廣州市大蠔沙島淤泥處置項目技術(shù)研究

萬金柱

1 概述

1.1 項目背景

為迎接廣州2010年亞運會及配合廣州市中心主要河涌綜合整治工程的實施,根據(jù)《廣州市中心城區(qū)河涌水系規(guī)劃》和《廣州市中心城區(qū)河涌綜合整治工作方案》,以及廣州市水務投資集團有限公司計劃于2009年～2010年完成主要河涌清淤及淤泥處置的工作任務要求,廣州市確定按照“集約化清淤、無害化處理、資源化利用”的處置原則,將31條河涌淤泥集中處置項目實施選定在娥眉沙島和大蠔沙島進行,以基本清除河涌污染淤泥,減少河涌污染內(nèi)源,對淤泥進行資源化處置,增加河水自凈能力,并配合隨后進行河涌補水和生態(tài)修復工作,實現(xiàn)河涌水質(zhì)的顯著改善。

1.2 大蠔沙島概況

廣州大蠔沙島是位于珠江前航道的一個江心島,島面積約1 450畝,其中農(nóng)田約1 200畝,種植著各種經(jīng)濟作物,主要以香蕉為主。堤岸總長為5.03 km,舊堤多為20世紀80年代前后所建的砌石岸墻。

1.3 水文氣象

1.3.1 氣象特征

1)日照、氣溫。廣州光熱資源充足,年平均日照時數(shù)為1 875 h～1 960 h,年太陽總輻射量105.3 kcal?cm2,年平均氣溫 21.4℃～21.8℃,日均氣溫都在0℃以上。7月、8月份氣溫最高,極端最高氣溫38.7℃;1月份氣溫最低,最低氣溫0℃左右。無霜期北部290 d,南部346 d。2)降水。廣州雨量充沛,多年平均降水量為1 652 mm,最大年降水量2 865 mm,最小年降水量 1 061mm。雨季以(4月～9月)降水量占全年的85%左右;4月～6月以鋒面雨為主,7月～9月臺風雨盛行。廣州市暴雨在省內(nèi)屬低值區(qū),但短歷時暴雨量較大,實測最大24 h雨量298 mm(1936年6月1日),多年平均24 h雨量均值134 mm。3)風向、風速。冬夏季風的交替是廣州季風氣候突出的特征。冬季的偏北風因極地大陸氣團向南伸展而形成,干燥寒冷。夏季偏南風固熱帶海洋氣團北伸,溫暖潮濕。夏季出現(xiàn)臺風時風力常達9級～12級,最大風速可達30 m/s,年平均風速2.6 m/s左右。4)蒸發(fā)量。年水面蒸發(fā)量在1 200 mm～1 400 mm左右,陸面蒸發(fā)800 mm左右,日照天數(shù)年平均240 d。

1.3.2 水文

1)降水量的變化。各級廣州市區(qū)雨量站1908年～1998年資料統(tǒng)計,多年平均降水量為1 625 mm,實測最大年降水量為2 865 mm(1920年),最小年降水量為1 009 mm(1991年)。根據(jù)年降水量差積曲線分析,年降水量的豐枯循環(huán)期一般在20年～30年左右,這說明廣州市降水量的年際變化相對比較穩(wěn)定。

2)降水量的年內(nèi)變化。根據(jù)1908年～1998年資料統(tǒng)計,廣州市多年平均降水量年內(nèi)分配情況見表1。

表1 廣州市多年平均降水量年內(nèi)分配表 %

從表1可知,汛期(4月～9月份)降水量占年降水量的80.6%,枯水期僅占19.4%,豐枯季節(jié)分明。在汛期,前汛期降水量占43.28%,后汛期占37.4%。

3)暴雨特性。廣州市日最大降雨量298 mm(1936年6月1日),1955年6月6日 24 h最大降雨量284.9 mm。最大6 h降雨242.6 mm(1955年6月6日)。1 h最大降雨量101 mm(1983年6月16日)。

廣州市區(qū)暴雨特征主要為鋒面雨和臺風雨,大暴雨中臺風雨占主要地位,如在實測8次大暴雨中,有 4次是臺風雨,而且最大的3次均為臺風雨。臺風雨的特點是雨區(qū)范圍廣,量級高,雖然時程分配較均勻,會出現(xiàn)大面積產(chǎn)流,使低洼地區(qū)的地面徑流更為集中。鋒面雨的特點是地區(qū)性強,雨強很大,雖然量級較低,但時程分配集中,會使局部地區(qū)排水系統(tǒng)超負荷。

1.4 區(qū)域地質(zhì)概況

2 工藝方案選擇

2.1 廣州市河涌底泥及污染評價

使用疏浚物海洋傾倒分類評價限值對重金屬進行評價,結(jié)果表明廣州市河涌底泥中重金屬含量水平對底泥海洋傾倒構(gòu)成顯著障礙。重金屬超上限樣點比例占90.6%,主要制約元素是Zn和Hg,超上限比例分別為69.8%和30.2%,可見淤泥不適合傾倒海洋。

2.2 工藝方案確定

2.2.1 淤泥處置原則

1)無害化處理原則:無論選取資源化利用還是堆場就地處置,都要保證在清淤、運輸、堆放、利用的環(huán)節(jié)中污染物不釋放進入周邊水體,不產(chǎn)生二次的溶出、淋濾造成地下水、地表水的污染;2)資源化利用原則:根據(jù)疏浚底泥的物理和化學性質(zhì)、底泥的疏浚方式、周圍場地的土資源利用狀況,優(yōu)先考慮能夠?qū)⑹杩５啄噢D(zhuǎn)化成為可資源化利用的土材料的方法。

2.2.2 處置方案設(shè)計

大蠔沙淤泥堆填處理工程本著無害化、資源化處理的目的,并且本工程工期較緊,泥量大,短時間內(nèi)需要處置完,綜合上述分析,本工程淤泥處置方案采用化學固化法。

2.2.3 工藝方案設(shè)計

由清淤船清出的淤泥經(jīng)排泥管線或者通過其他運輸方式吹填到堆場后,首先是排除表水,對于重金屬污染嚴重且含水率較高的呈高流動狀淤泥,通過自重固結(jié)作用,使淤泥在堆場內(nèi)進行初步的排水,適當降低淤泥含水率。之后采用底泥調(diào)查中底泥的物理化學指數(shù)和重金屬種類配制的固化材料和穩(wěn)定化材料固化淤泥。固化后用卡車將固化土運至填埋場作為填方資源化利用,固化后處置土的強度要求達到填土要求。固化流程見圖1。

2.2.4 核心處理設(shè)備選型

經(jīng)多方比較,化學固化核心處理工藝設(shè)備首選日本產(chǎn)的螺旋攪拌機(TK200型)對淤泥進行攪拌固化處理。

1)管道攪拌固結(jié)技術(shù)流程如圖2所示。

2)技術(shù)參數(shù)見圖3。

3 結(jié)語

本項目于2009年11月完成施工招標工作,目前正在有序的施工中,工期于2010年 6月份完工。

[1] 賀四華,鄭丹平.對污水處理廠污泥處理處置最佳可行技術(shù)導則(征求意見稿)的建議[J].環(huán)境,2009(sup):19-20.

[2] 王 新,周啟星.污泥土地利用對草坪及土壤的影響[J].環(huán)境科學,2003,24(2):50-53.

[3] 陳乃匯.城市污水處理廠工藝調(diào)試方法初探[J].山西建筑,2008,34(36):169-170.