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能源化工“金三角” 固废变宝贝打响生态治理“翻身仗”

  孙兆军带领团队在宁东能源化工基地建起一个6000平方米的生态修复示范点,使土壤有机质提高20%,植被成活率达到85%以上,土壤生态功能恢复80%以上。

  宁夏银川市灵武境内的宁东能源化工基地内的试验田原本斑驳的土地,在孙兆军等人的努力下,已经变得郁郁葱葱。

  身为教育部中阿旱区特色资源与环境治理国际合作联合实验室、宁夏(中阿)旱区资源评价与环境调控重点实验室主任的孙兆军,也是宁夏煤基固废资源化及污染土壤生态治理项目(以下简称煤基固废治理项目)的负责人。

  宁东能源化工基地与陕西榆林、内蒙古鄂尔多斯共同构成能源化工“金三角”。这里年产工业固废约1.2亿吨,存在资源化利用率低、土地占用量大、环境污染重、治理难度大等诸多难题。

  工业固废真的百无一用只能一埋了之?被污染的土地到底能不能重焕神采?包括孙兆军在内的科研工作者纷纷对此展开研究。

  随着各项目陆续实施,昔日的工业固废摇身一变,成了用于沙漠化土壤生态治理的低成本高效营养基质、多功能土壤调理剂及新型肥料,宁东能源化工基地走出了一条节约资源、保护环境、发展循环经济的新路。

  能源化工“金三角”是我国罕见的能源富集区,资源优势突出,产业蓬勃发展。然而化工生产带来的大量工业固废,令人头疼。

  大宗工业固废中含有的药剂及铜、铅、锌等多种金属元素,随雨水流入附近河流或渗入地下,将严重污染水源;干涸后的尾砂、粉煤灰等遇大风形成扬尘;煤矸石自燃产生的二氧化硫会形成酸雨,对环境造成危害。

  以宁东能源化工基地为例,“其工业煤基固废主要包括:粉煤灰、煤矸石、气化炉渣、脱硫石膏、煤泥、电石渣等6种。”孙兆军说。

  在2021年中国化工园区30强评选中,宁东能源化工基地位列第八。2020年,这里共产生工业固废2134.2万吨,其中粉煤灰产生量675.2万吨、煤矸石516.2万吨、气化渣710万吨、脱硫石膏315.7万吨,占全宁夏固废总量的50%以上。

  宁东能源化工基地毗邻毛乌素沙漠,生态环境脆弱,工业固废污染治理难度大,加之这里毗邻黄河,严重影响着黄河流域生态保护与高质量发展先行区建设进程和国家能源战略的实施。

  “宁东能源化工基地建了3个大型渣场,每个都是1亿多吨的容积,但这么大的量依然解决不了工业固废堆置问题。”孙兆军指出,要真正解决这一问题,必须要将工业固废进行资源化利用。

  在宁夏重点研发计划重大项目、国家重点研发计划项目子课题的支持下,孙兆军带着宁夏大学科研团队与厦门大学、中国矿业大学(徐州)、国家能源投资集团有限责任公司等单位合作,开始了针对这一课题的研究与示范。

  煤基固废治理项目基地的一块牌子上,清晰地标明了宁东能源化工基地6种主要煤基固废的资源化途径——脱硫石膏可被制成建筑石膏、水泥缓凝剂,也可经加工用于盐碱地的改良;煤矸石可用来填充路基,制成水泥、矸石砖,做成土壤覆盖石、煤矸石肥料;煤泥和粉煤灰可做建筑材料、吸附剂、絮凝剂、活性炭、陶粒、土壤改良剂;气化炉渣和电石渣可用来做建筑材料、保温材料、吸附材料、生物基缓释肥……

  用孙兆军的话说,这是煤基固废的最好去处,“比如脱硫石膏,西北建材市场消纳能力非常有限。对于大部分销售不掉的脱硫石膏,我们可以对它进行深加工用于盐碱地的改良。从2004年到现在,对盐碱地的改良效果明显”。

  孙兆军带领团队绘制了一套煤基固废场地污染地理和空间图集,筛选出苜蓿、黑麦草、沙打旺等5种场地原位修复品种,研发出5种煤基固废土壤多功能调理剂及生产线个治理沙化、盐碱化和损毁土壤技术模式,全面突破煤电化固废资源化关键技术瓶颈。

  最终,他们在宁东能源化工基地建起一个6000平方米的生态修复示范点,使土壤有机质提高20%,植被成活率达到85%以上,土壤生态功能恢复80%以上。

  宁东能源化工基地的固废资源化利用率,2018年只有28.9%,而到了2021年,这个数字或将达到49%。

  来到煤基固废治理项目基地,只见沙打旺等植物大片生长,一眼望去葱葱茏茏。甚至在一块1.5亩的试验田里,科研人员还种出了西瓜。

  孙兆军不无自豪地介绍:“十一过后西瓜成熟了,上面有被兔子啃过的印记,说明这里的生态系统得到了有效修复。”他特别补充:“有人质疑这块地上种出来的西瓜重金属超标,放心,我们有国家检测报告。”

  对此,宁夏科技厅社会发展科技处处长张磊表示,在节约资源的基础上,煤基固废治理项目实现了环境保护和生态修复双重效益,对引领能源化工“金三角”能源安全和黄河流域生态文明建设与高质量发展战略实施具有重大意义。

  有专家指出,相较于工业废水、废气,工业固废更容易实现资源化利用,经过适当工艺处理可成为工业原料或能源,如制成水泥、砂石骨料等建筑材料,也可从中提取金属,包括稀有金属,或制造肥料、土壤改良剂等。

  如此庞大且不断增加的工业固废产生量,对于能源化工“金三角”地区来说,是挑战,更是机遇。让固废变成“宝贝”,能源化工“金三角”地区均铁腕出击。

  早在2018年3月24日,鄂尔多斯市准格尔旗就与江苏美旗环保科技有限公司就环保产业园项目进行了签约。该项目可通过对工业生产产生的固废、危废进行无害化技术化处理,实现当地工业经济转型升级和可持续发展。当年11月30日,该市城投集团又与大路煤化工基地管委会签署了工业固废处理合作框架协议,总投资约21亿元。该项目主要涉及Ⅰ类、Ⅱ类工业废渣及高铝灰渣等的填埋处理和资源化利用,合作期限为17年。

  鄂尔多斯市还持续开展危险废物安全专项整治三年行动,强化工业固废和危险废物全过程规范化、信息化管理,加快固废处置与综合利用步伐。

  今年9月1日,榆林市榆阳区2021年第三批投资57亿元的35个重点建设项目集中开工,其中包含一个年处理能力300万吨矿物固废及建筑固废综合处置再利用项目。该项目总投资2.5亿元,占地约340亩,建筑面积约100119平方米。投产后预计每年可生产各类环保型建筑材料砖5亿块,每年累计处理附近各大煤矿产生的矿业固废煤矸石和建筑垃圾约300万吨,是目前西北地区在建投资规模最大的固废处置再利用项目。

  今年,榆林市人民政府办公室和宁东能源化工基地管委会还分别印发了《榆林市工业固体废物污染防治管理办法(试行)》《宁东基地工业固体废弃物综合利用管理办法(修订)》。

  “目前,我们总体上形成了污染场地固废无害化处理、有害物质清除、损害土壤治理3大路径,但固废治理是个大命题,其资源化综合利用面临的主要问题是技术手段单一。”孙兆军坦言。他和团队寄希望于全国同仁齐心协力全方位补齐科研短板,拓展固废综合利用市场,提高固废资源化利用率,并形成稳定的循环经济产业链条,早日打赢这场攻坚战。

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