A类生物固体和生物固体管理的未来

世界上越来越多的政府正在制定更严格的废水生物固体的生产和使用法规，同时在一些市场上对高质量的A级生物固体的支持也越来越多。

这篇博客文章仔细研究了富含营养的材料及其根据美国环保局503生物固体规则的分类依据，A类和B类生物固体之间的区别，以及有特定驱动力的国家对土地回收或应用生物固体的偏爱。

什么是生物固体？

在过去的几十年里，污水处理设施的主要目的是处理污水，并将其作为污水排放到环境中，而不造成退化或伤害。这个过程中经常不被提及和不受欢迎的副产品--污水污泥，正在经历一个具有挑战性但有希望的顿悟，改变了这些设施的目的。这种棕色的、粘稠的半固体材料通常被视为一种公害和废物。然而，一旦经过某些技术处理，它就会变成现在所谓的 "生物固体"，一种替代性的土壤产品或肥料，根据其处理程度，可用于将营养物质重新输入农业用地和其他枯竭的环境。现在，"生物固体 "一词在全球污水处理行业中被广泛用于指代处理后的污泥。

美国的立法允许以各种方式管理生物固体，从填埋到有益的再利用，美国环境保护局鼓励土地应用或回收。这种生物固体的管理方法，以及生物固体的符合性限制，还有材料的不同等级，都是由同一个机构在一个全面的政策中规定的，称为美国环保局503部分生物固体规则。

什么是美国环保署503部生物固体规则？

1993年颁布的美国环境保护局（US EPA）第503部分生物固体规则，也称为联邦法规第40条或CFR第503部分，规定了污水污泥和粪便的处理和管理标准。这项综合政策影响到所有美国的污泥处理厂。它也被水环境联合会（WEF）采用，并被其他希望实现污水污泥处理现代化的国家（如印度）紧密地反映或研究。

该规则将生物固体分为两类。虽然政策中只有两个主要类别，但每个类别都有子类别或 "选项"，是一个更复杂的矩阵的一部分。下表是一个简化版本。值得注意的是，A类生物固体被评为 "特殊质量 "或EQ。这些代表了全国最清洁和最安全的生物固体，可以用于住宅草坪和花园。

A类和B类生物固体的主要区别是，前者不登记任何病原体，同时符合美国环保局503部生物固体规则中最严格的污染物限制。A级生物固体通常是通过厌氧消化和附加处理产生的，如加热、巴氏杀菌、堆肥或较新的补充技术。达到A级状态的生物固体可以作为肥料、土壤改良剂或土壤改良剂用于公共接触场所，如农业用地。

规则中确定了A类和B类生物固体的三种应用，反映了大多数现代城市已经在进行生物固体处理。这三种情况如下。

• 土地应用，被认定为在非公共接触场所使用生物固体，如农业用地、森林和开垦地（如矿区）或公共接触场所，如公园、高尔夫球场、路边和植物苗圃。所有达到A级或B级的生物固体都可以在美国进行土地施用，只要它们符合每个子类别和应用区域的具体要求。在草坪和家庭花园中使用也是允许的，但只适用于A类生物固体的特定亚型。
• 地面处理，包括将A类或B类生物固体放置在单体、专用处理场、废物堆或地面蓄水池和泻湖中。还有 "专用的、有益的使用场所"--农业用地，必须确保在污染物对作物或动物产生不利影响的情况下采取预防措施，以保护环境和公共健康。所有这些地区都必须遵守特定的要求和污染物限制，这些要求和限制是基于生物固体与场地边界的接近程度。然而，在城市垃圾填埋场的处置不被视为地面处置，属于单独的法规。
• 焚烧生物固体，这需要用一个封闭的装置在非常高的温度下加热生物固体。焚烧需要一个炉子、空气污染控制装置（APCDs）和辅助燃料，这些燃料通常包含其他有机废物或城市固体废物的混合物。

下表总结了根据美国环保局生物固体规则，达到A级或B级生物固体的要求。每个等级下有各种类型，决定了它们的处理方式。

不仅安全而且有益：
土地应用或生物固体的回收利用

在上述三种选择中，在有足够土地储备和许可法规的国家，越来越倾向于农业土地应用。这种对土地回收的青睐，在2018年占生物固体使用的60%以上，部分原因是其经济优势。它将以前被认为是废物的东西变成了一种资源，并可能大大减少运营费用。例如，2019年一项关于欧盟污泥处理成本的研究指出，每吨原始污泥处理的成本范围是土地应用的最低。

对生物固体土地应用的支持也与全球逐步淘汰污泥或生物固体的填埋和海洋倾倒的监管行动密切相关。即使在允许填埋的美国，2019年来自公有处理厂的生物固体只有22%最终被填埋，而51%被土地应用。这说明了填埋的缺点：密集的场地评估、规划、操作和关闭；渗滤液对地下水的潜在污染；气味的产生；以及资源的损失。同样重要的是要注意，尽管土地回收是最有利的选择，但焚烧仍然是实用和普遍的，特别是在法律不允许生物固体土地应用的国家。在美国，2019年约有16%的美国公共处理厂的生物固体被焚烧了。

土地应用生物固体的好处

虽然预计到2025年将增长到19亿美元的价值，但全球生物固体市场的发展仍然充满了挑战，需要教育全体人民了解有益的再利用的好处。对于考虑生物固体土地应用的政府来说，公众的负面看法仍然很重要。当地的保证计划和研究是保证公众对这一领域的信心的良好工具。英国的生物固体保证计划就是这样一个例子，由英国的主要供水和污水处理公司建立，定期对生物固体生产商、运输商和用户进行审计并提供认证。2015年为加拿大水网准备的一项研究工作是一个国家的土地应用运动的另一个典范组成部分。在当地进行了两项研究，向加拿大公众保证生物固体对农作物和某些无脊椎动物的积极影响，以及重金属渗入土壤和食物的几率。

越来越多的人倾向于使用A级生物固体

A级生物固体及其亚型A级-特殊质量（EQ）目前占全球生物固体市场份额的一半。这个份额预计会增长，因为与不太严格的B级生物固体相比，它的风险最小，而B级生物固体也许代表了导致公众对加工后的污水污泥普遍持怀疑态度。

虽然这种混合物被允许有可检测的病原体，并且经常有更多的气味，但达到B级的生物固体已经被证明是安全的，甚至在遵守限制的情况下对土地应用有好处。该研究发现，在美国8个州的50多名居民中，有四分之一的人在B级生物固体附近居住，由于风将颗粒物从现场吹到他们的家里，从而导致金黄色葡萄球菌感染。它引起了眼睛、喉咙和肺部的烧灼感，以及皮肤发疹。这样的发现敦促人们在使用B级生物固体时要提高警惕，并作为升级的认可，以实现更好的质量蛋糕。

随着与厌氧消化相结合的处理技术的出现，A级生物固体的生产也变得更加容易实现了。尽管《生物固体规则》确定了一些可以达到B级和A级标准的技术，但考虑到过去几十年中许多新方法的出现，该文件中的清单可以从更新中获益。 热水解例如，2011年在美国突破了一项工艺技术，与世界领先的公用事业公司之一DC Water签订了合同。热水解 技术供应商，康碧 ，现在在国内有几个参考点，通过先进的厌氧消化生产A级生物固体。DC水务公司甚至进入了零售和批发市场，以产品名称Bloom来销售他们的优质生物固体。

随着世界各国经济和环境的发展，对高质量生物固体的类似要求和限制可能会发展。虽然很难说是否会有一个全球性的生物固体分类标准，但EPA 503规则目前规定的条件有可能会产生影响。我们还可以预期，发展中国家的生物固体管理方法会像欧洲和美国一样更加多样化--随着城市的发展和大型处理厂的兴起，适应土地应用、表面处理、焚烧和类似的方法。除了遵守污染物限制和预防措施外，A级生物固体处理技术还将有助于开创一个未来，即生物固体是一种受欢迎的、肥沃的资源，而不再是一种充满风险的副产品。