调节池底泥用于绿化种植土市场及经济情况分析

宋现财， 李文运， 赵乐军， 周抒宇

(1.天津市政工程设计研究总院有限公司，天津300392；2.天津水务集团有限公司，天津300042)

城市给水水源主要来自江河湖泊等地表水体，水体中的微生物、有机物、无机颗粒等物质经过调节池沉淀后会产生大量沉积物，调节池底泥。随着我国城镇化速度加快,外地调水工程的规模日益增加[1]，其处理和处置问题越来越突出,已经成为部分供水企业的沉重负担。一方面，不同于城市污水处理厂污泥，调节池底泥以江河泥沙为主[2]，未投加药剂或投加很少药剂处理，有毒有害物质少，为其处置方法兼顾环境生态效益、社会效益和经济效益提供可能。另一方面，由于近年来城市生态文明建设的加速推进，城市绿化大面积展开，致使对绿化种植土的需求缺口不断扩大。

基于此，将供水底泥改良后用作绿化种植土不仅能够降低底泥处理的社会成本，还可以缓解城市园林建设缺少种植土的难题。笔者通过调研分析天津市及周边绿化施工企业对种植土的需求、价格变动、重点关注事项以及对供水底泥的接受程度等情况，同时为今后解决给水厂污泥的处理处置，调研中也对园林绿化企业是否有意愿使用给水厂污泥进行了调研，提出了3种应用模式，以期为解决底泥资源化和扩展绿化种植土来源提供思路借鉴。

1 市场环境分析

课题组通过问卷调查、实地走访、电话调研等[3-4]方式对天津市及周边10余家绿化施工企业进行调研，主要成果如下。

1.1 种植土使用需求

调研完成后，8家绿化施工企业提供了可靠数据。受企业规模影响，每年对种植土的需求量差别较大(如图1所示)，最大为210 000 t，最小为12 000 t，平均年需求量达到71 750 t，总体需求量比较大，这与大城市中心城区绿化需要外来土以及天津市盐碱地条件下植物种植需要换土有关。

图1 绿化施工企业每年种植土需求量Fig.1 Annual planting soil demand of landscape engineering enterprises

此外，种植土的需求呈现明显的季节性。绝大部分企业春季种植土需求量最大，平均占比63%，主要是因为春季种植更有利于提高植物的存活率，对种植土的需求量也最大，有些企业如天津*菌只在春季有种植土需求。夏季和秋季种植土需求占比均为11%，主要用于植物补种、补充水土流失以及受工期影响的景观工程种植。冬季种植土需求占比为15%，这可能是因为除了受工期影响的景观工程种植，部分企业有储存种植土的需求。

1.2 种植土价格

如图2所示，受地域、来源和市场供需影响，不同企业购买的种植土价格有一定差别，最便宜的为20～30元/t，中等价格为30～40元/t，天津企业购买种植土的价格普遍在40～50元/t。这是因为河北省城市周边土资源相对丰富，价格较低，而天津市受盐碱地影响，种植土需求量大，供给相对不足，造成价格升高，2022年种植土价格平均达到50.5元/t。另外，分析2020—2022年价格数据发现，大部分企业的种植土购买价格呈现逐年上升趋势，平均价格分别为42.4，46.1和50.5元/t，年均增长9%。

图2 种植土价格Fig.2 Price of planting soil

1.3 绿化施工企业重点关注种植土指标

为调查园林种植施工企业对种植土泥质的重点关注指标，选取《绿化种植土壤》(CJ/T 340—2016)中pH、有机质、阳离子交换量、有效磷、水解性氮、全盐量、可溶性氯、速效钾等指标，同时选取《城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质》(GB/T 23486—2009)中有毒有害的重金属指标，包括铜、铬、镍、锌、铅、镉、砷、汞，作为备选进行调查。

从企业反馈数据来看(图3)，企业对种植土土源的要求通常不考虑《城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质》(GB/T 23486—2009)中有毒有害的重金属指标，这可能与所购置土源一般不涉及污水处理厂污泥改良土有关。在《绿化种植土壤》(CJ/T 340—2016)规定的指标中，主要关注pH、有机质、全盐量、水溶性氮和可溶性氯。绝大部分企业关注pH指标，认为这是购买和判定种植土合格与否的核心指标，也是关系到种植土到货后是否需要再次改良的关键。7家天津企业关注全盐量指标，这是因为天津市土壤普遍含盐量高，过高的含盐量不利于植物存活，以至于很多原土需要更换为含盐量符合标准的种植土才能种植。4家企业关注有机质含量，这主要是因为种植土有机质含量决定了后期有机肥的投加量。1家企业关注可溶性氯，因为有些植物对氯比较敏感，当吸收量达到一定程度会明显影响植物产量和品质，比如瓜果类和一些药材类植物。1家企业关注水解性氮，因为氮是构成蛋白质的主要成分，影响植物发育。

图3 企业重点关注的种植土指标Fig.3 Planting soil indicators focused by enterprises

1.4 绿化施工企业对水厂底泥的接受情况

根据图4的调查结果， 对于“若调节池底泥经泥质检测后可直接使用，绿化工程是否接受?”这一问题，有7家企业明确表示不会接受，主要担心底泥不符合种植土对“土壤”特性的要求，渗透性、密实度、孔隙度、土壤块径等指标不满足要求，影响植物生长。有2家企业表示在送货上门并且明显低于市场价的情况可以考虑使用，说明如果能提供底泥符合相关标准证明的情况下，有些企业愿意尝试使用供水底泥作为园林种植土。

对于“底泥改良后满足《绿化种植土壤》(CJ/T 340—2016)要求情况下，绿化工程是否愿意接受？”的问题，各企业态度不同。4家企业明确表示不使用底泥，主要原因是担心其不具备土壤特性，在未明确种植效果的情况下，担心影响植物种植率而发生违约。4家企业表示在送货上门并且明显低于市场价的情况下可以考虑使用，1家企业表示在仅承担运费的情况下可以使用。底泥完成土壤化改良且满足《绿化种植土壤》(CJ/T 340—2016)要求的情况下，可以打消相当一部分企业的顾虑，有较多企业产生尝试使用的兴趣。

对于“是否接受改良后给水厂污泥(给水厂处理后排出泥，性状红色，含铁铝)？”的问题，7家企业明确表示不使用，主要担心重金属污染、泥质感官效果不佳；2家企业表示在不承担任何费用的情况下可以尝试使用。说明企业普遍对供水厂经过加药处理的给水厂污泥改良有很大顾虑，但在一定的经济刺激下，这种顾虑存在打消的可能。

图4 对调节池底泥及给水厂污泥的接受情况Fig.4 Acceptance of sediment and waterworks sludge cake

2 运行模式与经济性分析

课题组通过调研园林绿化施工企业，总结形成3种供水底泥改良为种植土的运作模式(图5)。由于所有参加调研企业均表示不负责运输，所以运输送货的环节均安排在供水企业。

图5 底泥/污泥改良为种植土运作模式Fig.5 Operation mode of sediment improvement into planting soil

第一种模式，调节池底泥浓缩干化后，由水厂购入农作物秸秆、绿植枯枝落叶及标准种植土等改良辅料，在水厂完成掺拌和储存，用户需要时，由水厂负责将已改良的种植土运送至用户指定地点。这种模式的优点是种植土质量便于掌控，直接根据市场需求和价格出售种植土，有可能获得较高利润；缺点是对水厂场地、人员要求较高，也存在一定的市场需求波动风险。

第二种模式，供水企业负责将底泥浓缩干化后根据用户需要直接运送至用户指定地点，作为一种潜在种植土的土源，由用户根据园林种植需要和自身方便获取的改良辅料情况进行掺拌改良，改良过程在用户提供的场地完成。这种模式的优点是供水企业直接出售底泥，不承担后续场地、人员及市场波动风险，缺点是可能获取的利润较低。

第三种模式与第一种模式较为类似，底泥的改良过程在供水企业完成，区别在于改良所用辅料由用户提供，这种模式除了包含第一种模式的优点外，还便于与用户形成稳固的合作关系，保证销量的稳定；缺点是较第一种模式收益会受到影响。

课题组对供水底泥改良为园林种植土的经济性进行了分析，结果见图6。

图6 供水底泥改良为种植土效益分析Fig.6 Benefit analysis of improving water supply sediment into planting soil

如果不对底泥进行改良资源化利用，直接将其进行填埋处理，费用约300元/t，给供水企业带来较大的经济负担，且采用填埋的方式，会占用污泥填埋场空间，经济效益和社会效益不佳。

如果按照前述模式一进行运作，根据前期调研结果，天津市普通种植土价格按照50元/t计算，依据课题组试验结果，选定底泥与普通种植土1∶1混合改良，改良后成本约25元/t，运输成本按照B=1元/(t·km)计算，改良后的种植土运送至客户指定地点的成本线为L1，当L1升至成本线300元/t后，供水企业进入负收益区间，经济不可行，此时对应的运输距离为D1=275 km，也就是当改良后运输距离大于275 km后，经济不可行(由于调研企业对改良后底泥的价格接受普遍为免费或低于市场价，为了便于分析，暂时按照免费考虑)。如果按照底泥与秸秆腐熟物2∶1混合改良，秸秆腐熟物按照180元/t计算，改良后成本大约为60元/t，运输成本按照B=1元/(t·km)计算，改良后的种植土运送至客户指定地点的成本线为L2，当L2升至成本线300元/t后，供水企业进入负收益区间，经济不可行，此时对应的运输距离为D2=240 km，也就是当改良后运输距离大于240公里后，经济不可行。

如果按照前述模式二进行运作，供水企业主要承担运输成本，按照B=1元/(t·km)计算，改良后的种植土运送至客户指定地点的成本线为L0，当L0升至成本线300元/t后，供水企业进入负收益区间，经济不可行，此时对应的运输距离为D0=300 km。

第三种模式的经济性分析方法与第一种模式类似，主要取决于供水企业与用户商谈关于改良辅料的价格。

供水企业的收益情况可以按下式计算：

Yi=300-Di·B-Ci+Ji

(1)

式中Yi为每吨收益，元/t；Di为运输距离，km；Ci为改良成本，元/t；Ji为售价，元/t。

按照平均运输距离20 km测算，改良成本按照40元/t计算，售价按照低于市场价的20元/t计算，最后得到每吨底泥收益为260元。具有良好的经济效益，并附带产生良好环境效益和社会效益。

3 主要结论

通过问卷调查、实地走访、电话调研等方式对调节池底泥改良后用于绿化种植土的市场环境和经济性进行了分析，获得如下结论。

① 绿化种植施工企业对种植土需求量较大，而且具有明显季节性，春季需求量最大，占比63%，种植土全年平均市场价格在30～50元/ t，且有逐年增长的趋势。

② 绿化种植施工企业重点关注种植土指标包括pH、全盐量、有机质、水解性氮、可溶性氯等指标，其中pH、全盐量是最关注的指标；对于使用调节池底泥改良的种植土普遍有顾虑，但如果满足《绿化种植土壤》(CJ/T340—2016)要求且低于市场价格的情况下，较多企业愿意尝试使用。

③ 通过调研，总结获得3种调节池底泥改良为种植土的运作模式，可根据市场需求采用不同模式进行运作以提高底泥的资源化利用效率和经济收益。

④ 对调节池底泥改良为绿化种植土的经济性进行了分析，判定在供水企业承担运费且改良土免费的情况下，运送距离300 km以内均可实现正收益；采用种植土和秸秆腐熟物改良后的最远运送距离分别为275和240 km；考虑天津市地域实际和市场售价，底泥正收益可达到260元/ t，具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。