污泥、粉煤灰在大同煤矸石山復墾中的研究與應用

方娜

（大同煤礦集團公司雙創(chuàng)中心）

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人口的增多,生活污水處理廠的污泥、火力發(fā)電廠的粉煤灰及煤礦煤矸石的量不斷增加，污染環(huán)境、占用土地，其如何能夠安全處置早已成為世界性的難題。同煤集團旗下煤礦已產(chǎn)生出億噸級的煤矸石，其外排的粉煤灰也與日俱增，并且生活污水處理廠會不斷形成新的污泥。這些固體廢棄物的堆置場地日益緊缺，帶來的環(huán)境問題日益突顯，其如何治理，已迫在眉睫。基于以上情況，必須抓緊時間來解決此問題。

1 實驗原理

實驗覆蓋層用三種不同方式處理的污泥（用秸稈堆腐的污泥、冬季凍融的污泥和生污泥）與粉煤灰和煤矸石及土按照一種比例混合，觀察這三種復混基質(zhì)對植物的作用，以此來選擇最適宜的復墾基質(zhì)，為污泥、粉煤灰在煤矸石山生態(tài)環(huán)境建設和土地復墾提供指導性建議。

2 實驗過程

2.1 材料

本實驗腐熟污泥、生污泥、凍融污泥分別來自在現(xiàn)場已堆肥好的污泥、同煤集團塔山生活污水廠產(chǎn)生的污泥、在冬季已凍融處置過的污泥。煤矸石、粉煤灰、土分別取自同煤塔山煤礦、同煤大唐塔山電廠及就近山上。

本實驗采用三種植物(豆科)：沙打旺、黃花草木樨和敖漢苜蓿。由于復墾順利告成的首要條件是易活性。其中豆科植物在這方面表現(xiàn)搶眼。具體為：生長速度快、抗逆性強、有發(fā)達的根系和其可以固氮。

2.2 具體方法

（1）將污泥（包括不同處理的污泥）、粉煤灰和煤矸石按不同比例摻混，混合好的各復混基質(zhì)覆于平整過的煤矸石山梯田上，復混基質(zhì)厚度為40 cm 以上。試驗用基質(zhì)為7種（表1），對照項(CK)是土。

表1 復混基質(zhì)

（2）樣品指標及測定方法

對這7種基質(zhì)，分別檢測其總孔隙度、含水率、pH、全氮、全磷、有機質(zhì)、電導率、田間持水量、速效磷、速效鉀的含量，以及重金屬含量等。

（3）植物生長量的觀測和測定

觀測植物生長的全過程并記錄：出苗狀況、估算出苗率，等到其生長結(jié)束后檢測植物的各項生長指標及其高度和根部長度等。

2.3 結(jié)果與分析

（1）復混基質(zhì)的物理性質(zhì)

檢測土地關(guān)鍵的物理指標有田間持水量、總孔隙度和容重三項。土壤耕作層容重大概是1.1～1.2 g/cm3，當其超過1.3 g/cm3就會對植物發(fā)生作用。因此，復混基質(zhì)均比對照土壤表現(xiàn)好，達到了其要求的數(shù)據(jù)。

（2）復混基質(zhì)對植物生長的具體作用

表2 7種基質(zhì)對三種豆科植物生長的具體作用

由表2 可知，在株高這方面，除了A3 和B3 對三種豆科植物產(chǎn)生一些約束外，別的基質(zhì)和對照比對都增高顯著。由此可見，腐熟污泥更能促進豆科植物地上部分的生長。

在根長這方面，敖漢苜蓿：根長值A1、A2、B1 和B2是最大的而且基本一樣，別的基質(zhì)沒有顯著不同；沙打旺：最大的是A2、B2，緊接著是B1、A1，其他沒有顯著不同；黃花草木樨：各個數(shù)值都大于比對照土壤，其中A1、A2、B1 和B2 是最大的而且沒有顯著不同，緊接著是A3、B3。

在根冠比這方面，敖漢苜蓿根冠比在B2中最高，其次是A2；沙打旺：有土基質(zhì)A1、A2、A3 比對照土壤??；黃花草木樨：均有所提升，除了B3。

從以上對比可看出，對三種豆科植物生長起促進作用的推動影響由大到小排序為：B2、A2、B1、A1。由此可得，加入生污泥和腐熟污泥的基質(zhì)都可以加快這三種牧草的生長速度，加入凍融污泥的基質(zhì)B3 和A3對三種牧草生長作用影響幾乎沒有。

加入凍融污泥使得牧草的生長受阻，究其原因應該是融化時污泥的膠羽結(jié)構(gòu)受到了變化；加入腐熟污泥可以相對較快的加速植物生長，但是基質(zhì)所含養(yǎng)分較其他的要少，同時，它也有很多不足之處，如臭味污染，氮素大量消耗，堆肥耗時長等。由此可看出，一定程度的調(diào)整生污泥的復混比例，能夠達到良好的復墾效果，同時它能夠降低對環(huán)境和動植物的損害，也能防止堆肥等情況的發(fā)生。

另：本試驗采用30%生活污水污泥，復混基質(zhì)所含重金屬元素的量都把控在低于國家標準。煤矸石山和地下水、居住區(qū)、飲用水源都相距甚遠，所以植物是不會被人和動物吃掉的，因此不會發(fā)生重金屬的污染。

3 結(jié)語

煤矸石山復墾的關(guān)鍵在于基質(zhì)的改良。由試驗數(shù)據(jù)可知，復混基質(zhì)A1、A2、B1、B2的理化指標等方面均表現(xiàn)良好，其中B2 最好；但是由于有不小費用的運送成本，所以B1（(粉煤灰、生污泥和煤矸石的質(zhì)量配比為10:30:60）即是復墾基質(zhì)的不二選擇。

將污泥、粉煤灰用于煤矸石山的生態(tài)恢復工程，既實現(xiàn)固體廢棄物的資源化利用，變廢為寶，同時又增加煤矸石山復墾中土壤的肥力，把對土地和自然植被的損害降低，把環(huán)境、經(jīng)濟效益雙雙提升。為污泥、粉煤灰在煤矸石山生態(tài)環(huán)境建設和土地復墾提供指導性建議，具有一定的科學和實踐意義。此次復墾試驗使得煤矸石山生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得以重建，自身的生產(chǎn)力得以提升，此系統(tǒng)里動植物及微生物的類別得以豐富。