東引運河流域河道生態清淤及淤泥處理技術探討

韋敬民 廣東東水工程項目管理有限公司

1.引言

城鎮化的迅速發展，建筑物的不斷建設和施工，人口密度顯著增加，雨水、污水的排水管在施工時，存在的混接、錯接等現象以及污水散排或者發生顯著溢流等情況，均導致河道發生嚴重污染[1]，并且污染程度已經超過河道自身生態系統的自凈能力，進而引發河道的水出現不同程度的黑臭。除此之外，河道寬度相對較小，水流較為緩慢[2]，致使河道內形成較為嚴重的淤泥沉淀和淤積，降低河道的生態環境，對于河道周圍的居住環境、居民生活質量均會造成影響。因此，需對河道進行清淤處理，恢復河道生態環境[3]。在進行河道生態清淤時，清除淤泥的處理也尤為重要，需根據淤泥的性質、用途等選擇科學合理的淤泥處理技術。淤泥處理指的是對污泌泥進行處理、固話、穩定、干化或者焚燒等，常用的處理方法包含淤泥消化、好氧消化、厭氧消化、高溫消化、淤泥濃縮、淤泥壓縮等，可結合實際應用情況，選擇合理的淤泥處理方法[4]。文中以東引運河為例，對其河道清淤以及淤泥處理技術展開相關研究和分析，探討該河道的清淤方法以及淤泥處理技術的效果，為河道的生態管理提供相關參考。

2.河道生態清淤及淤泥處理技術

2.1 工程概況

東引運河位于東莞市，是該市水利建設史上規模最大的一個水利工程，同時也是長度最長的一條運河，整體以接近“C”的形狀環繞全市，匯水面積占據該城市整體面積的三分之二，沿河經歷15個鎮街。該工程概況如圖1所示。

圖1 東引運河工程分布概況

該運河的水環境質量較差，水生態受損嚴重，導致環境隱患越來越嚴重，水質污染嚴重，整體呈現劣V類，并且已經發生黑臭現象，和城市的生態發展規劃呈現對立狀態。該城市也針對河道問題展開相關治理，但是由于治理措施沒有完整的體系，導致治理效果較差[5]，無法達到預期目標。近幾年，該市政府全面推進內河道生態環境治理，對河道進行生態清淤，恢復水生態環境，提升河道內水體的自凈能力。

本文在進行該運河河道清淤時，以其中一個標段為例，展開相關研究和分析。該標段內共存在支流河涌82條，清淤的總長度為135.52km，共涉及7個鎮街。

2.2 東引運河流域河道淤泥特征

在進行東引運河流域河道生態清淤以及淤泥處理前，需分析該河道的淤泥特征，因此，對該河道內的淤泥進行采樣，該采樣共選擇河道的上、中、下游處25個監測剖面完成，各個剖面的淤泥厚度情況如表1所示。由于篇幅限制，僅呈現其中10個剖面的結果。

表1 各個剖面的淤泥厚度情況

分析采樣淤泥的相關特征：

（1）淤泥的物理性質：其含水量在50%～120%之間，整體呈現流動性，并且部分河底淤泥呈現絮狀浮泥。其組成部分主要為顆粒狀，顆粒的含量超過50%，最高達到60%左右；除顆粒外，淤泥中還含有粘粒，其含量在28%～38%之間，屬于高液限黏土。

顆粒狀淤泥土的粒徑大小對其自身的特性存在直接影響，其曲率系數c＇和不均勻系數η的計算公式分別為：

式中：da表示顆粒含量為30%的淤泥土；ds表示有效粒徑；db表示限制粒徑。

基于上述性質分析可知：由于淤泥的含水量以及粘粒含量較高，因此，導致滲透系數較低，因此導致河道底部淤泥沉淀，排水極為困難[6]。并且可依據上述計算公式，分析淤泥和沉積水流以及導致沉積的物質來源。為淤泥變化規律的分析提供可靠依據，相關管理部門可依據該結果制定河道清淤的管理方案。

（2）有機污染情況：經采樣測定后得出，該河道內干流的有機質含量最高為19%左右，寒溪水泥有機質含量最高為14%左右，因此，該河道的有機污染嚴重；并且有機物在水中會發生降解，在該過程中，會極大程度消耗水中的溶解氧，降低水質量。

（3）重金屬污染情況：經采樣測定后得出，該河道淤泥存在嚴重的重金屬污染，采樣的25個監測斷面中，污染嚴重的斷面數量為21個，中度污染數量為4個。經測定分析后，確定存在超標重金屬的污染物主要為銅、鋅、鎘等，各個重金屬的含量結果如表2所示。因此，在進行清淤后，對于清除淤泥的堆放和處置過程中，需有效處理這些重金屬的釋放，防止發生二次污染。

表2 重金屬含量結果

2.3 東引運河流域河道生態清淤以及淤泥處理

2.3.1 生態清淤措施

在清淤疏浚工程中，需以河道的環境情況、污染和污泌程度以及淤泥特性，進行相關清淤處理措施的選擇；并且在選擇過程中[7]，還需結合清淤所需的成本等因素，確定最終的清淤措施以及淤泥的處理技術，在保證最佳綜合效益、節能、周邊影響最小的基礎上，實現生態清淤目的[8]。基于此，本文在進行東引運河流域河道生態清淤時，結合東引運河流域河道的水環境情況特征，在進行清淤時，主要使用機械脫水固結一體化措施完成，以此達到清淤的穩定化、減量化以及無害化。其主要從兩個方向進行，分別為明渠清淤和暗渠清淤，詳細情況如下所述：

1）明渠清淤措施。

①明渠清淤施工流程：

a：準備→接駁管線→水上挖掘機開挖集淤→清淤高程控制→分段驗收。

b：準備→平面位置斗位劃分→小型挖掘機分層分條開挖→長臂挖掘機挖裝→自卸車運輸→清淤高程控制→分段驗收。

c：準備→施工圍堰→上游來水抽排至下游（或河道一側過流）→圍堰內抽水→機械清淤（密封罐車運輸）→人工輔助清淤（密封罐車運輸）→清淤高程控制→分段驗收。

②機械清淤：待圍堰內水位降低到適宜施工的水位后，采用挖掘機進行清淤，將淤泥統一收集到裝運點，采用長臂挖機將淤泥直接裝至密封罐車裝載運至底泥處理廠進行處理。

③人工輔助清淤：對于河床底部20cm范圍、邊角機械開挖不到位和含水量較大的淤泥采用人工清淤，人工清淤方法主要是利用移動式吸泥泵抽出底泥直接抽進密封罐車運至底泥處理廠進行處理。

④清淤高程控制：現場施工測量放線，對河道清淤范圍及深度進行核對，避免錯漏。

2）暗渠清淤方案。暗渠清淤前先對暗渠開孔進行通風、照明，通風過后需進行氣體檢測，氣體檢測合格后進行暗涵清淤作業。進入暗渠的作業人員需佩戴合格有效的安全防護措施。暗渠清淤采用吸污車吸淤，在人工配合高壓水槍進行清淤，清理出來后的淤泥由吸污車和自卸汽車運送至固化場進行固化處理。

2.3.2 淤泥固結處理技術

文中是以機械脫水固結一體化措施完成河道的生態清淤以及淤泥處理，在進行固結處理過程中，文中結合淤泥的特性情況以及淤泥的用途，選擇不同的技術完成淤泥處理。但是由于清除的淤泥中含泥量相對較高，為實現資源的再利用，文中主要采用淤泥的鈍化處理、固化處理、工業化利用處理措施完成。每種處理技術詳情如下：

1）鈍化處理：由于淤泥中含有重金屬污染，如果直接將清除的淤泥進行堆放，則會發生重金屬的二次污染，因此，本文為保證淤泥的有效處理，先對淤泥進行鈍化處理。該處理的原理是以淤泥中的各種重金屬的活躍程度為依據，選擇相應的化學試劑，將其加入淤泥中；通過該試劑實現重金屬狀態的穩定處理，以此實現重金屬活躍度的控制，使重金屬轉變成非污染物。

2）固化處理：文中在進行河道淤泥清除過程中，為實現淤泥的二次利用，文中對清除的淤泥進行固化處理。該處理主要經過沉淀濃縮處理后，加入添加劑對其固化性能進行優化，再將其置于改性儲泥池中，對于你進行進一步脫水處理，使淤泥的含水率低于40%。在固化過程中，需按照表3的固化標準完成。

表3 固化標準詳情

3）淤泥的工業化利用處理：淤泥的工業化處理是實現淤泥資源再利用，以此可降低淤泥的運輸成本，并提升經濟效益。因此，可將淤泥作為工業化使用。該處理方式主要是采用高溫加熱的方式對淤泥進行處理，并且進行燒結后，變成建筑材料。在進行資源利用時，需依據淤泥資源的質量情況，最終確定淤泥的使用途徑，其詳情如表4所示。

表4 淤泥資源利用標準

通過上述步驟即可完成淤泥處理，在降低淤泥污染的基礎上，實現經濟效益最大化。

4.結論

東引運河作為東莞市最大的運河，對其進行有效的生態清淤處理，提升其水生態質量以及河道周圍居民的生活質量。在對其進行治理過程中，文中結合該河道的實際情況以及污染特性，采用了科學合理的治理方法，能夠更好的保證治理效果。隨著治理工作的推進，該城市的相關部門，應加強治理后河道的管理，完善其相關的管理體系，實現治理后的全方面保護。