生態清淤、淤泥固化技術在城區河道整治工程中的應用

陳春梅 劉國鈞 陳敢峰 生春新 鞠 俊

一、概述

河道疏浚是城市河道水環境綜合整治的主要措施，傳統的清淤施工方法一般為：采用挖泥船開挖或水力沖挖，用槽罐車或運泥船將淤泥運送至淤泥堆場或填埋，由于沒有對淤泥進行脫水和無害處理，會占用大量土地，同時造成二次污染。淤泥固化技術是從淤泥資源化、產業化的目標出發，解決河道淤泥的積存與嚴重污染問題，同時將淤泥固化成城市建設所需的大量土料，避免造成土地資源破壞。利用淤泥固化技術既能緩解日益嚴峻的城市疏浚淤泥處置問題，又能解決很多地區工程土源緊缺的難題，經濟、社會和生態環境效益顯著，具有推廣和應用前景。

“泰州市2020年度城市水利建設項目城區河道清淤輪浚工程——施工01 標”項目即采用了生態清淤、淤泥固化技術對城區河道進行治理。采用絞吸式環保清淤一體式挖泥船進行河道清淤，清淤底泥通過管道輸送至固化站，利用板框壓濾機進行固化處理后再利用。

二、工程背景

泰州市2020年度城市水利建設項目中的中子河位于城市中心，河道內不僅淤積較為嚴重，還存在著較多生活垃圾。河道兩側擋墻均為本世紀初建設，年代較為久遠，兩岸居民小區也都沿河而建。如采用傳統水力沖挖清淤，一方面，降水后對河道兩側擋墻抗滑、抗傾要求較高，可能會引起擋墻的不均勻沉降，對工程的安全運行造成不良影響；另一方面，傳統清淤過程中噪音較大，容易影響周邊居民的正常生產生活。

傳統清淤底泥的處理方式，為避免長距離運輸而增加工程預算，一般是在工程區附近尋找大片空地用作排泥場，采用簡單堆放、自然干化的原始方法固結后再利用。然而這種方法由于底泥固結時間較長，不可避免需要長期占用土地，不利于城市的發展。此外，采用排泥場進行底泥處理還容易污染環境，且存在安全隱患。

三、生態清淤、淤泥固化技術簡介

（一）施工工藝概述

泵送工藝。高壓泵形成高壓水流→水力沖挖土體→泥漿泵吸漿→管道輸送→管道接力泵→淤泥固化場。泵送工藝提高了整個淤泥處置過程的機械化程度，實現了淤泥預處理工藝的連續作業。

除渣、濃縮工藝。為了保證固化設備的正常運行，入場的泥漿必須進行除渣分選，將粒徑大于兩毫米的雜物通過振動篩裝置進行除渣，除渣后的泥漿經過沉淀形成自然濃縮。

淤泥脫水固化一體化工藝。淤泥脫水固化的工藝設備技術是采用板框壓濾式脫水機，在脫水之前加入固化劑，淤泥與固化劑攪拌均勻后脫水固化，主要流程為：淤泥處理劑添加→調漿均化→板框壓濾脫水→干化土及尾水處置，壓榨出的水可進行二次利用。

為保證淤泥固化生產流水線的正常運行，對淤泥固化設備可能發生的故障及安全隱患要做到及時發現、及時排除。采用淤泥固化智慧云管理系統，在操作室內的大屏幕上隨時可以掌握整個淤泥固化系統運行狀態，遠程控制整個操作系統。

（二）施工技術應用

1.清淤方式比選

城市河道水體的生態疏浚與傳統意義上的工程疏浚有著明顯的區別，它是在河道水生態系統中底泥受到污染的情況下運用發展生態理論實施的生態修復工程。其本質是以工程、環境、生態相結合的方式促進城市河道水體的可持續發展，或稱河道“生態位”的修復。在污染底泥沉積層采用工程措施，通過底泥的疏挖最大可能地將儲積在該層中的污染營養物質移出水體以外，清除污染水體的內源，減少底泥污染物向水體的釋放。改善水生態循環，遏制河道穩定性的退化，并為水生態系統的恢復創造條件。

2.清淤設備比選

生態疏浚設備的重點是疏浚頭部設備，其中，密閉和抽吸是關鍵。根據生態疏浚的特點和環保控制的要求，工程中多采用環保無擾動型挖泥船。底泥密度＜1.8g/cm2，采用環保絞吸式疏浚船；底泥密度＞1.8g/cm2，采用環保斗輪式疏浚船。由于城市河道具有臨河建筑多、底泥淤積嚴重、垃圾分布廣和水體自凈能力差等特點，宜選用小型設備施工（船寬＜6.0m，吃水＜1.0m，不可拆高＜2.5m），目前釆用較多的疏浚設備選型見表1。

表1 城市河道底泥生態疏浚設備選型表

對于小型絞吸式挖泥船，目前國內外常用的挖泥船有密閉抓斗式、環保絞吸式、射流泵清淤船等。密閉抓斗式挖泥船可以有效地清除河底較硬土塊和含由生活垃圾的淤泥，但是其精度較差，對細顆粒底泥容易造成超挖或漏挖；環保絞吸式挖泥船采用鉸刀切割底泥，精度較高，可達到厘米級，可有效降低因清除底泥而產生的淤泥懸浮污染擴散，目前應用較多；射流泵清淤船采用高壓水流粉碎待清除的淤泥，可進一步降低對周圍底泥的擾動。

通過對比上述幾種清淤設備的性能，同時考慮中子河現場情況、城區用地影響及經濟因素，采用操控方便、施工精度高的環保絞吸式挖泥船進行清淤。

3.底泥輸送方式比選

河道清淤底泥的輸送方式一般包括管運、船運、車運等方式。中子河位于城市中心，有較多跨河橋梁，不利于運泥船的工作；中子河采用環保絞吸式挖泥船抽吸底泥，底泥含水量較高，對運輸車輛要求較高且運輸途中容易污染環境。結合中子河現場施工條件，施工方案采用干河沖淤，將河道內淤泥通過管道接力泵輸送到淤泥固化場。輸泥管主要包括：岸管（陸上輸泥管）、浮管（水上輸泥管）及沉管（水下水泥管）三種。

4.底泥處理方式比選

河道底泥的處理關鍵在于解決底泥的快速固結問題，同時清除底泥中含有的各種重金屬和有機污染物。目前淤泥脫水主要有物理方法、化學方法、復合干化法。物理方法主要通過自然沉降或人工強化等措施來降低底泥中的含水率，但其不能有效去除底泥中的重金屬等污染物，需對固結后的底泥進行二次處理；化學方法是向底泥中加固化劑，通過化學反應來使底泥快速固結，同時可有效清除底泥中的污染物，該方法在國內外已得到廣泛應用，施工技術較為成熟且施工方法較為簡單。復合干化法是將淤泥固化與余水處理融為一體的技術方法，通過在疏浚管道添加高性能強氧化疏水劑與疏浚底泥電荷中和，實現毛細管水的分子級分離。該方法可以縮短工期，但目前工程實踐較少，不確定因素較多。

中子河采用物理方法與化學方法相結合方式進行底泥固化處理，固結處理后的干土可直接運走，使得工程臨時用地時間縮短至半年左右，大大降低了場地占用時間。

具體處理方法：入場泥漿經過振動篩裝置進行重力分選，將大于2mm 粒徑的雜物進行除渣攔截外運處置。分選后的泥漿進入沉淀池后，首先經過自然沉淀，調節泥漿濃度，然后通過管道泵，將達到一定濃度的泥漿輸送至泥漿攪拌箱，同時將固化劑配料機配制的PAC、PAM 溶液通過計量泵輸送至泥漿攪拌箱；再采用機械攪拌進行調理調質均化，使淤泥和處理劑溶液均勻混合并保持泥漿濃度恒定；最后將混合漿液送至板框壓濾機進行機械脫水固化，形成干化土。目前干化土已經運用到城市綠化中，生態效益、經濟效益突出。

四、結論及展望

生態固化清淤技術可以克服傳統清淤方式在城區河道清淤過程中引起的諸多不便，泰州市2020年度城市水利建設項目中的中子河采用該技術進行清淤，達到了城市河道清淤的目的，促進了城市河道水環境的恢復，有效地減小了用地面積及用地時間，節約了土地資源，同時減小了因河道清淤而帶來的環境污染，具有良好的生態效益和環保效益，可為其他城區河道整治工程提供借鑒■