泥渣资源再生种植土及其应用前景*

高育慧 周文君 王业春

（深圳文科园林股份有限公司，广东省园林景观与生态恢复工程技术研究中心，广东 深圳 518033）

城市建设中，新建、改建、扩建和拆除各类建筑物、构筑物、道路、管网等以及居民装饰、装修房屋过程中产生的大量弃土、弃料以及其他废弃物，主要包括工程弃土和拆建物料两大类别，其中工程弃土占比高达90%以上[1]。根据深圳市环境卫生管理处的初步统计，2013—2015年深圳市每年产生的各类余泥渣土共计3 600万m3，其中约2 200万m3被运往余泥渣土受纳场处理，仅小部分进行其他用途处置[2]。2008 年10月全市最大的龙华部九窝余泥渣土受纳场开始运营，约2 400 万m3的库容，不到4个月就已经基本填满[3～4]；根据《深圳市余泥渣土受纳场专项规划（2011—2020）》，2015年前深圳全市建设的12座建筑废弃物受纳场，总库容约1亿方[5]，到2015年底，规划收纳场就已经基本填满。随着城市化进程的推进，“渣土围城”不仅仅是深圳的特有现象，北京、济南、南京、郑州等经济快速发展的城市均有类似现象[6～7]。

余泥渣土的受纳处理不仅占用大量土地，还存在较大安全隐患，2015年光明新区“12·20”红坳村受纳场滑坡特大事故的爆发，给城市余泥渣土的处置问题敲响了警钟。因此，进行资源循环再利用将是未来的发展方向[8]。随着《在生节能建筑材料财政补助资金管理暂行办法》（财建

[2008]667号）、《绿色建筑行动方案》(国办发[2013]1号)、《深圳市建筑废弃物减排与利用条例》等鼓励政策的出台，已出现大量企业专注于建筑拆解物的资源循环利用，但针对产出量远大于建筑拆解物的工程弃土的再利用策略还十分缺乏。目前，针对余泥渣土的资源利用主要是对其进行泥沙分离后，将沙石直接用作骨料，而剩余泥渣主要成分为粘土，多用于制砖，没有得到很好利用。徐创军等[9]研究了工程弃土直接添加泥炭土进行改良的方法，但只添加泥炭土会增加土壤收缩率，降低土壤抗剪强度，从而影响结构稳定性；刘勇等[10]研究了利用工程淤泥改良为种植土的方法，但其方法需要添加固化剂，且需要与表土混合使用，实际使用较为不便。本文提出了泥渣资源再生种植土的新思路，为工程弃土的资源利用提供了新途径，不仅能够实现工程弃土的最大化利用，还为我国不断缩减的绿化种植土资源提供了新的补充来源。

1 泥渣及其特性

1.1 泥渣的形成

城市建设过程中的工程弃土主要来源于地下空间，如基坑、地铁修建过程中开挖形成的弃土。这部分土壤一般位于地表1 m以下，在土壤剖面分层中属于底层土（即生土），其长期受到上层土壤淋溶作用，因而富含细小的黏土颗粒。根据土壤质地三级分类法，土壤颗粒（粒径）从小到大可以分为黏粒（＜0.002 mm）、粉粒（0.002～0.02 mm）、砂粒（0.02～1 mm），比砂粒还大的固体颗粒一般称为石砾（＞1 mm）[11]。根据国际制土壤质地分类标准，以黏粒含量25%、40%作为壤土、黏壤土和黏土的划分界限[12]，在工程弃土进行泥沙分离后，大颗粒石砾及砂粒用作骨料，粒径较小的黏、粉粒便进入泥渣构成其主要物质组分。

1.2 泥渣的特性

黏粉颗粒物质本质上是黏土矿物，是在成土过程中岩石化学风化过程形成的次生矿物，化学组成主要为硅铝酸盐。有研究显示，粘性弃土中SiO2、Al2O3含量合计达74.5%，Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2和SO3等7种主要物质含量占24.72%，有机质及其他营养物质含量极低(还不到0.8%)[13]。

由于黏土矿物的比表面积巨大（10～1 000 m2/g），具有较强的吸附交换性能、粘着性、可塑性等特性，它是土壤保水保肥能力的重要物质基础。

2 泥渣再生种植土技术

2.1 技术原理

种植土包括绿化种植土和农业种植土，是指理化性能好，结构疏松、通气，保水、保肥能力强，适宜于植物生长的土壤[14]。黏土是泥渣的主要成分，也是种植土的重要物质组成部分，具有良好的保水、保肥能力，因而根据种植土的特性和相关标准，有针对性地改良泥渣，使其达到种植土条件。

2.2 技术工艺

2.2.1 机械及辅料

机械设备主要有沉淀池、压滤机、搅拌机、送料机等。

辅料分为两大类，一是用于结构改良的有机颗粒物，二是用于提升土壤营养特性的发酵肥和矿物元素肥。辅料1采用稻壳、蘑菇渣、木屑、园林废弃物等分解较慢的有机颗粒物，要求粒径1～5 mm为宜，含水率低于8%，用量大约为泥渣干重25%～35%；辅料2则主要作用于提高土壤营养成分，采用有机质含量高的发酵粪肥、发酵餐厨肥以及园林废弃物发酵肥等，同时复配矿物元素肥，用量根据肥力指标和辅料营养含量进行计算。

2.2.2 工艺流程

主要流程为工程弃土水洗分离出砂石和泥渣，泥浆的静置沉淀初步脱水及辅料1添加后的压滤系统二次脱水，后将初步形成的泥饼进行通风晾晒降低含水率，最后添加辅料2，充分搅拌后形成种植土（图1）。

2.3 质量保证措施

2.3.1 指标控制

主要从过程控制和成品检验控制两方面进行。过程控制是指按照种植土质量相关标准的规定，严格把控辅料中有毒有害物质的检测，特别是重金属含量以及有毒有机物、致病微生物等检测工作，确保所添加的辅料成分检测符合质量规定。成品检验控制则是对最终成品的功能性和安全性进行最终检测，需达到种植土的肥性、结构、表观要求以及安全使用目标。

2.3.2 关键因子控制

图1 工程弃土资源利用工艺路线

图2 泥渣压滤脱水过程

由于黏土颗粒极细，在溶液中容易形成分散体系，黏土又具有极强的吸水性、黏着力和可塑性，因此泥渣的脱水是本技术工艺流程顺利实施的关键步骤。在已有技术中，往往通过添加絮凝剂加速泥浆的沉淀过程，但以此形成的泥饼难以进一步脱水和辅料掺拌，且絮凝剂本身主要为高分子化合物或者金属盐，不符合种植土要求。通过反复试验发现，泥浆通过自然静置沉淀后，添加相对于固体含量质量分数25%～35%的干燥木质纤维类有机颗粒物，经过机械压滤后，泥渣能够形成孔隙结构良好的泥饼（图2），为进一步通风晾晒脱水和营养物质掺拌提供了良好结构基础。

3 应用前景

3.1 高标准绿化种植土生产

土壤作为植物生长的介质，其质量直接影响着植物的健康生长以及生态效益、景观功能的发挥[15]。在城市园林绿化施工过程中，一直十分重视苗木的规格和品质，而对于其立地条件土壤却缺少重视，以致土壤质量差，且常常混杂着各种建筑与生活垃圾[16]。我国城市绿化土壤普遍存在土壤pH较高、养分贫瘠、容重偏高、土壤通气性能差等问题[17]。有机质是土壤肥力的核心因子，我国仅约19.35%的城市绿地土壤有机质平均含量达到中等以上水平（＞20 g·kg-1），其余均为中等偏低水平 (＞12 g·kg-1)[18]。随着城市建设的高速发展以及人们对城市绿地土壤质量重视程度的提高，城市绿化建设过程中优质绿化种植土明显供应不足[19]，利用泥渣资源再生种植土将是未来优质绿化种植土的不错选择。通过建设城市工程弃土综合处置场，对工程弃土、园林废弃物等进行资源综合消化利用，建立原料、砂石骨料和优质种植土的稳定供应渠道，将可能是未来解决城市工程弃土的有效措施之一。

3.2 城市耕地占补平衡

我国是农业大国，同时又是有效耕地资源紧缺大国，宪法中规定了耕地保护制度作为一项长期不变的基本国策。1999年开始实施的《土地管理法》明确提出，各省、自治区、直辖市必须确保耕地总量不减少，占用耕地与开发复垦耕地相平衡。耕地占补平衡政策在全国实施了近20年以来，有效遏制了耕地数量的减少，但是耕地质量却没有实现占补平衡，存在占优补劣、耕地土壤退化的严峻问题，粮食安全的可持续性受到极大威胁[20～21]。城市高速发展过程中，特别是大城市，对耕地面积的占用压力较大，耕地补偿不得不依赖于异地补充[22]。往往新增耕地的自然条件较差，土壤较贫瘠，耕作层薄，熟化程度低，生产能力弱，通过有机质培肥等手段提升土壤质量需较长的周期。基于此现状，若通过泥渣再生农业种植土，合理选择改良材料，保障种植土符合农用土壤质量标准，也许是解决大城市耕地占补平衡和工程弃土两大问题的新思路。泥渣资源再生种植土不仅能够有效保证土壤质量，其产量十分充足，优质耕地补偿潜力巨大。

4 结语

工程弃土处理、有机固体废弃物利用、城市绿地土壤质量差、城市耕地占补平衡等问题均是我国城市快速发展中存在的重大社会问题，通过泥渣资源再生种植土技术将资源进行有效整合，为解决以上社会问题提供了较好的思路。但要真正解决以上现实问题，还需政府部门在政策层面给予有效支持，比如制定有关绿地种植土壤工程施工验收的强制性规定，健全行业主管部门监督机制，以及制定耕地占补质量验收和监测机制等，引导资源利用的市场常态化，助推城市建设过程中的生态文明建设。