污泥能沃土 腐朽變神奇
將污泥重新應用于土地,使其中的營養元素和有機物質重新返回物質循環,既能改良土壤、改善植物生長狀況,又減少了對土地的占用和對環境的污染。
污泥的土地利用,即將污泥經高溫堆肥、堿性穩定化或熱干化等技術處理后,應用于農田、林地、菜地、果園、草地、市政綠化、育苗基質以及嚴重擾動的土地復墾與重建等。對污泥進行焚燒、填埋,不僅對環境造成污染,同時也是對資源的浪費。而將污泥重新應用于土地,使其中的營養元素和有機物質重新返回物質循環,既能改良土壤、改善植物生長狀況,又減少了對土地的占用和對環境的污染。
農田利用
早在20世紀六、七十年代,我國農村就有把污泥作為有機肥源施用于農田的習慣,但對污泥在土壤中的化學行為缺少系統研究。70年代末,化學肥料的大量使用抑制了農民施用污泥的興趣,污泥的處置遂以填埋為主。近20年來,隨著污泥量的日益增加及受填埋場地的限制,污泥處置成了城市發展中較棘手的問題。加之農村濫用化肥引起地力貧瘠,國家提倡發展有機農業,污泥農用及資源化利用又提到了議事日程。
污泥可經適當處理與不同比例的化肥混合,生產出適合各種作物的有機無機復混肥。田間試驗表明,在水稻上施用污泥有機復合肥,可增產18%~19%,肥效略低于市售的復合肥;對施用污泥有機復合肥的稻谷進行的測試表明,其重金屬含量與施用其它肥料的稻谷無明顯差別。
林地利用
美國、新西蘭等國家較早開展污泥用于林地的研究,取得了不錯的效果。污泥在林地施用后,能提高森林植物的生物量,植物則利用污泥中的有機物及營養元素,吸附、富集、轉化污泥中的重金屬、污染物,從而凈化污泥。
在楊樹、泡桐、油松等林木上進行的污泥施用實驗表明,林木的高度和直徑都隨污泥施用量的增加而增加;同時,未引起地下水污染,重金屬均累積于土壤表層,未向下層轉移。這都表明污泥的林地利用效果較好,遠離人口密集區,不會威脅人類食物鏈,相對較為安全,隨著研究的發展其應用將越來越多。
園林綠地利用
近年來污泥和垃圾堆肥應用于城鎮園林綠化逐漸增多,我國市政綠化及花卉市場發展很快,污泥應用是一個很有前途的方向。2007年原建設部發布了行業標準《城鎮污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質》。污泥作為有機肥料用于園林綠地的建設,不進入食物鏈,對人類健康不構成威脅,并且能改善土壤條件,促進園林植物生長,提高綠化質量。污泥經植物吸收利用,降解成無害產物,實現資源的可持續利用,不僅是有效的污泥處置途徑,而且由于不需要再購買高價的泥炭土,可降低園林綠化的成本。
污泥的園林利用也存在病原菌擴散和重金屬污染的危險。園林綠地及居住區綠地等地域,因涉及到人類活動的參與性,對于污泥處理中驅除異味和殺滅病菌的要求更高,應努力減少對人類居住休閑環境的影響。世界各國對污泥園林利用的規范管理主要包括:對污泥質量的限制,包括重金屬、病原菌、營養物的限制;污泥施用場所的限制;污泥施用量的限制;對污泥施用進行管理、監測、報告的制度。
基于經濟和環境的壓力以及資源化考慮,污泥園林利用在發達國家已成為一條重要的處置途徑,英國、美國等污泥綠化利用比例呈增加趨勢。國內上海、北京、天津、西安等進行了污泥及污泥堆肥應用于園林栽培的相關研究。然而,由于受觀念影響,國內的污水處理廠往往重水輕泥,污泥處理處置技術有待進一步提高,加上缺乏立法和經濟支撐體系,我國對污水污泥的相關研究跟國外相比仍有很大的差距。
礦山廢棄地利用
礦山廢棄地是指在采礦活動中所破壞的、未經一定處理而無法使用的土地,它包括:由剝離表土、開采的巖石碎塊和低品位礦石堆積而成的廢石堆廢棄地;礦體采完后留下的采空區和塌陷區形成的采礦坑廢棄地;開采出的礦石經選出精礦后產生的尾礦堆積形成的尾礦廢棄地;采礦作業面、機械設施、礦山輔助建筑物和道路交通等先占用后廢棄的土地。
我國礦藏開采具有相當的規模,有大量礦區土地未加改良。人們擔心污泥農用會對食品安全造成影響,而將污泥用作礦山廢棄地生態恢復的基質,既可避開食物鏈,又可緩解污泥帶來的環境問題,對于礦山廢棄地生態環境的改善還將起到推動作用。
邊坡植被恢復中的應用
污泥中含有較多的微生物、有機質和營養物質,可以進行生態化利用。若將污泥應用于邊坡植被恢復,既可減少生態治理的成本,又可就近處置污泥。近年來,污泥在園林綠化中的應用逐漸增多,但在邊坡植被恢復中的應用不多見。把污泥作為山區公路邊坡植被恢復種植基質的添加材料,實現污泥的資源化和循環利用,將有很廣闊的發展空間。
在高速公路巖質路塹邊坡進行的污泥和生活垃圾堆肥作為種植基質添加材料試驗表明,添加了污泥或垃圾堆肥的土壤其植被的長勢、發芽速度、覆蓋率及成坪狀況、生物量、抗旱狀況、抗高溫狀況、抗寒狀況以及越冬和越夏能力、綠期等均比不添加的好。施加的污泥量大于10%時即可達到很好的增加土壤肥力的作用,垃圾堆肥量在超過25%時可達到較好的增加土壤肥力的作用。利用城市污泥進行生物干化處理生產噴播綠化基材,應用結果表明,污泥噴播基材與邊坡結合緊密,穩定性好,基材肥沃,灌木、草本種子發芽整齊,苗木生長旺盛;與傳統的噴播綠化相比,能提前3~5天成坪,后期灌木根系發達,生長明顯加速。
將污泥作為邊坡綠化種植基質的添加物質,具有可行性和推廣性。在進行邊坡植被恢復時,添加約10%左右的污泥即可獲得較好的效果。污泥中有機質含量高,空隙度大,具有較強的保水性,可以適當改善土壤板結現象,有利于植物根系的生長。全國各地有相當多的污水處理廠,污泥很容易就近獲得,使用污泥替代草炭土進行邊坡綠化不需再施加任何肥料,能使綠化成本下降 10%~20%。污泥有一定的黏結性,較適合在強風化的碎石坡面中應用。為了防止對地下水的污染,在砂質土壤邊坡及水源保護地帶應慎重使用。
防止新的污染危害
開展污泥資源化利用的研究,對于土地資源日益緊張、環境保護壓力越來越大的城市來說具有重要的意義。一方面,將城市污泥等廢棄物采用傳統方法處置將浪費大量的土地,消耗較多的能源,并可能對環境造成污染;另一方面,污泥的資源化利用,既解決了污泥的出路問題,在有機質和營養元素得到充分利用的同時,又降低了污泥應用相關行業的成本,對于物質的循環利用和生態環境的保護具有重要的作用。
但是污泥當中含有較多的重金屬和污染物質,使用不當將會對環境造成危害。污泥中的寄生蟲(卵)、致病菌可能會導致流行性傳染病。污泥中有機物易腐敗,腐敗后產生的氣體會污染大氣環境,滲濾液會污染水環境。在國外,污泥田間施用之前常用石灰等來鈍化污泥中的重金屬并殺死污泥中的病原菌。火力發電廠的固體廢棄物粉煤灰,PH高達12左右,可以像石灰一樣起到鈍化污泥中的重金屬、并殺死污泥中的病原菌的作用。
污泥農田利用時,農民通常將污泥像化肥一樣做定期施用,經過長期的積累導致土壤中重金屬和有毒物質含量超標,農作物吸收利用土壤中過量的污染物,導致植株體內重金屬含量過高,并隨食物鏈富集,造成耕地不可逆退化或導致食物鏈高級消費者中毒及死亡。因此,對于污泥的農用應持謹慎態度,對其研究也要進一步深入,明確污泥農用較適宜的方法和用量,降低其對人體造成危害的可能性。
而將污泥應用于礦山廢棄地、邊坡植被恢復時,多在工程初期做一次性施用,并且添加時的量有所控制,以10%~25%為宜,在后期基本不會再添加污泥,不易導致污染物超標。對于與食物鏈無關的這些領域,污泥的應用將具有更廣闊的前景,在以后的研究中要加強這方面的研究力度。目前,植被恢復中存在的主要問題是噴播技術等成本較高,基質與巖面的吸附不牢固,易脫落,噴播基質的營養物質含量較低,易隨雨水流失,恢復效果不好。利用污泥易獲取、黏結性高、有機物質含量豐富等特點,可較好地解決這些問題。但是由于采礦廢棄地的礦藏類型不同,當地的土壤、氣候等環境條件各異,污泥中各項物質的含量也有所區別,如何使污泥在礦業廢棄地和邊坡的植被恢復中得到更廣泛的應用,是值得各地的研究者進一步試驗的。

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