污泥用作有机肥料:日本粮食安全的循环经济转型

文摘   2024-10-22 17:15   英国  


对进口化肥的过度依赖使日本的粮食安全面临潜在风险。松井三郎(Saburo Matsui)解释了日本的环境卫生战略如何支持其健康、可持续和生物多样性的未来目标。

2023 年秋,根据岸田内阁的指示,日本农林水产省(MAFF)和国土交通省(MLIT)开始合作,推广将污水污泥用作农业肥料,并将其从废物形象转变为资源形象。这对日本来说是一个重要的转变,它使日本摆脱了历史上对污泥的担忧,尤其是对重金属的担忧。现在,日本已开始建设新一代污泥基础设施,并寻找可用于空间有限的处理厂的方案。

农业转型
日本的氮肥、磷肥和钾肥 100%靠进口。乌克兰冲突导致进口量减少,日本必须进行农业改革,这凸显了日本在粮食安全方面对进口化肥的依赖。
在全球范围内,减碳和保护生物多样性是大势所趋。要实现这一目标,必须减少化学合成杀虫剂和化肥的使用。呼吁农业向有机和更具环境可持续性的做法转变,促使全球重新评估污水污泥的价值。
为了实现减碳和提高生物多样性的目标,日本承诺到 2050 年在约 25% 的农业用地上采用有机耕作方法,其余农业用地则用于环境可持续生产。
最近关于污水污泥的公告在这一战略中发挥了重要作用。有机耕作可以避免使用化肥和合成杀虫剂,牲畜的堆肥可以为有机耕作提供支持,但要实现减少 30% 化肥使用量和 50% 合成杀虫剂使用量的目标,则在很大程度上有赖于污泥堆肥的使用,因此,污水的污泥是这一过渡的关键因素。
改变实践和思维方式
目前,日本 80% 的人口都与下水道系统相连,产生的污泥被焚烧,灰烬用于制造水泥。不过,现在的重点已转向堆肥和利用污泥作为有机肥料,为化肥提供更可持续的替代品。这需要先进的堆肥技术以及相关的研发工作。
此外,考虑到农民对 "污水污泥 "一词的反感,以及需要找到一种能传达这种材料价值的替代描述,农业、林业和渔业部决定将其更名为 "微生物磷酸盐",以反映利用污水污泥堆肥替代磷肥的趋势。
优质的微生物磷酸盐堆肥(污水污泥堆肥)除含有氮、磷和钾外,还含有钙、镁以及铁、锌和钴等微量金属。此外,它还含有二次发酵产生的有益腐殖质。这些腐殖质有助于保持肥料成分、矿物质、微量金属和水分,从而改善土壤质量。
土壤科学的基础是微生物创造有利于土壤养分的环境的重要性。有益细菌能增强植物健康,其中的微生物被称为植物生长促进根瘤菌,通过作为有益生物协助栽培植物生长,还能对抗有害细菌、真菌和寄生线虫,提高植物对害虫的抵抗力。
堆肥技术
目前,劳动和就业部推荐的方法之一是超高温发酵法,又称超嗜热堆肥法。这种技术无需添加发酵促进剂即可使污水污泥发酵。
无论环境寒冷还是温暖,堆肥期约为七周,最初的初级发酵期为三周,然后是为期四周的二次发酵。在从初级发酵到早期二级发酵的过程中,堆肥的核心温度保持在 90°C 到 100°C 左右。
这种高温发酵可确保病毒、致病菌(如大肠杆菌)、真菌、虫卵和杂草种子得到杀菌和灭活。这意味着农民可以放心使用由污水污泥制成的堆肥,事实上,MLIT 还为这种用途起了一个绰号 "BISTRO 污水农业"。
产品安全与质量
日本对重金属浓度和其他有害物质的管理有严格的规定。日本的大多数污水处理系统已经采取了减轻重金属污染的措施,因此污水污泥中的重金属浓度可以满足安全堆肥的要球。因此,堆肥活动已经正在开展,高质量的堆肥正在得到利用。
投资未来
日本最近建成的超嗜热堆肥厂已在琵琶湖( Lake Biwa)西岸的高岛(Takashima)污水处理厂投入运行。琵琶湖是日本最大的湖泊,湖首水库为大阪、神户、京都和其他城市的 1400 万居民提供饮用水。
可持续的环境卫生
采用这种循环经济方法--将可被视为废物的产品转化为丰富的、可持续的肥料--将有利于环境和粮食安全,帮助日本减少对进口肥料的依赖,发展可持续的农业方法,改善生物多样性,通过养活土壤本身来养活国家。新的研发举措将是确保日本卫生系统无缝转变为基于循环原则的系统的核心所在。

本文作者:
松井三郎(Saburo Matsui),日本京都大学名誉教授,日本中央大学研发部教授,日本污水工程技术研究所技术委员会主席,国际水协会杰出会士。
阅读原文:
IWA会员杂志《The Source》
https://thesourcemagazine.org/the-circular-economy-transformation-of-japans-food-security/

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