?qū)⑽勰嗤恋乩梅绞睫D(zhuǎn)為園林綠化或非農(nóng)作物的灌溉,如棉花等,或直接禁止大中城市的污泥土地等。 盡管當(dāng)前我國污泥農(nóng)用尚未考慮PPCPs上,但作為全球PPCPs最嚴(yán)重國家,疊加今年我國土壤修復(fù)等政策大背景,可以預(yù)見從德國的一聲炮響將快速傳導(dǎo)至我國,對未來我國PPCPs政策產(chǎn)生明顯的影響。本文希望由此提供一個(gè)引子,供大家探討污泥還田的當(dāng)下困境及未來發(fā)展。 參考文獻(xiàn) N. H. Tran, M. Reinhard and K. Y.-H. Gin,Occurrence and Fate of Emerging Contaminants in Municipal Wastewater TreatmentPlants from Different Geographical Regionsa Review, Water Res., 2017, 133,182–207. https:///7-cosmetic-ingredients-that-are-bad-for-the-environment/ 汪琪, 張夢佳, 陳洪斌. 水環(huán)境中藥物類 PPCPs 的賦存及處理技術(shù)進(jìn)展[J]. 凈水技術(shù), 2020, 39(1):43-51. 郝曉地, 楊文宇, 曹達(dá)啟. 剩余污泥中PPCPs量化評(píng)價(jià)方法研究[J].中國給水排水, 2019(16). 許國棟等中國污水概念廠正式開工,水質(zhì)永續(xù)將夢想成真。給水排水,2018 |
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