河道底泥處理和處置現狀及發展研究

宋淑貞，趙婷婷，2

（1.水發規劃設計有限公司；2.山東省湖泊流域管理信息化工程技術研究中心，濟南 250101）

隨著社會經濟的快速發展，我國生態環境受到一定破壞，其中河道污染尤為嚴重。河道污染主要包括內、外兩方面的污染。近年來，我國在污水處理方面投入巨大，取得了不錯的成績，但是河道污染治理的關注度遠不如污水治理。本文介紹了河道污染中的底泥處理和處置現狀，對其今后發展提出合理建議。

1 河道污染現狀及其對水質的影響

作為城市不可或缺的組成部分，河道能幫助城市改善環境、提高景觀作用、維持生態平衡等。隨著我國工業發展加快，城市經濟得到快速發展，大量污水未經有效處理直接排入河流，使河道污染加重，造成河道黑臭、富營養化等問題日益加重[1]。河道污染治理迫在眉睫。

河道底泥是河流的重要組成部分，會與河水進行物質交換，也會為水生物提供生活場所。在一定條件下，底泥可以改善河道水質，當污染物排入河流時，河道泥底中的微生物會降解、吸附這些污染物，使河水污染程度降低。但是，大部分污染物最終會沉積在底泥中，經長時間積累，底泥會儲藏大量污染物，底泥中污染物的含量會比河水中污染物含量高很多。當底泥的污染物濃度過高時，其中的污染物會釋放到水體中，成為污染水體的內源。有研究表明，城市河道的污染源主要為內源污染，所以要想處理好河道污染問題，人們必須有效治理河道底泥。

2 河道污染治理現狀

目前，河道污染治理方法分為兩種，一類是原位修復，另一類是異位修復[2]。原位修復技術是指在河道原位置對污染底泥進行修復處理，采用化學、物理、生物等方法降解污泥中的污染物，使河道水質變好。異位修復技術是目前應用最廣的技術，它是將河道內的污泥挖出，然后在河道外采用化學、生物等手段將污泥處理，再把處理后的污泥填埋。異位修復可以將河道內受污染的污泥完全去除，但挖出來的污泥填埋到其他位置可能會對其他位置產生環境污染。下面對幾種河道處理方法進行詳細介紹。

3 異位修復技術

底泥疏浚是從河道內將底泥挖出，然后運送到別處，對挖出的底泥單獨進行處理。底泥疏浚技術治理簡單、見效快，目前被廣泛使用。對挖出的污泥進行何種處理是該技術的關鍵，當前采用的污泥處理主要是填埋和焚燒兩種原始方法。

污泥填埋主要利用大自然的自我代謝能力，將挖出的河道污泥埋在地下，通過幾年甚至幾十年的自然分解，污泥逐漸達到無害、無毒的效果。填埋的優點是利用大自然凈化能力，投資較少，可處理的污泥量大，但是填埋工藝需要占用大量土地，會浪費土地資源。另外，填埋工藝可能會對土地、地下水造成二次污染，不符合綠色處理的要求。焚燒是另一種疏浚污泥的處理方法，適合處理含有礦物質和持久性有機質豐富的河道底泥，也適用于土地資源緊張的地區。焚燒工藝能消滅底泥中的所有微生物，持久性有機物等有害物質能被焚燒降解，金屬元素大部分留在底泥中。焚燒工藝占地面積少，但是后期維護費用較高，會產生二次污染，所以不是一種可持續的方法。

4 原位修復技術

4.1 原位掩蔽

原位掩蔽技術是在河道底泥上放置覆蓋物，將河道底泥與河水分離，目的是將底泥中的污染物與河水分離。原位掩蔽技術在處理底泥中持久性有機物方面效果顯著，該技術的成本較低，能有效阻斷底泥中重金屬和有機物擴散到水體中產生污染。原位掩蔽技術的核心是選用覆蓋層。覆蓋層分為天然材料和改性材料，天然材料有土壤、沙子等，改性材料有改性黏土、方解石等。覆蓋層是利用物理作用將污染物隔斷，該工藝的弊端是會增大底泥的體量、減少河道的水體容量。因此，該技術不適用于水流較快的地區。

4.2 化學修復技術

化學修復是一種人工修復技術，該技術是向河道內添加化學藥品，使化學藥品與河道底泥發生化學反應，達到降解底泥污染物的目的。有試驗證明，聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵等化學物質加入到污泥中對氮磷的處理有顯著效果[3]。有研究人員在試驗中將硝酸鈣加入河道底泥中，結果顯示，底泥中的有機污染物被氧化，河道底泥的黑臭問題得到解決，取得了良好的效益[4]。化學修復技術常用的化學藥品是硝酸鈣，它有三方面作用：硝酸鈣能夠氧化有機物，在投加后，硝酸根離子能夠激發底泥中微生物的活性，促進有機碳的分解；硝酸鈣能夠抑制磷元素的釋放，在硝酸根離子作用下，底泥中的亞鐵離子被氧化為鐵離子，能夠加強鐵氧化物對磷的吸附；硝酸鈣能消除底泥黑臭現象，底泥中的氨氮等物質會使河道產生黑臭現象，硝酸根離子相比于硫酸根離子擁有較高的電位，在微生物作用時會首先被利用，因此不會再產生硫化氫、氨氣等異味氣體。

化學修復技術處理簡單，只需向河道內投加化學藥品，但是投加化學藥品的用量不好控制，投加少了起不到效果，投加多了，河道內的生物會受到損害，造成魚蝦等死亡，水體生態系統遭到破壞。因此，化學修復技術的關鍵在于確定好化學用藥量。

4.3 生物修復技術

生物修復技術是依靠人工栽培水生植物或者添加微生物來降解底泥中的污染物。該工藝能夠依靠生物來吸收水體中的氮磷物質，改善水體環境，促進有益生物的生長繁殖，加速污染物的降解。

4.3.1 植物修復技術

植物修復技術常用的植物有沉水植物、挺水植物等，它們發達根系結構的代謝活動能夠降解水中的有機物、氮磷等物質，還能夠為生物修復提供反應場所。研究人員在受污染的河道中種植了黑麥草等植物，發現黑麥草的根系富集了大量的重金屬元素，這說明該生物能夠有效地富集重金屬，防止其擴散。另外，黑麥草對河道中的持久性有機物也有不錯的降解效果，試驗證明其降解率達到了73%[5]。有機物被降解為二氧化碳和水，大分子的有機物也被降解為小分子的有機物，說明植物修復能夠有效去除重金屬污染和有機污染。

4.3.2 微生物修復

向污染水體中投加微生物也是生物修復技術中的一種有效手段。針對水中的有機物類型，人們可以選出合適的微生物，利用污染物作為微生物繁殖的營養物，使其在河道中大量繁殖，以降解、去除水中的污染物。在微生物修復中，人們可以根據底泥條件，添加各種菌類微生物（好氧型、厭氧型、兼性型等菌種）。微生物修復技術一般需要和植物修復技術聯用，為其提供生長環境和生長所需的營養物質。

4.4 聯合修復方法

近年來，人們研發出許多聯合修復技術，有化學-生物聯合修復、生物-植物聯合修復等，聯合修復的優點是能夠取長補短，通過相互作用發揮各自修復的最佳效果[1]。

4.4.1 化學-生物聯合修復技術

化學修復和生物修復單獨作用，都存在優點和缺點，兩種修復技術可以聯合使用，以發揮協同作用，達到理想的應用效果。在生物修復中，生物反應主要發生在水中，造成生物修復不能完全去除底泥中的污染物，影響了處理效果。化學修復能夠增加污染物的溶解度，使污染物擴散分布，能幫助微生物更好地吸收。目前，許多化學生物聯用技術已經應用在污染河道治理中，例如，臭氧和生物聯合修復能夠促進微生物的分解作用。

化學-生物聯合修復應用的關鍵在于對底泥進行充分調研，選擇合適的化學試劑和投加量來配合微生物投加。不適宜的投加會造成水環境的繼續惡化，同時，人們應該考慮河道修復成本。

4.4.2 微生物-植物聯合修復技術

該技術需要構建微生物和植物的共生體系，該修復系統的植物根系能夠產生豐富的分泌物，分泌物能夠給微生物提供生長所需的營養物質，還能強化微生物對河道泥底有機物的分解能力。在植物根系的周圍，根系具有分泌氧的能力，所以根系周圍會出現好氧、缺氧等分區，對氧氣有不同需求的微生物能夠在不同的分區生長。在微生物-植物聯合修復體系中，微生物與植物共生，植物為微生物提供生長載體，微生物降解底泥污染物，富集重金屬反向利于植物生長。

微生物-生物聯合修復工藝目前已經在黑臭水體處理中廣泛應用，但是在河道底泥修復中應用較少。需要注意的是，使用該工藝時，人們要合理挑選植物和微生物，微生物應該選擇厭氧菌或者兼性厭氧菌，植物應該選擇根系較發達的種類。在微生物-植物聯合技術中，植物應該定期切割，以免根系過多，死亡的根系會對河道底泥產生污染。

除了以上介紹的兩種技術，聯合修復技術還有微生物與生物促進劑的聯合作用、曝氣與微生物聯合修復以及多種修復方式共同修復等方法。有研究人員采用生物促生劑和除草劑聯合修復水環境，結果發現，兩種修復技術聯合比單獨修復的效果要好[6]。

5 結論

異位修復和原位修復是常見的兩類河道底泥處理工藝，異位修復技術因為開挖量大、不環保等缺點在底泥污染處理中的應用越來越少，而原位修復技術因為綠色、環保、工程量小等優點被逐漸研究應用。新興的聯合修復技術具備各單獨修復工藝的優點，應該重點開發研究。當前，人們應建立適宜的底泥環境評價體系，分析底泥的生態系數指標、沉積指標等參數，正確評價河道底泥中氮磷、有機物含量對底泥的污染程度，選擇適宜的修復技術來處理河道污泥。