黑臭及劣Ⅴ類水體底泥環保清淤與二次污染控制

陳威

（上?？睖y設計研究院有限公司，上海200335）

隨著近年來我國城市化、工業化和農業集約化的發展，工業污染、城市面源污染以及農業面源污染造成的水環境污染日益嚴重，城市河道、湖泊污染程度也在逐步加劇。據研究顯示，我國大部分的城鎮水體受到了嚴重污染[2]，其中部分水體甚至出現黑臭現象。水體污染的同時，底泥也會遭受不同程度污染，受污染底泥也會反過來成為內源污染，成為了黑臭及劣Ⅴ類水體整治的重難點之一[3，9]。

與普通水體較為不同，黑臭水體及劣Ⅴ類水體底泥中污染物含量較高，導致上覆水也易受到較大影響[10]。20 世紀90 年代初，上海蘇州河黑臭十分嚴重，研究人員對其底泥進行了測量，結果表明，底泥中CODCr含量高達3300-130000mg/L，每天由于底泥的內源污染的釋放，水體中CODCr增加2.3mg/L[7]。目前由底泥污染造成的水體污染占比較大，若要將水體黑臭的問題消除，就要將受污染的底泥進行最大程度清除。通過清淤將污染底泥從水體中清理出去，可以較好的控制內源污染[6]。

1 底泥環保清淤規模研究

1.1 底泥環保清淤概述

底泥清淤一般包括工程清淤以及環保清淤。工程清淤是按工程要求，主要考慮設計高程、土方量、清淤后幾何形狀尺寸等參數。環保清淤主要有兩個意思，一是指以水質改善為最終目標，二是指在清淤過程中盡量把對水體環境的影響降到最小。環保清淤規模的確定，重難點在于合理確定清淤深度和范圍，并較好控制二次污染。

1.2 黑臭劣五類水體底泥環保清淤步驟

相關研究表明，底泥環保清淤技術的關鍵步驟主要有以下幾點：確定清淤范圍、確定清淤深度、環保清淤方式選取、適宜施工期的選定[8]。

（1）確定清淤范圍。綜合考慮實際需要和經濟性，將具有重要影響的地區作為清淤重點區域，對防洪安全性與水質較好及底泥污染較輕的區域采取不清淤或少清淤的對策。清淤前需要摸清底泥淤積、底泥污染、水質污染和生態環境狀況，為污染底泥環保清淤范圍的確定提供基礎，還需考慮設置相應的安全范圍。

（2）確定清淤深度。清淤深度是決定清淤規模的關鍵參數。然而，不同水體底泥分布及污染特征存在較大差異，國內外尚無成熟方法和公認標準。底泥沉積速率和分層特征可作為清淤深度確定的參考因素，目前可參考方法主要有經驗值法、濃度控制值法、背景值比較法、拐點法和分層釋放速率法等。

根據現有研究，底泥由上至下大致可以劃分為污染層、污染過渡層和自然構造層[4]，其中污染層對上覆水體影響最大，而自然構造層應盡可能保留。目前普遍認為，清除底泥污染需要處理到污染層或者污染過渡層，但是這樣實施后清淤后引起污染物釋放也時有發生[11]。

（3）環保清淤方式選取。清淤方式與設備的選擇需要考慮的因素有：工程條件、環境要求、設備的性能、項目進度、底泥特性、底泥輸送等。例如，清淤設備的選擇需考慮底泥密度，小于1.8g/cm2宜采用環保絞吸式清淤，若大于此密度，宜采用環保斗輪式清淤[5]。

（4）選定適宜施工期。鄭金秀等研究認為，環保清淤作業最佳施工期為12 月初至4 月末[1]。該時期一般水位較低且風浪較小，底泥活躍度不高。此時開展清淤費省效高，可有效去除污染底泥。

2 底泥清淤工藝研究

2.1 清淤工藝與設備性能

環保清淤是十分復雜的系統性工程措施，本文比對了幾種常見清淤設備的綜合性能，比較結果見表1。從表1 可以看出，絞吸式清淤與氣力泵清淤的清淤精度較高，清除細顆粒、淤泥效果好，可有效控制二次污染，且具備較高的作業效率。

2.2 環保清淤工藝選取

湖庫、河流、小微水體之間具有不同特征，因此根據湖庫、河道、小微水體分別提出清淤工藝與設備選取：

（1）湖庫清淤。通常來說，許多湖泊底泥較為深厚，且攪動后容易擴散。針對湖泊的特點，若水深在30m 以內，推薦采用絞吸式環保清淤；若深度大于30m，宜選用氣力泵清淤。

（2）河道清淤。只有結合實際情況選擇適宜的河道清淤工藝，才能對河道綜合治理起到積極的效果。若所需開挖泥層厚、工程量大，且對水質要求較低，可適當采用斗輪式清淤；對于非航運河道，若河道中存在大型、復雜垃圾，在有條件的情況下也可選用排干清淤；若對水質要求較高且河道寬度較大，水深在30m 以內，可采用環保絞吸式清淤，水深大于30m，宜選用氣力泵清淤。

（3）小微水體清淤。小微水體具有徑流量較小、水面小、水下地形簡單、工程量小等特點，不宜進行水下清淤作業，宜采取排干清淤。

表1 幾種常見清淤設備的綜合性能比較表

3 環保清淤二次污染控制研究

3.1 二次污染產生原因

對于環保清淤中二次污染，本文主要總結了以下4 個原因：

（1）作業污染。清淤作業過程中攪動可導致底泥中污染物向水體中釋放和擴散。另外，若清淤深度控制不當，可能導致深層的污染物釋放進入水體。

（2）輸送污染。排泥管線布在水面或水下，輸送污泥過程中，若管道滲漏，將造成污染物進入水體中；車船運輸過程中污染物掉落直接進入水體或經雨水沖刷對土壤及水體產生二次污染。

（3）退水污染。堆泥場退水尚未得到充分沉淀，其中污染物濃度還較大，導致受納水體被污染；底泥堆場泥漿余水中含有大量污染物，在自然降雨沖刷下，污染物隨徑流下滲或側滲，造成土壤及水體二次污染。

（4）底泥污染。環保清淤產生的底泥若被作為普通廢物堆放在貯泥場中，污染物可能因為雨水沖刷進入水體產生二次污染。

3.2 二次污染的控制

3.2.1 作業階段二次污染控制

（1）挖泥船優化。對于絞吸式挖泥船，通過防污罩法、紗簾法、安裝傳感器等在一定程度上將污染底泥與水體分割，并減少絞刀頭周圍底泥的擴散。

對于抓斗式挖泥船，通常采用焊機鋼板將兩側縫隙堵住，從來提高密閉性，減少作業時污泥滲漏。

對于鏟斗式挖泥船，通常在鏟斗上增加活動罩，在提升鏟斗時減少污泥流出。

（2）作業方案優化。挖泥船清淤的明顯影響區域分別為300m 以內和200m 以內，為減少清淤期間受清淤施工影響的河段長度，可按照“疏一段，成一段”的原則進行清淤作業。

3.2.2 輸送階段二次污染控制

（1）輸泥管運輸產生的二次污染。為防止因排泥管線敷設不合理而造成的污泥滲漏污染，排泥管線需按要求敷設，且不使用磨損程度嚴重的輸泥管作潛管。

（2）車船運泥過程中產生的二次污染。船只運輸時，需加強航運管理調度，可僅采用單線運輸方案；公路運輸時，應首先進行脫水固化處理，使淤泥含水率降至65%以下。

3.2.3 退水階段二次污染控制

退水中一般污染物濃度仍較高，若隨意排放將對受納水體造成二次污染。

因此，有必要采用適當的技術對排泥場余水進行處理后再排放，保證環保清淤工程有較好的環境效益。

余水處理主要有物理處理法、化學處理法以及磁分離技術。根據不同工程清淤特點，余水處理應根據實際情況采用適宜的組合方法。排入水體前，需保證余水排放口的出水SS達到70mg/L 以下。

3.2.4 底泥處置階段二次污染控制

確定處理方式前，應對受污染底泥進行成分分析，確定底泥的處置方法。對毒害性較大的重金屬污染底泥，按照環保要求進行封閉式安全填埋處理，堆場圍堰設計與施工時應有防止底部滲漏和側向滲漏的措施；對營養鹽含量較高的底泥，積極開展底泥資源化利用，使占壓土地的底泥變為有用的資源。

4 結論

本文梳理出適應各類水體的底泥清淤方式及二次污染控制措施，以期黑臭及劣Ⅴ類水體內源污染整治提供一定的借鑒和參考，主要結論有4 條：

（1）對于湖泊清淤，應根據水深選擇采用絞吸式環保清淤或氣力泵清淤。

（2）對于河道清淤，若所需開挖泥層厚、工程量大，且對水質要求較低，可適當采用斗輪式清淤；對于非航運河道，若河道中存在大型、復雜垃圾，在有條件的情況下也可選用排干清淤；若對水質要求較高且河道寬度較大，應根據水深選擇采用絞吸式環保清淤或氣力泵清淤。

（3）小微水體清淤通常采取排干清淤。

（4）底泥清淤的二次污染控制應從作業階段、輸送階段、退水階段以及底泥處置階段等多方面考慮。