全 文 ：论城市污泥农用资源化与可持续发展 3
莫测辉　吴启堂 3 3 　蔡全英　李桂荣　蒋成爱　(华南农业大学资源环境学院 ,广州 510642)
【摘要】　根据可持续发展观的基本思想 ,在对城市污泥的特征、处理现状及其对农业和城市发展的影响进行分
析的基础上 ,认为城市污泥的农用资源化对于城市和农业的可持续发展具有重要意义和紧迫性 ,也是未来城市
污泥处置的根本出路 ,关键在于控制污泥中毒性污染物的含量 ,科学合理地施用.
关键词 　城市污泥 　资源与环境 　城市和农业可持续发展
Utilization of municipal sludge in agriculture and sustainable development. MO Cehui , WU Qitang , CAI Quanying ,
L I Guirong and J IAN G Chengai ( College of Resources and Envi ronment , South China A gricultural U niversity ,
Guangz hou 510642) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2000 ,11 (1) :157～160.
Based on the ideas of sustainable development , this paper analyzed the features and disposal situations of municipal
sludge and its influence on agricultural and urban development . It is suggested that the land application of municipal
sludge is significant and urgent for urban and agricultural sustainable development . Land application of sludge will also
be basic outlet for sludge disposal in the future. The key of land application of sludge lies in controlling the content of
toxic pollutants in sludge and utilizing sludge scientifically.
Key words 　Municipal sludge , Resource and environment , Urban and agricultural sustainable development .
　　3 国家自然科学基金 (39870435) 、广东省自然科学基金 (970011) 、
广东省环保科技研究开发研究基金 (粤环 1997 - 16) 、美国 Rockefeller 基
金资助.
　　3 3 通讯联系人.
　　1999 - 06 - 28 收稿 ,1999 - 10 - 11 接受.
1 　引 　　言
可持续发展是新的发展观 ,是对传统发展模式的
深刻反思和创新 ,它有两个鲜明特征 :一是发展的可持
续性 ,即发展应能持续满足当代人和后代人的需要 ,达
到两者利益的统一 ;二是发展的协调性 ,即经济和社会
的发展必须充分考虑资源和环境的承载力 ,追求社会、
经济与资源、环境的协调发展. 可持续发展的核心是发
展 ,其内涵既包括经济的发展 ,也包括社会的发展 ,同
时要维持良好的生态环境. 本文根据可持续发展观的
基本思想 ,对城市污泥的特征、处理现状、存在问题及
其对农业和城市发展的影响进行分析 ,以探讨未来城
市污泥处置的根本出路问题.
2 　城市污泥的特征
2. 1 　数量巨大 ,增长迅速
城市污水集中生化处理是国内外的发展趋势. 目
前我国许多大、中城市都有污水处理厂 ,对防止日益严
重的环境污染起了重要作用. 但污水在净化处理过程
中又产生大量的沉积物 ,即城市污泥 (简称污泥) . 污泥
不仅产量巨大 (污水的 3 %左右) ,而且增长迅速. 1990
年全国有污水处理厂 78 座 ,污水处理率仅为 2. 9 % ,
每年排放污泥 (脱水)约 300～500 万吨.“全国 2000 年
环境保护规划纲要”要求污水的处理率达到 20～
30 %. 广东省广州、深圳、珠海、佛山等市共有污水处理
厂 10 座 ,污水处理率 10 %左右 ,日产污泥 (脱水) 约
600 吨左右. 目前正在实施的“碧水工程计划”,要求全
省到 2005 年建成 52 座城市污水处理厂 ,日处理污水
610 万吨 ,污水处理率将提高到 40 %. 因此 ,无论是广
东省还是全国 ,近期内城市污泥的排放量将翻数番 ,数
量巨大.
2. 2 　含有多种污染物
2. 2. 1 重金属 　城市污泥中的重金属种类繁多 ,主要
有 Cu、Pb、Zn、Ni、Cr、Hg、Cd 等 ,是污泥资源化利用的
最主要障碍. 各地城市污泥所含重金属的种类大同小
异 ,但其含量相差甚大[7 ,13 ,19 ,21 ,24 ] . 以处理生活污水
为主所产生的污泥 ,重金属含量通常较低 ,如佛山市污
泥[13 ] ;而以处理工业污水为主所产生的污泥 ,重金属
含量则往往较高 ,如广州大坦沙污水处理厂和深圳滨
河污水处理厂的污泥[13 ] (表 1) . 随着社会、经济的发
展和人们环保意识的不断提高 ,污泥中的重金属含量
会逐渐降低 (表 2) .
2. 2. 2 病原体 　污水在净化处理过程中 ,其中的病原
体大部分被颗粒物吸附而富集到污泥中. 主要的病原
体有细菌类、病毒和蠕虫卵. 其中以沙门氏菌、蛔虫和
肠道病毒等最为常见 . 各种病原体在环境中的存活力
应 用 生 态 学 报 　2000 年 2 月 　第 11 卷 　第 1 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Feb. 2000 ,11 (1)∶157～160
表 1 　污水来源( %)对城市污泥中重金属含量( mg·kg - 1)的影响1)
Table 1 Influence of sewage water sources( %) on the content( mg·kg - 1) of heavy metals in sludge
城市污泥来源
Sludge sources
生活污水
Domestic
sewage water
工业污水
Industry sewage
water
Cu Pb Zn Hg Cd Ni Cr
广州大坦沙 Datansha , Guangzhou 60 40 2291 245 2138 2. 56 462 1550
佛山镇安 Zhenan ,Foshan 90 10 637. 0 48. 0 19. 51 9. 37 139. 0
深圳滨河 Binhe ,Shenzhen 60 40 1719 210 1945 2. 95 2. 37 195
苏州城西 Western city ,Suzhou 100 0 88. 7 81. 6 1738 1. 3 18. 0
太原杨家堡 Yangjiapu , Taiyuan 65 35 149. 2 54. 5 775. 1 6. 96 0. 95 39. 1 42. 6
太原北郊 Northern suburbs , Taiyuan 70 30 222. 6 49. 8 1525 6. 43 0. 65 32. 4 271. 1
太原殷家堡 Yinjiapu , Taiyuan 35 65 3068 53. 3 1423 6. 40 4. 3 297. 1 1411
太原镇城底 Zhenchengdi , Taiyuan 100 0 39. 3 66. 6 168. 6 0. 68 27. 3 43. 9
太原古交 Gujiao , Taiyuan 100 0 28. 4 42. 3 261. 2 0. 61 0. 05 32. 9 49. 1
控制标准2) Controlled standard ,China 500 1000 1000 15 20 200 1000
1)不包括街道径流 Road run2off unconcluded ;2)土壤 p H > 6. 5 Soil p H > 6. 5.
表 2 　英国不同时期农用污泥中重金属含量对比( mg·kg - 1) [ 3]
Table 2 Content of heavy metals in sludge applied to agricultural land in
UK
年代 Year Cd Pb Hg Cu Zn Cr Ni
1982/ 1983 9 418 3 625 1205 124 59
1990/ 1991 312 217 312 473 889 86 37
取决于病原体本身 ,还与环境的光照、温度、湿度、p H
值等因素密切相关 ,有的仅存活几小时 ,有的则可存活
数月甚至数年.
2. 2. 3 毒性有机物 　任何进入环境的有机化合物均可
能在污泥中被发现[8 ] . 德国城市污泥中发现了 332 种
可能危害人体和环境的有机污染物 ,其中有 42 种常检
测到 ,很多是属于优控污染物[5 ] . 与重金属一样 ,污泥
中有机污染物的含量也呈降低趋势[1 ,12 ] . 然而许多污
泥中仍检测到有机污染物的含量比当地土壤背景值高
出数倍、数十倍甚至上千倍[1 ,17 ] . 广州市大坦沙污水
处理厂的污水中检测到毒性有机污染物 54 种 ,主要包
括邻苯二甲酸酯类、单环芳烃、多环芳烃、苯酸类、芳香
胺类、芳香酸类、氨基甲酸甲酯衍生物和杂环化合物
等 ,其含量多在几十μg·L - 1 以上 ,最高达 808μg·
L - 1 [18 ] . 这些有机污染物通过颗粒物吸附会大量地富
集在污泥中[11 ] . 最近 ,我们对该厂的污泥进行了检测 ,
确实发现了这些污染物. 而且 ,用该厂污泥施肥栽种通
菜 ( Ipomoea aquatica) ,植株中邻苯二甲酸酯类 (酞酸
酯类) 、多环芳烃等多类优控污染物含量比空白对照高
10 倍以上 (表 3) ;栽种菜心的土壤渗漏水中氯代苯类
和硝基酚类的含量也明显比空白对照和化肥对照高.
2. 3 　含有丰富的 N、P、K和有机质
城市污泥含有丰富的 N、P、( K) 和有机质[1 ] ,是良
好的有机肥料资源 ,甚至优于猪牛粪等农家肥 (表 4) .
表 3 　施用污泥及污泥堆肥的通菜中优控有机污染物含量(μg·g - 1)
Table 3 Content of priority organic pollutants in Ipomoea aquatica fertilized by sludge and its composts(μg·g - 1)
有机污染物
Organic pollutants
对照
Control
污泥
Sludge
污泥堆肥
Sludge compost
污泥稻草堆肥
Sludge and rice
stems compost
污泥牛粪堆肥
Sludge and cow
dung compost
胺类 Amines 0. 202 1. 918 0. 0107 0. 0288 nd
醚类 Ethers 0. 0852 0. 116 0. 000 0. 000 0. 566
氯代苯类 Chlorinated benzene nd nd nd 0. 220 nd
氯代烷类 Chlorinated methane nd nd 0. 0213 0. 000 nd
硝基苯类 Nitrobenzene 4. 633 39. 756 0. 139 0. 2104 nd
酞酸酯类 Phthalates 26. 310 473. 76 0. 437 0. 469 0. 000
多环芳烃类 PAHs 0. 341 3. 546 2. 164 3. 381 nd
nd :未检出 Not detected.
表 4 　广东省城市污泥氮、磷、钾及有机质含量
Table 4 Content of N, P, Kand organic matter in municipal sludge from Guangdong Province
广州污泥
Sludge from
Guangzhou
深圳生污泥
Sludge from
Shenzhen
深圳消化污泥
Digested sludge
from Shenzhen
佛山污泥
Sludge from
Foshan
牛粪 3
Cow dung
有机质 Organic matter (g·kg - 1) 303. 77 600. 38 261. 70 290. 32 380. 21
全 N Total N (g·kg - 1) 24. 98 36. 97 19. 87 29. 60 11. 83
全 P Total P(g·kg - 1) 11. 66 17. 67 12. 18 18. 37 11. 83
全 K Total K(g·kg - 1) 16. 05 21. 52 12. 36 10. 28 7. 74
有效 N Available N (mg·kg - 1) 2316. 94 2449. 42 2325. 87 2541. 56
有效 P Available P(mg·kg - 1) 1545. 16 989. 34 522. 66 2356. 14
有效 K Available K(mg·kg - 1) 4549. 04 899. 36 396. 28 4915. 913 取自华南农业大学奶牛场 From the cow farm of South China Agricultural University.
851 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　11 卷
3 　城市污泥处置的最佳出路 ———资源化利用
3. 1 　城市污泥资源化利用有利于城市的可持续发展
由于城市污泥的上述特征 ,如何对其进行妥善处
置一直是个棘手的问题. 主要处置方法有填埋、焚烧、
倒海和农用等. 污泥倒海造成海洋严重污染、对后代人
不负责任的消极处置方法 ,自 1998 年 1 月 1 日起在欧
共体国家已被明令禁止. 而前两种处置方法也有如下
问题 :1)浪费了良好的有机肥料资源 ;2)填埋占用大量
土地 ,因而受到场地的限制 ;3) 对环境造成二次污染.
污泥在焚烧过程中形成大量含有重金属和毒性有机物
的烟雾而污染大气 ,残余灰烬也富含污染物 ,再进
1)莫测辉. 1998. 城市污泥的农业利用研究[博士后论文 ] . 广州 :华南农业
大学.
行填埋处理也易造成环境污染. 还有 ,即使是污泥脱水
后其含水率也在 70 % 以上 ,填埋处置会产生大量的渗
漏液 ,易造成地下水的污染 ;4) 无论是填埋还是焚烧 ,
尤其是后者 ,处置费用高昂 ,通常占污水处理厂总费用
的一半[4 ] . 因此 ,随着污泥产量的迅速增加 ,这两种处
置方法在经济上也将难以承受.
从经济的发展、资源的开发利用、城市生态环境的
保护等方面来看 ,城市污泥处置的理想出路应该是资
源化利用 ,以促进城市的可持续发展. 因此 ,加强城市
污泥资源化利用的研究与实践 ,解决污泥处置中的难
题 ,避免城市生态环境污染 ,节约处置费用 ,变废为宝 ,
使之具有良好的生态效益、环境效益、经济效益和社会
效益 ,是城市可持续发展的必然要求和发展趋势.
3. 2 　城市污泥农用资源化有利于农业的可持续发展
城市污泥迫切需要寻求一种处理容量大、环境安
全和经济可行的处置方法. 实践证明 ,农用资源化正是
这样一种具有广阔前景的污泥处置方法 ,一直深受世
界各国重视. 目前 ,英国、法国、瑞士、瑞典和荷兰等国
城市污泥的农用率达 50 %左右 ,卢森堡达 80 %以上.
英、美等国还以城市污泥为原料进行规模化、商品化生
产有机肥料并出口. 污泥农用资源化有利于维持和提
高土壤肥力 ,有利于土壤资源的可持续利用和农业可
持续发展. 研究表明 ,施用污泥或污泥堆肥栽种水稻、
玉米、小麦、棉花、蔬菜等作物 ,植株的生长状况、产量
和品质明显比不施肥好 ,与施用化肥或优质农家肥相
当 ,甚至更好[7 ,10 ]1) . 施用污泥或污泥堆肥能明显改善
土壤的物理性质[14 ,23 ,25 ] ,如有利于团粒的形成和提高
团粒的水稳定性 ;可增加土壤的孔隙度 ,提高土壤的持
水能力和保水能力等. 施用污泥或污泥堆肥 ,还能明显
改善土壤的化学性质[7 ,10 ,25 ] ,如能显著地提高土壤
氮、磷、钾 (全量和有效态) 和有机质的含量等. 施用污
泥或污泥堆肥为土壤微生物的活动提供了条件[25 ] . 土
壤微生物活动促进了土壤中的物质循环 ,有利于养分
的释放. 施用城市污泥可提高土壤中的微生物数量. 据
Sopper [15 ]报导 ,施用污泥改良土壤 ,细菌数和真菌数
分别比不施用污泥的高 5～10 倍和 3～4 倍.
4 　城市污泥在城市园林绿地建设上的应用
把城市污泥作为有机肥料用于城市园林绿地的建
设 ,实现城市废物的循环利用 ,不仅是有效的污泥处置
途径 ,而且是城市绿化的要求. 其用途主要包括市政绿
化 (林地、草地) 、花卉及育苗基质 ,甚至市郊果园、菜地
等等. 研究表明 , 在城市园林绿化中 ,施用污泥或污泥
堆肥 ,绿化效果相当显著 ,与施化肥或其它商品有机肥
相比 ,效果相当甚至更好. 树高、地径和灌木的花期、开
花量 (数量及大小)等都明显增大[22 ] ;花卉的开花时间
提前、花期延长 ,开花量 (数量及大小) 增加 ,草坪草的
生物量增大 ,绿色期延长等[23 ] . 最近 ,本课题组与广州
市园林研究所合作 ,把污泥与木屑 (绿化公司修剪下来
的树枝粉碎)混合堆肥 ,作为育苗和花卉基质 ,效果不
亚于用泥炭土开发的花卉基质. 而在经济上 ,由于不需
再购高价的泥炭土 ,代之以污泥为原料 ,变废为宝 ,经
济效益更佳.
研究还表明 ,城市污泥或污泥堆肥应用于城市园
林绿地建设 ,只要进行堆肥等适当的处理 ,控制污泥中
的污染物含量 ,保证污泥的质量 ,并科学合理地施用 ,
一般不会引起土壤、地表水和地下水的污染 ,不会对环
境造成危害[2 ,22 ,23 ] . 而且 ,污泥用于园林绿地建设 ,避
开了食物链 ,一般不会影响到人体的健康. 还有 ,污泥
与木屑混合堆沤也为城市绿化部门修剪下来的大量树
枝找到了更好的资源化利用出路.
5 　城市污泥农用资源化中存在的问题与对策
5. 1 　城市污泥农用资源化中存在的问题
城市污泥是良好的有机肥料资源 ,农用资源化前
景广阔. 但是 ,污泥中存在多种毒性污染物 ,从而限制
了污泥的利用. 如果污泥中污染物含量超标 ,或使用不
当 ,可能会使作物生长不良 ,产量下降 ,甚至会造成土
壤 - 水体 - 植物的污染[13 ] . 因此 ,保证污泥质量 ,主要
是污染物含量不超过控制标准 ,这是城市污泥资源化
利用于农业或城市园林绿地建设的前提条件.
5. 2 　解决污泥农用资源化问题的对策
(1)污染源的控制 :应尽可能将工业污水和生活污
水分开 ,分别在不同污水处理厂进行处理. 严格监控污
9511 期 　　　　　　　　　　　　　　　莫测辉等 :论城市污泥的农用资源化与可持续发展 　　　　　　　　　
水源的排放 ,提高污水达标排放率 ,以减少污染物在污
泥中的浓度. (2) 化学浸提法和微生物淋滤法 :对重金
属含量超标的污泥 ,可用化学浸提法和微生物淋滤法
降低其含量[16 ,20 ] ,但因成本高 ,操作麻烦 ,目前仍未能
达到实用阶段. 最近 ,我们研究了新的污水处理工艺 ,
使污水中大部分污染物 (重金属) 富集在少量的污泥
中 ,其余大量污泥中污染物 (重金属)的含量较低 ,以达
到农用目的1) . (3)消化处理 :生污泥经消化处理后 ,可
消除恶臭 ,在一定程度上杀死病原体 ,降解有机污染
物. 研究表明 ,生污泥对某些作物种子的发芽有抑制作
用 ,而经消化处理后的污泥则抑制作用降低或消
失[13 ] . (4)堆沤处理 :污泥经堆沤处理可消除恶臭 ,有
效地杀死病原体和降解毒性有机物 (表 3) . 污泥与其
它材料 (如秸秆、木屑、糖厂白滤泥等)混合堆沤后产生
的污泥堆肥 ,理化性质也得到了较好的改善 ,从而成为
安全的有机肥料和土壤改良剂[6 ] . 这是污泥农用资源
化中最简单而非常有效的处理方法. (5) 辐射处理 :可
较彻底地杀死污泥中的病原体 ,消除恶臭 ,促进有机质
的分解 ,提高速效氮、磷的含量[9 ] . (6) 制定农用污泥
的污染物控制标准 :目前农用污泥的污染物控制标准
只有重金属和个别有机化合物. 应加紧制定农用污泥
的有机污染物控制标准. (7)研究农用污泥中污染物在
农业环境中的迁移转化规律、影响因素和控制措施 ,尤
其要加强对水体影响的研究. (8) 根据污泥的具体情
况 ,因地制宜地施用. 如对某些污染物含量略高的污
泥 ,可用于城市园林绿化、林业和矿山废弃地复垦等 ,
避免污染物进入食物链 ;对于铜或锌等含量略高的污
泥 ,可用于土壤缺铜或缺锌的地区. (9)加强施用管理 ,
控制单位面积施用量和施用年限. 加强污泥农用区的
环境监测.
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作者简介 　莫测辉 ,男 ,1965 年生 ,博士 ,副教授 ,1995 年在中
国科学院广州地球化学研究所获博士学位 ,1997 年在华南农业
大学资源环境学院博士后出站并留校 ,主要从事农业生态环境
的教学与科研工作 ,已发表论文 40 余篇. E - mail : mocehui @
scau. edu. cn.
061 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　11 卷