城市污泥礦山復(fù)墾利用

1、城市污泥礦山復(fù)墾利用礦山廢棄地是指采礦剝離土、廢礦坑、尾礦、肝石和洗礦廢水沉淀物等占用的土地，還包括采礦作業(yè)面、機械設(shè)施、礦山輔助建筑物和礦山道路等先占用后廢棄的土地。礦山廢棄地往往含有多種污染物。這些污染物通過大氣和水體等途徑廣為擴散，污染礦山及周邊地區(qū)，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)受到破壞；未經(jīng)處理的廢石和尾礦堆，因其結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，還會導(dǎo)致嚴(yán)重的水土流失，并可能引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害等。我國是礦產(chǎn)資源大國，隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，礦產(chǎn)資源開發(fā)的速度越來越快，礦山廢棄地的數(shù)量也越來越多。盡管我國自20世紀(jì)80年代初期開始進行了礦山土地復(fù)墾方面的工作，可是在經(jīng)濟、技術(shù)、政策上明顯落后于歐、美等發(fā)達(dá)國家，因此礦山廢棄地的生

2、態(tài)恢復(fù)作為保護耕地資源的重要手段之一，應(yīng)在我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中占有一席之地。、國內(nèi)外對礦山廢棄地復(fù)墾的研究現(xiàn)狀礦區(qū)廢棄地的復(fù)墾措施主要是利用廢棄的有機質(zhì)，主要有物理措施、化學(xué)措施、生物措施等。歐美等國家對土地復(fù)墾技術(shù)的基礎(chǔ)研究開展較早，普遍采用的技術(shù)方案可歸納為直接恢復(fù)法和快速轉(zhuǎn)換法，或是兩者的結(jié)合。我國礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)工作從改革開放20多年以來，復(fù)墾方法從“一挖二平三改造”的簡單工程處理發(fā)展到多種形式、多種途徑、多種方法相結(jié)合的復(fù)墾技術(shù)體系。近幾年，我國對于廢棄地的復(fù)墾技術(shù)不僅逐漸向生態(tài)恢復(fù)轉(zhuǎn)變。進入“十一五”以來，我國污水處理廠所產(chǎn)生的污泥，有80%沒有得到妥善處理，污泥隨意堆放及所造成

3、的污染與再污染問題已經(jīng)凸顯出來，并且引起了社會的關(guān)注。2010年初，住建部副部長仇保興稱，“十二五”期間鼓勵污泥無害化后進行土地綜合利用。污泥的諸多特性決定了其具備土地利用的價值。其特性包括：（1）污泥中含有的氮磷鉀等養(yǎng)分和微量元素可提高土壤肥力，促進植物生長；（2）污泥所含基本礦物質(zhì)組成類似于土壤腐殖質(zhì)；（3）土壤生態(tài)系統(tǒng)的自凈作用抑制部分污泥中致病生物的生長并使其失活，同時還可以限制重金屬的遷移、擴散與生物可利用特性等。污泥土地直接利用因投資少、能耗低、運行費用低，把污泥應(yīng)用于嚴(yán)重擾動的土地修復(fù)與重建，可減少污泥帶來的負(fù)面效應(yīng)。剩余污泥的處置以及減量化是當(dāng)前污水處理廠急需解決的一個難點，礦

4、業(yè)廢棄地復(fù)墾是21世紀(jì)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的需要，將剩余污泥應(yīng)用于礦業(yè)廢棄地復(fù)墾，工藝簡單、成本低廉、原材料來源廣，充分達(dá)到了廢棄資源再利用的目的，必將深受礦山企業(yè)和城市污水處理廠的歡迎。但值得注意的是，不同城市和不同污水處理生產(chǎn)條件，其剩余污泥的性質(zhì)有所差別；不同礦業(yè)廢棄地的土壤特性也不盡相同，在這一領(lǐng)域還有許多問題有待進的研究和解決，探索剩余污泥在礦業(yè)廢棄地復(fù)墾中的應(yīng)用及效果，是本文研究的目的。二、駐馬店礦山開發(fā)駐馬店市位于河南省南部。面積15083平方公里，京廣鐵路和106、107國道及京珠高速、京廣高鐵縱貫?zāi)媳薄Ｊ杏虻孛差愋投鄻?，有山地、丘陵、又有平原和水域。駐馬店市礦產(chǎn)資源集中分布在西部及

5、西南部山區(qū)，其中煤、石油、天然氣、鐵礦等，特別是建材礦產(chǎn)資源較為優(yōu)勢。駐馬店市礦產(chǎn)資源主要分布在西部、西南部山區(qū)。目前發(fā)現(xiàn)各類礦產(chǎn)52種，主要有石油、天然氣、鐵礦、金礦、脈石英、螢石、水泥用灰?guī)r、白云巖、鉀長石、花崗巖、大理巖、建筑用砂、粘土等，優(yōu)勢礦主要為建材類非金屬礦產(chǎn)。駐馬店境內(nèi)礦山多數(shù)為上世紀(jì)開采至今的礦山，多數(shù)礦山開采不規(guī)范。經(jīng)過30多年的開采，造成了對地貌、植被、巖土，水域及大氣等自然資源的影響和破壞。礦山開采中隨意排放的廢水、廢石和尾礦，既占用了大量的土地，污染了水源，又嚴(yán)重破壞了礦區(qū)周圍的生態(tài)環(huán)境。在礦山開采中違法開采，亂采濫挖，沒有按臺階正規(guī)開采，形成眾多高陡邊坡，有的邊坡高

6、達(dá)40-50米，出現(xiàn)眾多危巖體和不穩(wěn)定斜坡。導(dǎo)致采區(qū)滑坡、崩塌、泥石流、地裂縫、地面塌陷等次生地質(zhì)災(zāi)害時有發(fā)生，具不完全統(tǒng)計礦山生態(tài)環(huán)境損害面積2000公頃，見下表1o駐馬店市部分礦山主要地質(zhì)災(zāi)害隱患點災(zāi)害點名稱位置威脅對象穩(wěn)定性大寨子一大尖山山體滑坡、泥石流泌陽縣西北部低山丘陵村莊、耕地中等易發(fā)盤古山-黑石山條山山體滑坡、塌陷、塌岸泌陽縣南部低山丘陵村莊、鐵路不穩(wěn)定五峰山一大頂山泥石流、滑坡象河、下碑寺、板橋鎮(zhèn)、沙河店鎮(zhèn)道路、村莊中等易發(fā)確山普會寺鄉(xiāng)陡巖崩塌、泥石流金牛山蓮花山礦區(qū)礦山車間、村莊廠房中等易發(fā)薄山水庫下游徐莊溢洪道山體滑坡任店鎮(zhèn)107國道、通信光纜、加油站及職工不穩(wěn)定劉店鎮(zhèn)扁擔(dān)

7、山、獨山等礦區(qū)滑坡、泥石流劉店鎮(zhèn)礦山車間村莊居民等不穩(wěn)定驛城區(qū)朱古洞鄉(xiāng)崩塌朱古洞鄉(xiāng)礦區(qū)礦區(qū)廠房和職工不穩(wěn)礦山多采用露天開采方式，對環(huán)境的影響主要是廢渣，其次為粉塵和噪聲。礦區(qū)廢渣主要是廢石，應(yīng)建立廢石堆放場，修建廢石堆放壩，利用廢礦石和地表覆蓋土進行礦山復(fù)墾治理。礦區(qū)粉塵主要是汽車運輸產(chǎn)生，礦區(qū)運輸路面應(yīng)經(jīng)常灑水，防止揚塵。礦區(qū)噪聲主要來自機械振動和爆破等。礦區(qū)離村莊較遠(yuǎn)，礦山生產(chǎn)對周邊環(huán)境影響不大，但礦區(qū)石子運輸對周邊環(huán)境影響很大。駐馬店從十一五規(guī)劃中強調(diào)礦山企業(yè)必須依法履行環(huán)境保護和土地復(fù)墾等地質(zhì)災(zāi)害防治等義務(wù)。加強對礦山可能遭受由采礦活動誘發(fā)的崩塌、滑坡、泥石流、地裂縫、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)

8、害的監(jiān)測、預(yù)報與防治，避免或減少礦山次生地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。嚴(yán)格對礦山閉坑報告的審查，礦山閉坑后，對采礦形成的露天采場、廢石堆放場、建筑用地等一定要進行治理恢復(fù)，包括生態(tài)恢復(fù)、土地復(fù)墾、地質(zhì)災(zāi)害防治，爭取十二五礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理率達(dá)到30%以上。三、駐馬店市城市污泥處置駐馬店目前有三個污水處理廠，日處理污水10萬噸，每日產(chǎn)生1500多立方米剩余活性污泥絕大多數(shù)未經(jīng)有效利用，污泥的無害化、減量化和資源化達(dá)不到環(huán)保要求。通過試驗，把脫水生化污泥堆肥后用于駐馬店礦山復(fù)墾，效果明顯。剩余污泥除含有利于土壤改良作用的養(yǎng)分外，還含有部分病原微生物和寄生蟲卵以及微量重金屬元素等，它們可能通過各種傳播途徑，污染

9、土壤、空氣、水源，危害植物的生長。針對駐馬店人口密集，土地資源缺乏，飲用水源地主要集中在駐馬店市西部，同時也是礦山分布帶。林地和市政綠化的利用因不易造成食物鏈的污染而成為污泥土地利用的有效方式。污泥用于嚴(yán)重擾動的土地如礦場土地的修復(fù)與重建，減少了污泥對人類生活的潛在威脅，既處置了污泥又恢復(fù)了生態(tài)環(huán)境。所以駐馬店剩余污泥的土地利用主要考慮閉坑礦山的修復(fù)和邊坡治理，且要考慮對飲用水源地和農(nóng)業(yè)活動的影響。剩余污泥礦山復(fù)墾利用主要考慮遠(yuǎn)離飲用水源地的確山和遂平縣，盡量避免在泌陽縣的閉坑礦山上利用。利用方式主要是礦山剝離區(qū)的復(fù)墾綠化和高邊坡治理。（一）礦山的修復(fù)礦山閉坑后，形成了巨大的尾礦堆，粉塵污染劇

10、烈，且存在巨大的滑坡和泥石流風(fēng)險。必須要對閉坑礦和尾礦堆進行復(fù)墾和綠化。閉坑礦山由于開采時剝離了原有的土壤，造成有機質(zhì)缺失。將駐馬店城市污水處理廠產(chǎn)生的剩余活性堆肥后運至閉坑礦山，過篩查明不同礦山尾礦的礦砂、礦泥的級配和粒徑范圍。將污泥與礦砂、礦泥按一定比例混合形成人工土壤并綠化，通過植物的生化作用，加快土壤腐植質(zhì)層的產(chǎn)生和熟化，最終達(dá)到林業(yè)復(fù)墾的目的。種植綠化期間監(jiān)測土壤與地下水的重金屬及有毒有害物質(zhì)的含量，確定剩余污泥的合理使用年份。人工土壤覆土主要技術(shù)指標(biāo)包括肥力要求、蓄水能力、孔隙容積、營養(yǎng)物質(zhì)、滲透性能、空間穩(wěn)定性，覆蓋在尾礦上面，以實現(xiàn)永久性綠化的目的。應(yīng)以植物造景為主，形成以喬木

11、為主、草坪為輔的合理的人工林種植結(jié)構(gòu)。所以人工土壤的構(gòu)造分層為排水層、反濾層、栽植土壤層、植被層。由于基本不會應(yīng)用到飲用水源地礦山，所以無需設(shè)置隔水層，排水層可直接排水到天然溝渠，無需專門收集并處理。在天然溝渠中修建鳳眼蓮塘，沿塘和溝渠人工種植蘆葦，達(dá)到利用微生物生化降解人工土壤排出水的復(fù)雜有機分子，分解為二氧化碳和水，且蘆葦是非常好的重金屬鐵的吸收體，可大大減輕重金屬污染。為了蓄存和排出種植層中滲出的多余水分，改善土壤基質(zhì)的通氣狀況，在地下設(shè)施防水層以上設(shè)置排（蓄）水設(shè)施。排水應(yīng)集中進入綠地和建筑的排水或集水系統(tǒng)。排（蓄）水設(shè)施可采取鋪設(shè)礫石層的方式，為了防止降水集中對排水層和產(chǎn)生壓力且更好

12、地排水，人工土壤頂層必須設(shè)計適當(dāng)?shù)呐潘露?。為了防止人工土壤?jīng)沖刷后細(xì)小基質(zhì)顆粒隨水流失且隨著水流向下滲流，造成土壤中的成分和養(yǎng)料流失，并堵塞排水系統(tǒng)。應(yīng)在排水層上面用級配砂石、細(xì)沙鋪設(shè)反濾層。反濾層設(shè)置的厚度、孔隙率、級配要考慮駐馬店本地的暴雨特點，計算短時大降雨形成的洪水對反濾層的滲透力作用，并經(jīng)現(xiàn)場試驗確定，以免反濾層遭到破壞。為了改善植物生長條件，栽植土壤層應(yīng)符合常綠和落葉喬木、灌木、草坪等不同植物生長對栽植土層厚度的要求，保證綠化的長期效果，人工土壤的覆土厚度應(yīng)在90-150cm之間。二）邊坡治理針對駐馬店閉坑礦山形成的眾多高邊坡對人民群眾的生命和財產(chǎn)形成的威脅，駐馬店推動了河川治理

13、工程，主要是閉坑礦山開采形成的高邊坡治理。邊坡治理的方式首先要滿足技術(shù)可總的就是掛網(wǎng)40-50米，如果單尾礦處理還得靠、經(jīng)濟合理、生態(tài)環(huán)保、立足現(xiàn)有資源的利用。噴錨和重力式擋土墻兩種及其組合。由于采礦，形成了剝離帶，邊坡高度多為純采用噴錨掛網(wǎng)，則費用高，且不能利用尾礦堆,另尋其他辦法，進一步增加了治理費用。經(jīng)過計算和踏勘，采用了局部高邊坡噴錨掛網(wǎng)，總體分階段使用重力式擋土墻的技術(shù)措施，既考慮到了填方的安全，還節(jié)約土方資源，且資源化利用污泥來形成綠化土壤，涵養(yǎng)了水源。重力式擋土墻一般不配鋼筋或只在局部范圍內(nèi)配以少量的鋼筋，因此，體積、重量都大，在軟弱地基上修建往往受到承載力的限制，一般墻高在6m以下。由于重力式擋土墻靠自重維持平衡穩(wěn)定，如果墻太高，耗費材料多，也不經(jīng)濟。由于駐馬店市礦山地基承載力較好，擋土墻高度不大，礦區(qū)又有大量可資利用的廢棄石料，應(yīng)當(dāng)首先選用重力式擋土墻。高邊坡底部使用重力式擋土墻，經(jīng)填方夯實后，再沿著邊坡高程分段使用噴錨掛網(wǎng)，每10米高分層，水平面上覆蓋人工土壤，再修筑馬道。馬道靠邊坡一側(cè)可再修筑擋土墻，或掛網(wǎng)噴錨，直至邊坡頂。治理的墻后填土與剝離面不能形成承載力整體，且填土量巨大，延伸到地面的水平投影長度很大。所以將堆肥后的城市污泥與尾礦的礦砂、礦泥混合，工藝同上述的礦山修復(fù)，構(gòu)造措施也相同。但擋土墻設(shè)施結(jié)構(gòu)必須滿足相