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1、-底泥处理技术综述及其在的应用沅1，朱伟2(1. 市水污染治理指挥部办公室 2.河海大学)摘 要：针对河湖治理中遇到的污染底泥处理处置问题，在调研国外河湖底泥处理技术现状的根底上，从市河湖及近海淤泥处理的外部环境条件出发，研究可采取的处理方案。明确了福永淤泥堆场处理中应该研究的问题。 关键词：底泥;处理技术;应用 1、前言为了改善河流、湖泊、近海等水域的水质以及保证河道正常的行洪、通航能力，我国对许多河道、湖泊、水库和海湾等水域进展了大规模的疏浚和清淤工程1-4 。如在20002003年中，累计整治河道1.5万条，疏浚淤泥总量达1亿m3；2003年一年，省河道的淤泥疏浚量就达5000万m3左右
2、 1；面积2349平方公里、蓄水量50亿m3的太湖底泥总储量到达19.12亿m3，其中沉积量大、污染严重而需要清理的面积为98.8km2，清淤量在39525928万m3之间；南水北调东线工程的启动，也遇到许多输水河道需清淤，大量底泥需要处理的问题 2 。根据初步调查和测量分析，市共有大小河流310条，现状河道底泥总量粗略估算约2000万m3，其局部底泥属于污染底泥。另外，水库、海湾、珠江口沿岸等水域的污染底泥数量亦相当大。可以预计，未来假设干年河湖及近海水域综合整治及水环境工程中将会产生大量的疏浚底泥已成为难以回避的现实。 由于疏浚出来的河湖底泥含水率高、强度低，有时还含有有毒有害物质，其合理
3、的处理越来越受到各方面的关注。长期以来，我国大局部疏浚工程采用抛弃法，将淤泥通过海洋抛弃或弃于陆地抛填区或低洼地区进展处理。抛泥处理虽然方法、工艺简单，本钱低廉，但造成对周边环境的影响，以及占用了大量的土地资源，与保护环境、提高土地资源高效利用的经济社会开展方向不相适应。 随着城市工业和居民水平的提高，河流、渠道、管道、湖泊、水库以及近海等水域汇入的污水量逐年增加，这些污水中携带有许多重金属、有机物、N、P等污染物，在一系列物理化学生物作用下，一局部污染物沉积到河湖底泥中，造成底泥污染。当采用传统的抛弃法对这些疏浚出来的污染底泥进展处理时，底泥中的重金属、营养盐将随着降雨的淋溶作用，通过地下水
4、或者地表径流重新流入河湖形成二次污染3。因此，底泥处理中考虑对污染物质的控制，越来越受到重视。 2、常用底泥处理方法及技术开展状况 2.1 抛泥法 抛泥法分为海洋抛泥和陆地抛泥。海洋抛泥是将疏浚泥运送到指定的海洋抛泥区，倾倒于海中，这一方法曾被沿海城市常用。如我国的黄骅港、港、*新港等港口的建立和维护中产生的大量疏浚泥，大多采用在近海岸设置抛泥区进展海洋抛泥。随着对海洋环境保护的重视以及近海倾倒区的饱和，这一方法的使用逐渐受到遏制。如2001年由于九号货柜码头施工而产生的淤泥废弃问题，引起了绿色和平组织和当地渔民的抗议。 陆地抛泥就是将疏浚出来的河湖底泥简单抛弃于沿河、沿湖的低洼地区如鱼塘、荒
5、地等区域，进展永久堆放或临时堆放后复耕。陆河湖产生的疏浚淤泥多采用此方法。这种淤泥处理方法，可能占用了大量的土地资源，如五里湖的水环境整治一期工程中，疏浚泥量达60万m3，设置了3个堆场进展堆放，共占用土地达500亩，并涉及拆迁和农业、渔业赔偿等问题，给工程带来了很大的难度4 ；南水北调东线第一期工程的可行性研究报告提供的数据显示 1 ，第一期工程的土石方开挖达20334.85万m3，土料暂存场临时占地面积为1594亩，弃土永久性占地达22009.2亩。除大量占用土地外，陆地抛泥法也可能引起二次污染的问题，所以，目前在国外已逐渐舍弃了这种底泥处理方法。 2.2吹堆填法 吹堆填法是通过泥泵作用，
6、从吸泥管吸取淤泥和水的混合物泥浆，经过排泥管输送吹填陆域泥塘的一种施工方法。疏浚底泥作为填土材料使用，在许多少地的沿海国家和地区已经得到了应用。如日本、新加坡众多海上人工岛和机场的建立中都大量使用了疏浚底泥进展吹填，再对地基进展加固的方法填海造地。在我国地区，仅1995年就填海造地6200hm2，占总面积的5.7%，其填海的材料除了使用山石填土外，也大量采用疏浚泥作为填料 5 。在的填海工程中，也大量使用吹填淤泥作为造地材料 6 。 由于淤泥含水率很高，要想开发利用吹填法形成的土地，仍需要花一定的代价对其进展地基加固处理。淤泥吹填以后，相当长的时间形成的是泥沼状的泥塘，施工人员和机械难以进入施
7、工。经过较长时间后外表干化形成硬壳层，可以进展插板并通过真空预压法或堆载预压进展排水。这些方法施工造价不菲，且排水固结时间长。如在南油314 吹填造地中采用了堆载预压的方法，按间距1m布设塑料排水板，共打插塑料排水板34.6万根，上面堆载厚度15m，需填砂垫层3.7m，固结周期达9个月 6 。由此可见，疏浚泥吹填造地的方法，存在着施工周期长以及处理本钱昂贵的缺点。 2.3 处理利用法 综上所述，要将河湖底泥转化为新的土工材料资源进展利用，必须改进其高含水率、低强度的性质。利用法是指通过技术处理将疏浚底泥转化为土工材料、建筑材料进展再生利用。这种处理方法既解决了疏浚底泥占地面积大、影响环境的问题
8、，又解决了建立工程中如路基填筑、岸堤加固等用土紧的问题，是个一举两得的好方法。它符合我国建材资源可持续开展的方向 7 ，也是世界兴旺国家处理疏浚底泥常用的方法。如在日本，整个土建行业的废弃物利用率已经从1995年的58%提高到2000年的80%，淤泥等废弃土的利用率也到达了60% 8 。常用的疏浚淤泥处理方法从原理上讲有物理处理方法、热处理方法和化学处理方法三种。物理方法是借助挤压作用将淤泥中过多自由水分挤出，以改进淤泥的工程性质。热处理则是通过烧结或熔融的方法将疏浚底泥烧制成粒或砖瓦等建筑材料，加以使用。物理方法处理效率低，处理后仍需要经过二次处理才能满足工程用土材料的要求；热处理方法只能处
9、理少量的疏浚泥，同样存在处理效率低的问题。化学方法是通过向疏浚底泥中添加固化材料混合后，借助固化材料与淤泥中水和粘土矿物的一系列物理化学反响从而改善疏浚底泥性质 9,10 ，使之成为优良土工材料。固化处理方法可以根据处理土的使用目的调整固化材料配方，处理效率高，技术比拟成熟，在一些兴旺国家已经广泛应用于实际工程。但在我国还处于刚起步阶段，仍有大量的根底性工作需进展研究。3 河道淤泥处理方案的选择3.1 河道淤泥的性质2004年有关单位对市的河落马洲、渔民村料坣河段的底泥进展了室土工试验，测得其物理力学性质指标如表1所示。由表1的数据可以看出，河的底泥属于淤泥和淤泥质土，具有高含水量、低强度、高
10、压缩性等特点，土的物理力学性质很差。另外，据有关资料11显示：表1 河底泥物理力学性质指标 天然含水量() 天然 重度 (kN/m3) 塑性指数 液 性 指 数 压缩 系数 (MPa-1) 无侧限强度(kPa) 统计 件数 37 37 37 38 21 16 最大值 272.0 272.0 41 6.06 5.18 11 最小值 60.4 60.4 18 1.94 1.22 5 平均值 119.6 119.6 24 3.56 2.69 6.3 对于市所有调查的河流的底泥，其PH值均高于土壤背景值，略大于7；底泥中的有机质含量水平在0.01%43.31%的围，平均水平为4.43%，有机质组分以生
11、活垃圾和生活污水的沉积物为主；底泥中一些重金属含量超标，其中以锌、铜、镍、铅、铬5类重金属含量最多，镉、砷、汞的含量较小但这3类重金属毒性很大，各类重金属的全市平均含量水平如表2所示。表2 市底泥重金属含量平均水平(单位：mg/kg)锌 铜 镍 铅 铬 镉 砷 汞 平均含量水平 149.03 122.11 109.73 52.83 27.64 4.20 0.97 0.94 3.2 市河道淤泥清淤方法 按清淤的主要目的，清淤可分为两种：环保生态清淤和工程清淤。环保清淤是一种旨在去除河流、湖泊等水体中的污染底泥并为水生生态系统恢复创造条件的清淤方法，这种清淤方法需要与河道、湖泊的整治方案相协调，使
12、清淤对周围环境和水体影响最小；工程清淤则主要是为了*种工程的需要，如疏通航道、增大湖泊库容、扩建港口等，而采用的一种清淤方法12。市河道清淤方法以环保清淤为主。环保清淤的显著特点是薄层、准确、局部疏浚和严格的环保工艺控制要求，在清淤过程中要注重生物多样性和物种保护，清淤后的基底应为后续生物修复创造条件。 按清淤的方式和手段，清淤又可分为陆地清淤和水下清淤。 1陆地清淤：对于流量小、水深不大的小河流，通过施工围堰分期导流方式，将河道河水根本排干，采用反铲或长臂反铲机械或人工在河床上直接挖掘，并用自卸汽车将清出的河道底泥运送到已选定的场址倾倒。这种清淤方法，可用于沙石类和泥土类底质的河床。此法是市
13、非感潮河段主要的底泥清淤方法。 2水下清淤：河流大、水深、流量大的河流，通常采用水下清淤法。它是在保持河道中水位的情况下，可以利用抓斗式挖泥船及长臂反铲开挖河道底泥，并通过泥驳或自卸汽车运输开挖料；也可以采用底泥疏动装置和吸泥泵的操作配合，泵吸河道底泥，清出的底泥以泥浆的形式用输泥管直接输送，装船外运，不在工地设转运场。该法容易控制去除底泥的层厚，几乎可用于各种底质类型的河道，包括泥土类、沙石类和硬质类。然而，此方法的缺点也十清楚显，主要是去除出的底泥含水率高、清淤中因机械搅动造成水体局部污染和周围环境污染等。在采用相应的防护措施后，能够减少底泥含水率和减少对环境的影响。对于较大河流和感潮河流
14、，通常采用此类方法。 针对大局部的河流都是雨源型河流的实际情况，底泥的清淤施工期应选择在枯水季节进展。对于市大局部干涸的河道，可直接利用机械，采用陆地清淤方式将底泥去除；较大的河流如河、观澜河下游、布吉河下游或感潮河段在枯雨季节河道还有较深的水域，仍须采用水下清淤的方式。 3.3 采用的底泥处理方法 目前，市河道底泥主要采用以下几种的处理方法： 1堆放于垃圾填埋场含余泥渣土受纳场 这种方法在底泥产生量较少时，可以采用。现在，市垃圾填埋场仅够容纳市政的生活垃圾，已无能力容纳大量产生的河湖底泥。 2海洋倾倒以往市的河道疏浚底泥多抛到伶仃岛海域，现在，伶仃岛被列为中华白沙豚保护区，制止倾倒底泥。目前
15、，国家在海域的黄矛岛新划定了一块海洋倾倒区，限量倾倒疏浚淤泥。 3填海清洁底泥或经过严格处理达标后的污染底泥可以作为填海土方或建筑填土。现在大局部河道底泥污染严重，重金属超标，而且散发很大的臭味，不能直接作为填海的土方。只有小局部污染程度较轻的底泥可采用。 4填埋 由于河道周围没有足够多空旷的场地作为底泥处理用地，或者底泥污染太严重不能作其它用途时，则须进展填埋处理。采用填埋处理时，必须对填埋场地进展地基防渗处理，以隔断堆置的污染底泥与地基土壤或地下水等周围环境的直接接触，防止二次污染。 5处理利用 河道底泥经过预处理后，如物理脱水、祛除有毒物质、固化处理等，可用作农业覆土、垃圾堆场覆盖土、城市绿地用土、河堤路基填土以及烧制砖瓦、粒等。目前，底泥资源化利用方法在已有少量应用。 3.4 市底泥处理的条件分析 由3.1小节所述可知，市河道底泥的含水率和有机质含量较高，重金属超标，大局部属于污染底泥，不宜采用堆放抛弃处理法。新划定的淤泥海洋倾倒区距市港口约60公里远，运距远，运输费用比抛到伶仃岛增加了几倍，而且大局部底泥重金属超标，不符合抛海标准，所以底泥处置也不宜再采用海洋倾倒法。另外，现阶段，很多淤泥资源化利用方法都不太成熟，或不符合实
