高育慧 周文君 王業(yè)春

（深圳文科園林股份有限公司，廣東省園林景觀與生態(tài)恢復(fù)工程技術(shù)研究中心，廣東 深圳 518033）

城市建設(shè)中，新建、改建、擴(kuò)建和拆除各類建筑物、構(gòu)筑物、道路、管網(wǎng)等以及居民裝飾、裝修房屋過(guò)程中產(chǎn)生的大量棄土、棄料以及其他廢棄物，主要包括工程棄土和拆建物料兩大類別，其中工程棄土占比高達(dá)90%以上[1]。根據(jù)深圳市環(huán)境衛(wèi)生管理處的初步統(tǒng)計(jì)，2013—2015年深圳市每年產(chǎn)生的各類余泥渣土共計(jì)3 600萬(wàn)m3，其中約2 200萬(wàn)m3被運(yùn)往余泥渣土受納場(chǎng)處理，僅小部分進(jìn)行其他用途處置[2]。2008 年10月全市最大的龍華部九窩余泥渣土受納場(chǎng)開(kāi)始運(yùn)營(yíng)，約2 400 萬(wàn)m3的庫(kù)容，不到4個(gè)月就已經(jīng)基本填滿[3～4]；根據(jù)《深圳市余泥渣土受納場(chǎng)專項(xiàng)規(guī)劃（2011—2020）》，2015年前深圳全市建設(shè)的12座建筑廢棄物受納場(chǎng)，總庫(kù)容約1億方[5]，到2015年底，規(guī)劃收納場(chǎng)就已經(jīng)基本填滿。隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，“渣土圍城”不僅僅是深圳的特有現(xiàn)象，北京、濟(jì)南、南京、鄭州等經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的城市均有類似現(xiàn)象[6～7]。

余泥渣土的受納處理不僅占用大量土地，還存在較大安全隱患，2015年光明新區(qū)“12·20”紅坳村受納場(chǎng)滑坡特大事故的爆發(fā)，給城市余泥渣土的處置問(wèn)題敲響了警鐘。因此，進(jìn)行資源循環(huán)再利用將是未來(lái)的發(fā)展方向[8]。隨著《在生節(jié)能建筑材料財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行辦法》（財(cái)建

[2008]667號(hào)）、《綠色建筑行動(dòng)方案》(國(guó)辦發(fā)[2013]1號(hào))、《深圳市建筑廢棄物減排與利用條例》等鼓勵(lì)政策的出臺(tái)，已出現(xiàn)大量企業(yè)專注于建筑拆解物的資源循環(huán)利用，但針對(duì)產(chǎn)出量遠(yuǎn)大于建筑拆解物的工程棄土的再利用策略還十分缺乏。目前，針對(duì)余泥渣土的資源利用主要是對(duì)其進(jìn)行泥沙分離后，將沙石直接用作骨料，而剩余泥渣主要成分為粘土，多用于制磚，沒(méi)有得到很好利用。徐創(chuàng)軍等[9]研究了工程棄土直接添加泥炭土進(jìn)行改良的方法，但只添加泥炭土?xí)黾油寥朗湛s率，降低土壤抗剪強(qiáng)度，從而影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；劉勇等[10]研究了利用工程淤泥改良為種植土的方法，但其方法需要添加固化劑，且需要與表土混合使用，實(shí)際使用較為不便。本文提出了泥渣資源再生種植土的新思路，為工程棄土的資源利用提供了新途徑，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)工程棄土的最大化利用，還為我國(guó)不斷縮減的綠化種植土資源提供了新的補(bǔ)充來(lái)源。

1 泥渣及其特性

1.1 泥渣的形成

城市建設(shè)過(guò)程中的工程棄土主要來(lái)源于地下空間，如基坑、地鐵修建過(guò)程中開(kāi)挖形成的棄土。這部分土壤一般位于地表1 m以下，在土壤剖面分層中屬于底層土（即生土），其長(zhǎng)期受到上層土壤淋溶作用，因而富含細(xì)小的黏土顆粒。根據(jù)土壤質(zhì)地三級(jí)分類法，土壤顆粒（粒徑）從小到大可以分為黏粒（＜0.002 mm）、粉粒（0.002～0.02 mm）、砂粒（0.02～1 mm），比砂粒還大的固體顆粒一般稱為石礫（＞1 mm）[11]。根據(jù)國(guó)際制土壤質(zhì)地分類標(biāo)準(zhǔn)，以黏粒含量25%、40%作為壤土、黏壤土和黏土的劃分界限[12]，在工程棄土進(jìn)行泥沙分離后，大顆粒石礫及砂粒用作骨料，粒徑較小的黏、粉粒便進(jìn)入泥渣構(gòu)成其主要物質(zhì)組分。

1.2 泥渣的特性

黏粉顆粒物質(zhì)本質(zhì)上是黏土礦物，是在成土過(guò)程中巖石化學(xué)風(fēng)化過(guò)程形成的次生礦物，化學(xué)組成主要為硅鋁酸鹽。有研究顯示，粘性棄土中SiO2、Al2O3含量合計(jì)達(dá)74.5%，F(xiàn)e2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2和SO3等7種主要物質(zhì)含量占24.72%，有機(jī)質(zhì)及其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量極低(還不到0.8%)[13]。

由于黏土礦物的比表面積巨大（10～1 000 m2/g），具有較強(qiáng)的吸附交換性能、粘著性、可塑性等特性，它是土壤保水保肥能力的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。

2 泥渣再生種植土技術(shù)

2.1 技術(shù)原理

種植土包括綠化種植土和農(nóng)業(yè)種植土，是指理化性能好，結(jié)構(gòu)疏松、通氣，保水、保肥能力強(qiáng)，適宜于植物生長(zhǎng)的土壤[14]。黏土是泥渣的主要成分，也是種植土的重要物質(zhì)組成部分，具有良好的保水、保肥能力，因而根據(jù)種植土的特性和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，有針對(duì)性地改良泥渣，使其達(dá)到種植土條件。

2.2 技術(shù)工藝

2.2.1 機(jī)械及輔料

機(jī)械設(shè)備主要有沉淀池、壓濾機(jī)、攪拌機(jī)、送料機(jī)等。

輔料分為兩大類，一是用于結(jié)構(gòu)改良的有機(jī)顆粒物，二是用于提升土壤營(yíng)養(yǎng)特性的發(fā)酵肥和礦物元素肥。輔料1采用稻殼、蘑菇渣、木屑、園林廢棄物等分解較慢的有機(jī)顆粒物，要求粒徑1～5 mm為宜，含水率低于8%，用量大約為泥渣干重25%～35%；輔料2則主要作用于提高土壤營(yíng)養(yǎng)成分，采用有機(jī)質(zhì)含量高的發(fā)酵糞肥、發(fā)酵餐廚肥以及園林廢棄物發(fā)酵肥等，同時(shí)復(fù)配礦物元素肥，用量根據(jù)肥力指標(biāo)和輔料營(yíng)養(yǎng)含量進(jìn)行計(jì)算。

2.2.2 工藝流程

主要流程為工程棄土水洗分離出砂石和泥渣，泥漿的靜置沉淀初步脫水及輔料1添加后的壓濾系統(tǒng)二次脫水，后將初步形成的泥餅進(jìn)行通風(fēng)晾曬降低含水率，最后添加輔料2，充分?jǐn)嚢韬笮纬煞N植土（圖1）。

2.3 質(zhì)量保證措施

2.3.1 指標(biāo)控制

主要從過(guò)程控制和成品檢驗(yàn)控制兩方面進(jìn)行。過(guò)程控制是指按照種植土質(zhì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，嚴(yán)格把控輔料中有毒有害物質(zhì)的檢測(cè)，特別是重金屬含量以及有毒有機(jī)物、致病微生物等檢測(cè)工作，確保所添加的輔料成分檢測(cè)符合質(zhì)量規(guī)定。成品檢驗(yàn)控制則是對(duì)最終成品的功能性和安全性進(jìn)行最終檢測(cè)，需達(dá)到種植土的肥性、結(jié)構(gòu)、表觀要求以及安全使用目標(biāo)。

2.3.2 關(guān)鍵因子控制

圖1 工程棄土資源利用工藝路線

圖2 泥渣壓濾脫水過(guò)程

由于黏土顆粒極細(xì)，在溶液中容易形成分散體系，黏土又具有極強(qiáng)的吸水性、黏著力和可塑性，因此泥渣的脫水是本技術(shù)工藝流程順利實(shí)施的關(guān)鍵步驟。在已有技術(shù)中，往往通過(guò)添加絮凝劑加速泥漿的沉淀過(guò)程，但以此形成的泥餅難以進(jìn)一步脫水和輔料摻拌，且絮凝劑本身主要為高分子化合物或者金屬鹽，不符合種植土要求。通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，泥漿通過(guò)自然靜置沉淀后，添加相對(duì)于固體含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%～35%的干燥木質(zhì)纖維類有機(jī)顆粒物，經(jīng)過(guò)機(jī)械壓濾后，泥渣能夠形成孔隙結(jié)構(gòu)良好的泥餅（圖2），為進(jìn)一步通風(fēng)晾曬脫水和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)摻拌提供了良好結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

3 應(yīng)用前景

3.1 高標(biāo)準(zhǔn)綠化種植土生產(chǎn)

土壤作為植物生長(zhǎng)的介質(zhì)，其質(zhì)量直接影響著植物的健康生長(zhǎng)以及生態(tài)效益、景觀功能的發(fā)揮[15]。在城市園林綠化施工過(guò)程中，一直十分重視苗木的規(guī)格和品質(zhì)，而對(duì)于其立地條件土壤卻缺少重視，以致土壤質(zhì)量差，且常?；祀s著各種建筑與生活垃圾[16]。我國(guó)城市綠化土壤普遍存在土壤pH較高、養(yǎng)分貧瘠、容重偏高、土壤通氣性能差等問(wèn)題[17]。有機(jī)質(zhì)是土壤肥力的核心因子，我國(guó)僅約19.35%的城市綠地土壤有機(jī)質(zhì)平均含量達(dá)到中等以上水平（＞20 g·kg-1），其余均為中等偏低水平 (＞12 g·kg-1)[18]。隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展以及人們對(duì)城市綠地土壤質(zhì)量重視程度的提高，城市綠化建設(shè)過(guò)程中優(yōu)質(zhì)綠化種植土明顯供應(yīng)不足[19]，利用泥渣資源再生種植土將是未來(lái)優(yōu)質(zhì)綠化種植土的不錯(cuò)選擇。通過(guò)建設(shè)城市工程棄土綜合處置場(chǎng)，對(duì)工程棄土、園林廢棄物等進(jìn)行資源綜合消化利用，建立原料、砂石骨料和優(yōu)質(zhì)種植土的穩(wěn)定供應(yīng)渠道，將可能是未來(lái)解決城市工程棄土的有效措施之一。

3.2 城市耕地占補(bǔ)平衡

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，同時(shí)又是有效耕地資源緊缺大國(guó)，憲法中規(guī)定了耕地保護(hù)制度作為一項(xiàng)長(zhǎng)期不變的基本國(guó)策。1999年開(kāi)始實(shí)施的《土地管理法》明確提出，各省、自治區(qū)、直轄市必須確保耕地總量不減少，占用耕地與開(kāi)發(fā)復(fù)墾耕地相平衡。耕地占補(bǔ)平衡政策在全國(guó)實(shí)施了近20年以來(lái)，有效遏制了耕地?cái)?shù)量的減少，但是耕地質(zhì)量卻沒(méi)有實(shí)現(xiàn)占補(bǔ)平衡，存在占優(yōu)補(bǔ)劣、耕地土壤退化的嚴(yán)峻問(wèn)題，糧食安全的可持續(xù)性受到極大威脅[20～21]。城市高速發(fā)展過(guò)程中，特別是大城市，對(duì)耕地面積的占用壓力較大，耕地補(bǔ)償不得不依賴于異地補(bǔ)充[22]。往往新增耕地的自然條件較差，土壤較貧瘠，耕作層薄，熟化程度低，生產(chǎn)能力弱，通過(guò)有機(jī)質(zhì)培肥等手段提升土壤質(zhì)量需較長(zhǎng)的周期?；诖爽F(xiàn)狀，若通過(guò)泥渣再生農(nóng)業(yè)種植土，合理選擇改良材料，保障種植土符合農(nóng)用土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，也許是解決大城市耕地占補(bǔ)平衡和工程棄土兩大問(wèn)題的新思路。泥渣資源再生種植土不僅能夠有效保證土壤質(zhì)量，其產(chǎn)量十分充足，優(yōu)質(zhì)耕地補(bǔ)償潛力巨大。

4 結(jié)語(yǔ)

工程棄土處理、有機(jī)固體廢棄物利用、城市綠地土壤質(zhì)量差、城市耕地占補(bǔ)平衡等問(wèn)題均是我國(guó)城市快速發(fā)展中存在的重大社會(huì)問(wèn)題，通過(guò)泥渣資源再生種植土技術(shù)將資源進(jìn)行有效整合，為解決以上社會(huì)問(wèn)題提供了較好的思路。但要真正解決以上現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，還需政府部門(mén)在政策層面給予有效支持，比如制定有關(guān)綠地種植土壤工程施工驗(yàn)收的強(qiáng)制性規(guī)定，健全行業(yè)主管部門(mén)監(jiān)督機(jī)制，以及制定耕地占補(bǔ)質(zhì)量驗(yàn)收和監(jiān)測(cè)機(jī)制等，引導(dǎo)資源利用的市場(chǎng)常態(tài)化，助推城市建設(shè)過(guò)程中的生態(tài)文明建設(shè)。