河道底泥修復(fù)與處理技術(shù)

◎?qū)O朝陽(yáng) 中國(guó)水利水電第十二工程局有限公司

隨著化工行業(yè)發(fā)展速度不斷加快，周邊河道及湖泊等水體污染程度進(jìn)一步加劇，大量污染物質(zhì)沉積在底泥中。就目前來(lái)看，河道底泥修復(fù)與處理工作已開(kāi)展多年，積累了豐富的處理經(jīng)驗(yàn)。為從根本上保障河道底泥修復(fù)與處理水平，還需要結(jié)合所處區(qū)域地質(zhì)環(huán)境、水文特征，提出河道底泥修復(fù)處理技術(shù)方案。

1.工程案例概況

本文以深圳市西北部光明新區(qū)為例，該區(qū)域呈塊狀分析，土地儲(chǔ)備水較為豐富，水域與建設(shè)用地為114.1平方公里，占總面積73.3%。與深圳其他地區(qū)相比，該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?jié)摿Ω撸枰诋?dāng)前采用科學(xué)手段促進(jìn)地區(qū)環(huán)境最優(yōu)化、城市化與現(xiàn)代化發(fā)展。

光明新區(qū)主要以茅河流域?yàn)橹鳎摿饔虻貏?shì)呈現(xiàn)出東北高、西南低等特征，包括了各大河流、排洪渠道。受到周邊生產(chǎn)行業(yè)影響，有少量的生活污水與工業(yè)廢水被直接排入到區(qū)域內(nèi)的河道水體中，導(dǎo)致水體受到的污染更加嚴(yán)重。為改善茅河流域水質(zhì)，切合保障周邊居民的生活質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)地區(qū)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，需要做好河道底泥處理工作。

分析光明新區(qū)河道底泥處理廠(chǎng)，發(fā)現(xiàn)處理廠(chǎng)的占地面積較大，對(duì)周邊交通運(yùn)行水平提出了更高要求，需要河道底泥進(jìn)行及時(shí)運(yùn)輸與處理。底泥處理廠(chǎng)需遠(yuǎn)離居民區(qū)，避免對(duì)周邊居民生活質(zhì)量造成不利影響。河道清淤底泥總量為11.24萬(wàn)立方米。在底泥經(jīng)過(guò)底泥處理廠(chǎng)處理后，產(chǎn)生出的垃圾為0.41萬(wàn)立方米，砂料為1.16萬(wàn)立方米，泥餅為2.23萬(wàn)立方米。

2.河道底泥修復(fù)與處理任務(wù)、規(guī)模

2.1 河道底泥修復(fù)任務(wù)

在本文案例工程中，河道底泥修復(fù)工作需要涉及光明新區(qū)5條一級(jí)支流與5條排洪渠底泥處理工作，消納產(chǎn)出，處理雨水排放市政污水管網(wǎng)。要求在底泥修復(fù)與處置過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵循穩(wěn)定化、無(wú)害化、減量化及質(zhì)量化目標(biāo)。做好區(qū)內(nèi)市政工程淤泥處置與消納工作，分析當(dāng)?shù)爻鞘泻＞d建設(shè)要求，力爭(zhēng)建設(shè)成一個(gè)具備休閑娛樂(lè)、水質(zhì)凈化功能一體化的科普教育基地。

2.2 河道底泥規(guī)模

該工程總占地面積為7811平方米，內(nèi)部配備了底泥處理廠(chǎng)、綠化配套工程、建筑工程與市政工程多個(gè)部分。

其中，底泥處理廠(chǎng)的面積為3646.8平方米，分為處理光明區(qū)河道及排洪區(qū)底泥、處理光明區(qū)范圍內(nèi)市政淤泥兩階段任務(wù)。

3.河道底泥修復(fù)與處理技術(shù)

3.1 河道底泥處理

河道底泥處理過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵循減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化與資源化原則，選擇適宜的底泥處理方式，加強(qiáng)底泥處理環(huán)節(jié)管控力度。結(jié)合底泥處理性質(zhì)、類(lèi)型以及處理要求，可以將底泥處理工作劃分為原位處理與異位處理兩種方式。在異位處理過(guò)程中，可配合使用攪拌固化、機(jī)械脫水、物理脫水、熱處理等手段。由于底泥處理河流的含沙率較高，部分底泥的含沙率可達(dá)90%，還需要將底泥劃分為余水、垃圾、余砂以及余土等結(jié)構(gòu)，并對(duì)此些結(jié)構(gòu)進(jìn)行分層處理。在淤泥預(yù)處理過(guò)程中使用沉沙池、雜物分離一體等手段，在底泥脫水時(shí)采用板框壓濾機(jī)械脫水方式。

3.2 底泥處理廠(chǎng)產(chǎn)出物消納

底泥處理廠(chǎng)需要經(jīng)過(guò)預(yù)處理工作，經(jīng)過(guò)機(jī)械脫水后，將產(chǎn)出余水、垃圾、余砂、余土等物質(zhì)。其中產(chǎn)出的余水不必進(jìn)行預(yù)處理，可以直接應(yīng)用在緩沖調(diào)節(jié)池中，多余的雨水可以直接排放到污水排水管網(wǎng)內(nèi)。垃圾需要運(yùn)輸?shù)嚼盥駡?chǎng)進(jìn)行填埋處理，余砂處理后可用作建筑材料。

通過(guò)分析余土的物理及力學(xué)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)余土各項(xiàng)性能符合當(dāng)?shù)匚勰嗵幚韽S(chǎng)產(chǎn)出物的處理規(guī)范，部分淤泥可以直接進(jìn)行資源化利用。

3.3 底泥處理廠(chǎng)配套建筑

底泥處理廠(chǎng)主要包括底泥處理廠(chǎng)房、值班室、消防水池與消防水泵，總建筑面積為13275平方米。其中，底泥處理廠(chǎng)房的地上面積為12740平方米，地下面積為265平方米。

4.河道底泥修復(fù)與處理要點(diǎn)

4.1 河道底泥淤積現(xiàn)狀

2012年，光明新區(qū)周邊河流域開(kāi)展了大規(guī)模的維護(hù)性疏浚工作，支流內(nèi)淤泥含量較少，河道淤積主要為水土流失。結(jié)合地質(zhì)勘察報(bào)告，發(fā)現(xiàn)該支流排洪渠河道底泥可分為主河槽部分底泥，此底泥的含水量較高，平均含水率可達(dá)到55%。含沙率為51.8%，總量共8.4萬(wàn)立方米。還有部分主河槽兩側(cè)河灘部分的淤泥含水率較低，為22.3%。含沙量較高，為79.33%，總量共2.84萬(wàn)立方米。

4.2 底泥污染物檢測(cè)

為從根本上提升河道底泥修復(fù)與處理效果，需要在河道底泥處的一級(jí)支流與排洪渠中設(shè)置20個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。對(duì)每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行取樣檢測(cè)，檢測(cè)項(xiàng)目主要包括底泥含水率、揮發(fā)性固體、無(wú)機(jī)元素及化合物、肥分測(cè)定、有機(jī)污染物、酸堿值、熱值與礦物油等。

通過(guò)實(shí)際檢測(cè)研究發(fā)現(xiàn)，該現(xiàn)狀底泥的含水率最高值為65.8%、最低值為23.4%。揮發(fā)性固體含量值為1.62%～20.1%。酸堿值處于7.32～9.47 之間。礦物油為4.59～545。底泥內(nèi)部磷元素含量較高，重金屬可分為銅、鉛、鋅鎘、鎳。底泥難降解有機(jī)物質(zhì)可分為聚芳香碳?xì)浠铩⒕勐嚷?lián)苯化合物。由于底泥內(nèi)疏水性較強(qiáng)，降解難度較大，受到生物富集作用影響，有毒物質(zhì)會(huì)聚集在生物體內(nèi)，嚴(yán)重影響到周?chē)镦湥踔潦蔷用窠】怠?/p>

4.3 河道底泥修復(fù)與處理的目標(biāo)

在河道底泥修復(fù)與處理過(guò)程中，需要滿(mǎn)足光明新區(qū)水環(huán)境綜合治理工程要求。結(jié)合當(dāng)?shù)睾恿骶C合整治工程設(shè)計(jì)報(bào)告，在當(dāng)前底泥處理過(guò)程中，需要疏導(dǎo)填埋場(chǎng)以及淤泥處理廠(chǎng)。由于涉及地區(qū)疏浚底泥的含水量較高，不可以隨意堆放，需要運(yùn)輸?shù)秸降臈壨翀?chǎng)中。

處理市政工程棄土，確保河道底泥修復(fù)與處理工作能夠滿(mǎn)足綠色節(jié)能城市建設(shè)要求。工程所處地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度快、建筑工程建設(shè)規(guī)模日漸擴(kuò)大，棄土量逐步增多。需要在保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)上采用合理方式控制棄土量，開(kāi)展資源化利用工作，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。

同時(shí)，河道與湖泊清淤底泥處理工作已經(jīng)成為現(xiàn)階段水利建設(shè)的重點(diǎn)，在沒(méi)有做好處理廠(chǎng)建設(shè)的情況下，淤泥消納難度將進(jìn)一步提升，因此需要著重關(guān)注底泥資源化利用工作，進(jìn)一步完善水利工程配套設(shè)施建設(shè)。

5.河道底泥修復(fù)與處理流程

5.1 河道底泥修復(fù)與處理設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

在該河道底泥修復(fù)與處理工作中，需要以減量化、穩(wěn)定化、資源化為目標(biāo)。其中，減量化處理工作需要將底泥篩分為垃圾、砂粒、余水與余土4種類(lèi)型。廢棄物為垃圾、泥餅，廢棄物減量化不得小于50%；穩(wěn)定化主要就是配合使用固化劑，將底泥中的重金屬物質(zhì)固定在泥餅，達(dá)到淤泥處理效果；無(wú)害化處理工作需要依照現(xiàn)行地區(qū)污泥處理廠(chǎng)產(chǎn)出物處理規(guī)范要求，對(duì)泥餅進(jìn)行消納處理，要求生產(chǎn)后的臭氣100%收集并達(dá)到除臭標(biāo)準(zhǔn)后排放；在資源化處理過(guò)程中，要求從河道底泥處12分的粒徑不得小于4毫米，并進(jìn)行資源化處理工作。

5.2 底泥處理方式

結(jié)合底泥性質(zhì)、類(lèi)型、處理標(biāo)準(zhǔn)，底泥污染物質(zhì)控制手段需要阻止污染物在生態(tài)系統(tǒng)中遷移，配合使用各類(lèi)方式控制并消除污染物的毒性。

在原位底泥處理過(guò)程中，主要就是在河道內(nèi)配合使用物理、化學(xué)、生物等技術(shù)手段，減少污泥底泥的含量，控制淤泥底泥中的污染物溶解度、遷移性以及毒性，著重改善受污染水體活性。原位處理技術(shù)可配合使用原位化學(xué)處理、原位生物技術(shù)。由于本文案例中的河道底泥處理工作為防洪清淤，使用原位處理手段會(huì)對(duì)河道周邊生態(tài)環(huán)境造成不利影響，在此工程中不予考慮。

異位處理方式主要就是利用疏浚設(shè)備將底泥疏浚到岸邊，對(duì)底泥進(jìn)行預(yù)處理與脫水。該技術(shù)應(yīng)用時(shí)間較長(zhǎng)、積累經(jīng)驗(yàn)豐富，主要包括攪拌固化法、機(jī)械脫水法、物理脫水固結(jié)法及熱處理方式。

攪拌固化技術(shù)應(yīng)用成本較低、固化效果良好，通過(guò)在底泥中加入固化劑，發(fā)揮固化反應(yīng)，控制底泥含水量，改善低泥最強(qiáng)度特性。此種方式需要配合使用養(yǎng)護(hù)手段，養(yǎng)護(hù)周期較長(zhǎng)，對(duì)養(yǎng)護(hù)場(chǎng)地提出了較高要求。

機(jī)械脫水方式可以配合使用水上挖掘機(jī)與水陸兩用吸泥泵開(kāi)展疏浚工作，將含水量較高的淤泥漿體運(yùn)輸?shù)降啄嗵幚韴?chǎng)納泥池，部分淤泥借助立式格柵，流入到泥漿池內(nèi)。使用該種機(jī)械脫水方式，可以使底泥中的砂土充分分離并進(jìn)行資源化利用，泥餅無(wú)需養(yǎng)護(hù)，可以進(jìn)行直接資源化利用。

物理固結(jié)處理方式可以使用土工管袋脫水法、真空預(yù)壓固化法、晾曬場(chǎng)晾曬方式。

通過(guò)對(duì)比分析此些處理方法的技術(shù)可行性與經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，發(fā)現(xiàn)機(jī)械脫水法的優(yōu)勢(shì)較大，可以分離垃圾、砂料，以實(shí)現(xiàn)減量化目標(biāo)。在機(jī)械脫水過(guò)程中使用離心式脫水機(jī)、帶式壓濾機(jī)、板框壓濾機(jī)，疊螺式脫水機(jī)械設(shè)備，以從根本上保障底泥處理水平。

6.總結(jié)

總而言之，不同地區(qū)的河流河段自然條件不同，污染源各異，河道內(nèi)底泥污染物質(zhì)也需要使用具備技術(shù)可行性與經(jīng)濟(jì)適用性的修復(fù)與處理方案。結(jié)合地區(qū)實(shí)際情況，做好底泥減量化、無(wú)害化、資源利用化處理工作，確保河道底泥處理效果與地區(qū)水環(huán)境保護(hù)要求相符。