污泥、粉煤灰在大同煤矸石山复垦中的研究与应用

方娜

（大同煤矿集团公司双创中心）

随着经济的发展和人口的增多,生活污水处理厂的污泥、火力发电厂的粉煤灰及煤矿煤矸石的量不断增加，污染环境、占用土地，其如何能够安全处置早已成为世界性的难题。同煤集团旗下煤矿已产生出亿吨级的煤矸石，其外排的粉煤灰也与日俱增，并且生活污水处理厂会不断形成新的污泥。这些固体废弃物的堆置场地日益紧缺，带来的环境问题日益突显，其如何治理，已迫在眉睫。基于以上情况，必须抓紧时间来解决此问题。

1 实验原理

实验覆盖层用三种不同方式处理的污泥（用秸秆堆腐的污泥、冬季冻融的污泥和生污泥）与粉煤灰和煤矸石及土按照一种比例混合，观察这三种复混基质对植物的作用，以此来选择最适宜的复垦基质，为污泥、粉煤灰在煤矸石山生态环境建设和土地复垦提供指导性建议。

2 实验过程

2.1 材料

本实验腐熟污泥、生污泥、冻融污泥分别来自在现场已堆肥好的污泥、同煤集团塔山生活污水厂产生的污泥、在冬季已冻融处置过的污泥。煤矸石、粉煤灰、土分别取自同煤塔山煤矿、同煤大唐塔山电厂及就近山上。

本实验采用三种植物(豆科)：沙打旺、黄花草木樨和敖汉苜蓿。由于复垦顺利告成的首要条件是易活性。其中豆科植物在这方面表现抢眼。具体为：生长速度快、抗逆性强、有发达的根系和其可以固氮。

2.2 具体方法

（1）将污泥（包括不同处理的污泥）、粉煤灰和煤矸石按不同比例掺混，混合好的各复混基质覆于平整过的煤矸石山梯田上，复混基质厚度为40 cm 以上。试验用基质为7种（表1），对照项(CK)是土。

表1 复混基质

（2）样品指标及测定方法

对这7种基质，分别检测其总孔隙度、含水率、pH、全氮、全磷、有机质、电导率、田间持水量、速效磷、速效钾的含量，以及重金属含量等。

（3）植物生长量的观测和测定

观测植物生长的全过程并记录：出苗状况、估算出苗率，等到其生长结束后检测植物的各项生长指标及其高度和根部长度等。

2.3 结果与分析

（1）复混基质的物理性质

检测土地关键的物理指标有田间持水量、总孔隙度和容重三项。土壤耕作层容重大概是1.1～1.2 g/cm3，当其超过1.3 g/cm3就会对植物发生作用。因此，复混基质均比对照土壤表现好，达到了其要求的数据。

（2）复混基质对植物生长的具体作用

表2 7种基质对三种豆科植物生长的具体作用

由表2 可知，在株高这方面，除了A3 和B3 对三种豆科植物产生一些约束外，别的基质和对照比对都增高显著。由此可见，腐熟污泥更能促进豆科植物地上部分的生长。

在根长这方面，敖汉苜蓿：根长值A1、A2、B1 和B2是最大的而且基本一样，别的基质没有显著不同；沙打旺：最大的是A2、B2，紧接着是B1、A1，其他没有显著不同；黄花草木樨：各个数值都大于比对照土壤，其中A1、A2、B1 和B2 是最大的而且没有显著不同，紧接着是A3、B3。

在根冠比这方面，敖汉苜蓿根冠比在B2中最高，其次是A2；沙打旺：有土基质A1、A2、A3 比对照土壤小；黄花草木樨：均有所提升，除了B3。

从以上对比可看出，对三种豆科植物生长起促进作用的推动影响由大到小排序为：B2、A2、B1、A1。由此可得，加入生污泥和腐熟污泥的基质都可以加快这三种牧草的生长速度，加入冻融污泥的基质B3 和A3对三种牧草生长作用影响几乎没有。

加入冻融污泥使得牧草的生长受阻，究其原因应该是融化时污泥的胶羽结构受到了变化；加入腐熟污泥可以相对较快的加速植物生长，但是基质所含养分较其他的要少，同时，它也有很多不足之处，如臭味污染，氮素大量消耗，堆肥耗时长等。由此可看出，一定程度的调整生污泥的复混比例，能够达到良好的复垦效果，同时它能够降低对环境和动植物的损害，也能防止堆肥等情况的发生。

另：本试验采用30%生活污水污泥，复混基质所含重金属元素的量都把控在低于国家标准。煤矸石山和地下水、居住区、饮用水源都相距甚远，所以植物是不会被人和动物吃掉的，因此不会发生重金属的污染。

3 结语

煤矸石山复垦的关键在于基质的改良。由试验数据可知，复混基质A1、A2、B1、B2的理化指标等方面均表现良好，其中B2 最好；但是由于有不小费用的运送成本，所以B1（(粉煤灰、生污泥和煤矸石的质量配比为10:30:60）即是复垦基质的不二选择。

将污泥、粉煤灰用于煤矸石山的生态恢复工程，既实现固体废弃物的资源化利用，变废为宝，同时又增加煤矸石山复垦中土壤的肥力，把对土地和自然植被的损害降低，把环境、经济效益双双提升。为污泥、粉煤灰在煤矸石山生态环境建设和土地复垦提供指导性建议，具有一定的科学和实践意义。此次复垦试验使得煤矸石山生态系统结构得以重建，自身的生产力得以提升，此系统里动植物及微生物的类别得以丰富。