原本光禿禿的宕口,如今已是滿目蔥蘢。
江蘇省南京市浦口區八里莊有一大片廢棄的采石場,從兩年前的衛星遙感圖片上看,這里的宕口就像是刻在土地上的"疤癩",光禿禿一片。日前,記者再次來到這里,高羊茅、刺槐、鋪地柏、欒樹、狗牙根、木豆、多花木蘭等枝繁葉茂,滿目蔥蘢。原因在于,由南京市環境保護科學研究院承擔的"城市污水處理廠污泥用于宕口生態恢復"示范項目在此落地,開創了我國城市污水處理廠污泥的資源化應用及礦山廢棄地宕口生態修復的全新模式。
廢棄礦山怎么修復?
光禿禿的宕口濕噠噠的污泥,生態難以言說的痛滿目瘡痍的八里莊廢棄采石場宕口并不是個案。據統計,自國家重點整治非法采礦以來,僅南京市遺留下來的廢棄露天礦山宕口就有170余處。這樣光禿禿的宕口,幾乎在每條進出南京的高速公路邊都可見到,視線所及,猶如長在青山綠水上的"疤瘌"。隨著城鄉生態建設工作不斷推進,南京提出,所有宕口必須逐步恢復植被。但破壞容易恢復難,想要在裸露的巖石上恢復綠色植被,首先需要解決的就是綠色植被生長的根基——土壤來源問題。正是這一難題的制約,南京市目前的宕口植被恢復率僅為20%左右,距離80%的生態市建設要求仍有很大差距。
與此同時,隨著城市環保基礎設施不斷完善,各地污水處理廠的污泥處置問題越來越緊迫。據了解,我國城市污水處理廠基本都沒有嚴格有效的污泥安全處置系統,絕大多數都是將污泥和生活垃圾一起簡單填埋堆放,有些送到發電廠焚燒,前者給當地生態環境帶來了極不安全的隱患,后者成本較高,工藝復雜。
江蘇省已建成并投運的城鎮污水處理廠達到了234座,形成了日處理725萬噸污水的能力,全省每天產生的污泥多達3.7萬噸。已有700多萬人口的南京,城市污水日處理能力已經超過100萬噸。未來3年,還將完成20座污水處理廠的新建,隨之而來的污泥問題也日益嚴峻。因此,污泥如何安全處置,已經刻不容緩。
廢棄地植被恢復為啥難?
廢棄地有機質含量低,恰好可以利用污泥中的有機物質針對上述問題,南京市科技局和環保局適時推出了"城市污水處理廠污泥用于宕口生態恢復"的實驗和示范工程研究,經過兩年多的時間,已取得具有很強推廣價值的創新性突破。
負責這項研究的南京市環境科學研究院副院長卜現亭告訴記者,礦山廢棄地植被恢復進度和見效都很慢的最大難點在于廢棄地有機質含量較低,而污泥中的所謂有害物質,實際上含有大量的有機物和能夠促進植物生長的氮、磷、鉀營養成分以及Ca、Cu、Zn、Fe等其他微量元素。如果放錯了地方就是令人討厭的污染物;如果變廢為寶,就會成為植物生長的重要營養來源。將無害化、穩定化處理后的城市污水處理廠污泥科學施用于礦區植被恢復,不僅可以解決污泥的出路,還可以改善礦區土壤結構以及物理化學特征,增加土壤的肥力,加快"寸毛難生"的宕口貧瘠土壤腐殖質層的產生和熟化。
不過,想要讓這些污泥發揮作用,必須對其實施無害化處理。因此,科研人員從南京典型污水處理廠污泥的理化性質、重金屬含量、營養指標比較分析入手,開展污泥的穩定化研究。他們花了一年多時間,分別將城市污泥與秸稈、藥渣等多種組合進行篩選、優化,逐步形成了幾種較合理的配方,并有針對性地對不同配方開展植物毒性試驗、肥效分析,還就其土壤理化性質、不同植物生長及影響等方面進行綜合實驗研究,最后確定最佳土壤配比方案。與此同時,科研人員還對宕口如何使用污泥生態恢復的工程技術方法進行試驗。他們根據污泥以及林地、草地的不同類型和特點,研究制定出了配土方案、噴播施工方案、植物選擇與配置、水土保持措施等一整套較為完善的技術方法。
根據試驗宕口統計,這一生態恢復示范工程每平方米可利用0.12噸污泥。照此計算,我國大量亟須生態恢復的礦山"不毛之地",不僅將可以消化掉我國目前以及今后所有的污水處理廠的污泥,實現廢物的無害化、資源化,還將加速廢棄礦山的植被復墾進程,使廢棄礦山生態恢復步入良性循環。
如何實現污泥的無害化?
污泥和秸稈藥渣混合,添加發酵菌液后,可以實現穩定處理那么,如何實現污泥的無害化呢?據負責這一課題的南京市環境科學研究院工程所所長府靈敏介紹,如果直接將未經處理的污泥施用于土地上,存在二次污染的隱患。這主要是因為,城市污水處理廠污泥經過脫水處理后仍含有75%~85%的水分,還通常含有50%以上的有機物,極易腐敗,并產生惡臭,因此需要進行穩定化和無害化處理,這是決定污泥能否資源化有效利用的關鍵步驟。
用于此次試驗宕口植被恢復工程的污泥,取自南京市日處理能力為64萬噸的江心洲污水處理廠污泥脫水車間。為使污泥中有毒有害物質及病原微生物含量達到國家限制標準,科研人員選用農作物秸稈和中藥廠藥渣作為輔料,在添加了發酵菌液后,對污泥進行穩定處理。經過21天的堆肥發酵處理后,原本黑色、大聚團成塊狀的新鮮污泥已經呈現褐色的疏散結構,其間夾雜著大量白色的菌絲,原本幾米之外就能聞到的惡臭,已經被微微的腐殖氣息所取代。
經檢測分析,污泥中原有的病原菌、寄生蟲卵幾乎全部被殺死,揮發性成分減少,可以達到《城鎮污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質》中污泥穩定化處理要求,完全可以滿足污泥林地利用的安全條件。
從研究報告上看,經過處理后可用于礦區地表的城市污水處理廠污泥比一般有機肥肥力更高,其有機質含量為31.4%,遠高于豬廄肥25%的含量和20%的標準限量,氮、磷、鉀含量也遠遠超過豬、馬、牛等農家肥的含量,完全能夠滿足綠化用泥的要求。雖然經分析,這一試驗綠化林地中的喬灌木體內重金屬含量相對于其他森林植物高,但不影響植物正常生長,且避開了人的食物鏈,不會產生對周邊環境和人體直接危害的威脅。
污泥產業化如何構建?
和礦山廢棄地恢復工作結合起來,經濟和生態價值凸顯,推廣應用前景廣闊現在,我國的污泥處置多以焚燒和填埋為主,若將污泥作為林業土壤基質并產業化,可以節約大量運輸成本和焚燒費用。僅以南京江心洲污水處理廠每年30多萬噸污泥為例,焚燒處置費為每噸140~250元,每年將需要4500萬~7500萬元。而如果污泥用于廢棄地的土壤改良,將大大節約污泥處置費用。此次研究的污泥處置費用約為每噸60元,宕口植被恢復工程約120元/平方米,綜合性價比高。如果污泥制肥進入產業化階段,針對不同的用途,配制成不同的基質,形成產業鏈,將可能產生更大的市場價值。
此外,這一研究成果不僅對改善礦山土壤環境、改良礦山廢棄地生態環境具有積極作用,還可以有效解決污泥的二次污染問題。
我國礦山廢棄地的恢復工作開始于上世紀50年代末,但由于社會、經濟和技術等方面的原因,直到80年代仍處于零星、分散、小規模、低水平的步履維艱狀態。全國范圍內礦山廢棄地生態恢復的任務十分艱巨,這與恢復植被無土可用、成本居高不下的難題密切相關。
南京市環科院這一研究成果所建立的城市污水處理廠污泥處理處置與宕口生態復綠工程有機結合的環境生態體系模式,有效地改變了宕口恢復植被依靠購買熟土的舊有模式,把城市污泥這一"固體廢棄物"改良成為適合生態復墾的土壤,增加了林業經濟的土地資源。記者徐小怗通訊員邵藝
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