水環境綜合整治中河道底泥處置技術比選

尹沛泉

（東莞市政府投資項目評審中心，廣東 東莞 523000）

1 河道清淤概況

東引運河流域（石排鎮段）斷面清淤工程，涉及福隆電力排渠、獨洲排渠、沙角內河、沙角內河支流、黃家壆排渠、隔海河黃家工業區支渠、海仔支渠、向西排渠、鴻運排渠、李屋排渠、中坑二渠、下沙排渠、下沙一渠、坑尾排渠采用異位清淤工藝，清淤工程量97429 m3， 其中明渠清淤量為89298 m3，暗渠清淤量為8131 m3。

根據底泥的污染類型、污染分布范圍和污染物的濃度，污染底泥處理技術基本上有兩種不同的選擇，即原位處理技術和異位處理技術。處理原則是“工藝成熟，四化處置”。清淤宜選用技術工藝成熟的清淤方式，以經典案例為參考，選用可推廣的技術模式，綜合評估各項清淤工藝的適用性和可操作性，堅持底泥減量化、無害化、穩定化、資源化，最大程度減少清淤帶來的二次環境問題。

2 原位處理技術

2.1 自然修復

常見的自然過程有：①通過生物降解或非生物轉化，將污染物轉化成為毒性較小的物質；②通過底泥顆粒吸附污染物，降低其遷移能力和生物毒性；③通過潔凈底泥逐漸淤積、覆蓋，降低污染物的暴露；④通過水流逐漸擴散，稀釋污染物濃度。自然修復方法適用場合為：上游污染源已經得到控制；底泥污染沒有急性或嚴重危害；污染底泥分布面積大，污染程度低；受污染區域底泥沉積性較好；不會受到行洪排澇、河道疏浚、航道維護、港口建設、或其他活動干擾。

優勢是：①無需將底泥從河道中移除，減少了底泥遷移帶來的環境風險；②在大面積、低污染強度的場合具有成本優勢，主要成本為長期監測費用；③不需施工建設，對周邊居民活動不產生干擾；④對敏感而有價值的底泥生物系統不產生干擾。

局限是：①污染物仍然留在底泥當中，而自然過程對污染物限制或降解的效率尚不明確；②底泥可能會因暴雨、自然沖刷或人為活動受到干擾，導致污染物擴散；③需要在污染源得到改善后才有效果；④污染底泥修復所需時間漫長（幾年至幾十年不等）。

2.2 原位固化/穩定化

固化/穩定化法是一種廣泛應用于污染場地修復的，可有效處理存在于土壤、污泥和底泥中的多種污染物的處理方法。固化/穩定化法是通過將污染土壤或底泥與能聚結成固體的固化劑/穩定劑混合固化，把污染物限制或固定在固體結構中，以避免或減緩污染物質釋放導致環境污染，而不是采用物理或化學的方法將污染物去除。

常用固化劑/穩定劑有水泥、石灰、石灰窯灰、粉煤灰、礦渣、石膏、磷酸鹽混合物、有機聚合物和一些商業化的專有反應劑（如高效物化劑）。為保證處理技術的安全性，經固化/穩定化法處理的土壤或底泥通常需經過毒性浸出實驗以衡量污染物質的固化程度。

優勢是：①施工技術成熟；②部分處理過程設備簡單；③對處理重金屬污染非常有效；④固化劑來源豐富、易得。

局限是：①固化體的風化作用有可能對污染物的固定產生影響；②高濃度油脂類污染物或揮發性、半揮發性有機物不適用于采用固化/穩定化法；③處理現場的石塊或雜物可能影響固化劑/穩定劑的注入和混合操作；④污染土壤或底泥中的揮發性有機污染物通常無法通過固化/穩定化法處理；⑤原位固化處理的接縫處仍有少量污染物暴露的可能；⑥原位固化/穩定化處理會將河底永久性硬化，其操作過程會對底泥和水下生態系統造成嚴重干擾。

采用深層攪拌或噴射注漿方法實施原位固化/穩定化法時成本將根據所使用的固化劑/穩定劑、工程規模的大小和污染場地特性等條件不同而有較大差異。

2.3 原位生化處理

目前用以治理土壤或底泥中污染的氧化劑主要有過氧化氫、高錳酸鉀、臭氧、過硫酸鈉和硝酸鈣等。這一類氧化劑針對的污染物主要是難降解的有機污染物，如鹵代烴、苯系物、多環芳烴等，且多采用非原位的方式進行處理。

在采用原位生化技術處理污染底泥的方面，工程上主要應用的氧化劑是硝酸鈣。特別是在香港城門河、三家村避風塘、啟德明渠進口道，采用原位注射硝酸鈣治理散發惡臭的污染底泥都取得良好的效果。

盡管理論上有多種氧化劑可以用以治理污染底泥，但是在工程方面取得成功應用的目前只有硝酸鈣。

2.4 原位覆蓋

采用原位覆蓋方法治理污染底泥是指在不對污染底泥進行搬運或有大的擾動的情況下，在水下使用無污染的、隔離性的物質將污染底泥覆蓋的一種處理方式。

原位覆蓋適合的場合：污染底泥連續分布；可用于底泥覆蓋的材料充足、易得；水域內擬建的構筑物將不與底泥覆蓋沖突；底泥覆蓋與航行、行洪等其他河道用途相協調；水力條件（如行洪、冰蝕等）不影響底泥覆蓋。

覆蓋材料：通常使用的覆蓋材料包括無污染底泥、沙土、礫石、土工布等。可根據現場情況，采用一些特殊材料（如粘土顆粒、活性炭、磷灰石、焦炭、有機膨潤土、零價鐵和沸石等）來強化覆蓋層的化學隔離能力或減少覆蓋層厚度。一般來講，在沖刷強度低的地方，可以沙質的無污染底泥作覆蓋材料；在沖刷強度高的地方，需使用抗沖刷的材料。

優勢是：①無需將底泥從河道中移除；②可快速實現污染底泥隔離，降低污染物的生物有效性；③將底泥穩定隔離，減少污染物向上層水體、地下水和大氣遷移；④不需專門的建設底泥處理設施，對周邊居民活動不產生干擾；⑤易于實施和維護。

局限是：①降低水深，影響河道使用；②污染底泥仍然留在水體中，如覆蓋層破壞受損，污染物可能重新暴露；③覆蓋材料與底泥不相容，對底棲生物群落有影響；④可能受水力和波浪沖刷影響；⑤可能會受到挖掘生物的破壞；⑥需進行監測，確保覆蓋層準確完整地將污染底泥覆蓋。

原位覆蓋的實施成本因所用的覆蓋材料、鋪放方式和人力投入的不同而有較大差異，常用原位治理技術比選見表1。

表1 原位治理技術比選

根據石排鎮內河涌的實際情況，原位固化控制底泥污染效果最佳，但是對河涌生態破壞較大，原位生化對水文水情要求高，而且原位生化處理底泥成功案例極少，實施難度大，而原位覆蓋應用廣泛，處理效果好，施工難度一般，在石排鎮內河道底泥治理技術選擇上，異位處理術更具可操作性。

3 異位處理技術

異位處理技術（主要指環保清淤）是指需先將污染底泥從受影響的水體中移除，在陸地上或專門的船只上對污染底泥進行處理，并最終處置。原位處理技術最大的優勢在于可以在原地處理，不會產生底泥疏浚和運輸過程中造成的污染物向水體或大氣的轉移。另外，由于減少了底泥疏浚、運輸、預處理和最終處置的環節，而且避開城鎮用地困難的缺點，原位處理技術具有成本相對較低，缺點是要在水下操作，不易控制，技術要求比較復雜，施工周期長，受河道水文水利影響大，多應用在半開放或者封閉水體。

一般來說，從避免底泥擾動和控制二次污染的角度來看，原位處理技術應是首選。但是，原位處理受到水體功能（如行洪、航運）或自然因素（如潮汐、沖刷）以及河道形貌（暗渠、暗涵）等條件限制時，可考慮異位處理技術處理。

斷面內福隆電力排渠、獨洲排渠、沙角內河支流、隔海河黃家工業區支渠、向西排渠、李屋排渠、下沙排渠、下沙一渠、坑尾排渠等河涌主要功能是雨洪排渠，但是由于歷史人為因素，大量污水通過直排、滲漏進入河道，加之河道護岸硬化、暗渠多而長，河道原始功能逐漸退化，變成污水排渠，自凈能力幾乎喪失，河道底泥受到嚴重污染，當管網系統恢復健康后，河道內源污染不容忽視。

4 結論

根據現場調研可知，東引運河流域（石排鎮段）的支流中，受點源污染影響，水質基本為劣Ⅴ類，甚至存在部分重度黑臭水體，其底泥污染嚴重，溶解氧嚴重不足，局部河段由于厭氧造成底泥上浮，不斷向上覆水體釋放污染物，進一步加劇水體污染。因此針對福隆電力排渠、獨洲排渠、沙角內河支流、隔海河黃家工業區支渠、海仔支渠、李屋排渠、下沙排渠和坑尾排渠等排洪渠，其坡降大，流速快，明渠底泥主要以泥沙、塊石以及腐質垃圾為主，暗渠主要以淤泥為主，底泥原位處理實施難度大，而且河床不穩定，受水文影響較大，水力沖刷明顯，因此，異位處理更符合石排鎮排洪渠底泥處理實際需要。