中小河道淤泥處理技術及資源化利用研究

麻　杰

(遼寧省鐵嶺市農田基本建設工作辦公室， 遼寧 鐵嶺　112000)

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中小河道淤泥處理技術及資源化利用研究

麻杰

(遼寧省鐵嶺市農田基本建設工作辦公室， 遼寧 鐵嶺112000)

目前，中國中小河道的淤積現象較為嚴重，清淤工程中所清出的淤泥體量較大，因此，對于淤泥的處理技術，以及淤泥的資源化利用方面有許多值得研究的課題。本文對如何通過新技術來進行河道淤泥的環保型處理，以及如何變廢為寶，實現河道淤泥的資源化利用進行了探討。

中小河道； 河道治理； 河道清淤； 淤泥處理； 資源化利用

由于中小河道不像大型河道那樣容易受到重視，所以河道淤積現象較為嚴重。為了解決此問題，國家采取措施加強了對中小河道的治理力度，清淤工程是必不可少的普遍性措施。在實施中小河道清淤工程的同時，就會出現對淤泥處理問題。因此，研究河道淤泥的處理技術，以及淤泥的資源化利用是值得深入研究的課題。

1　河道淤泥的處理技術

1.1淤泥處理技術分類

淤泥的處理方法受到淤泥的物理、化學性質影響，且國內外淤泥處理技術的分類具有不同的標準，因此，在實際處理過程中，要根據淤泥自身的物理、化學性質，結合客觀條件，制訂科學合理、經濟環保的處理方案。其中尤其要重視對于資源化新技術的選擇和利用。淤泥處理技術的具體分類標準如圖1所示。

圖1淤泥處理技術分類

1.2無污染淤泥和有污染淤泥的處理

淤泥是否被污染的評判標準主要看其所含有的污染物種類，對無污染或輕污染的淤泥一般做資源化處理，而對污染物超標的淤泥處理則多運用鈍化穩定化技術，降低其污染物含量。淤泥處理技術的運用也應根據淤泥處理后的使用方向而確定。

1.2.1堆場處理和就地處理

絞吸式挖泥船清淤是目前中國中小河道常用的清淤方式，利用這種方式清出的淤泥中水與泥的體積較大，一般要超過5倍，此時，將清淤出來的淤泥運送到指定的堆場進行處理時，由于淤泥高黏性、透水性差、凝固慢等特性的制約會存在較大的難度。所以，在堆場處理中，怎樣快速分離泥水、加快淤泥沉降固結、提升堆場利用率已成為清淤中面臨的主要問題。而后者則直接在水下對底泥進行覆蓋或排干上覆水體后脫水、固化處理。在具體運用中，原位覆蓋法不適合淺水水域；水流速度較快的水域，排干就地處理法不適合大面積滲水的水域。

1.2.2資源化利用與一般處置

世界上從沒有真正的廢物。盡管淤泥本身為河道清淤的廢棄物，對其處理應本著化害為利和變廢為寶的原則，其中資源化利用是最值得優先考慮的。因此，利用河道清淤所產生的淤泥進行再生產，包括制造磚瓦等工業產品、土壤化處理等都屬于將淤泥資源化的范疇。特別是對于廣大農村地區的中小河道而言，若未經重金屬污染，且氮磷含量較高的淤泥，不僅可以直接作為肥料用于還田處理，還可以放置于低洼地帶用于二次利用。對于那些自然干化的堆場淤泥，可以二次利用納入到公園、綠地，以及市政建設用地和建筑用地的范疇。

1.3被污染淤泥的鈍化處理技術

重金屬污染超標的河道淤泥多來源于工業發達地區，對于此類淤泥適宜采用鈍化處理技術。該技術是在含有超標重金屬的淤泥中加入適量的化學材料，降低環境變化中重金屬的活性狀態，使其變得穩定。強化生成物對于重金屬的包裹，弱化重金屬的滲出，達到降低污染和減少排放的目的。對經過鈍化處理后的淤泥，如其重金屬的滲出量在安全標準范圍以內，可將其放置于低洼地帶作為填土材料，也可將其運送到指定的場地，并在這些已修復的淤泥上種植功能性植物，達到富集重金屬和提取重金屬的目的，進一步降低泥土中重金屬含量，待達到建筑和農業使用標準后再進行二次利用。

1.4堆場淤泥的處置

淤泥堆場的處理措施主要包括淤泥表層處理技術、加快淤泥沉降速度、促進淤泥固結程度。這樣一來，就可以提高淤泥堆場的周轉使用率，達到快速復耕的目的。優化堆場周轉技術一則要降低堆場的數目，二則要減少堆場的占地面積。堆場表層處理技術是通過對堆場淤泥的表層固化和硬化處理，為后續處理工作提供基礎條件。堆場快速復耕技術是將淤泥堆場以盡可能快的速度轉化為可耕地農田。

1.4.1堆場的周轉

堆場的周轉是一種快速處理淤泥的技術，即反復將堆場清空后再重新吹淤使用，進而讓堆場能投入到循環利用中。該方法具有堆場小、周轉快的特點，尤其在東部土地資源緊缺的地區更為適用。在采用該技術進行淤泥處理時，需重點考慮固定因素和可變因素。前者包括堆場的容量，后者包括待處理淤泥的總量、堆場可實現的周轉周期和周轉次數。此外，該技術可與淤泥固化技術及淤泥干化技術相結合，實現兩方面的淤泥快速周轉。一方面將固化和干化的淤泥轉化為堆場的圍堰，實現就地取材；另一方面，可以進行制磚等再生性資源化利用，從而使廢棄的淤泥成為資源化再生產的原料。

1.4.2堆場表層的處理

河道清淤出的泥漿中較細黏粒與含水量一般符合二八律的規律，即含水比例相當高，所以，造成堆場中的泥漿呈現出沉積慢、固結時間長的特點。正常情況下，吹淤后的淤泥堆場在落淤后的2～3年內，所形成的天然硬殼層每月只有20cm。表層以下的淤泥仍為流態，含水量較大，增大了普通地基的處理難度。而堆場表層處理技術正是利用淤泥堆場原位固化處理技術(圖2)，采用人工方式在淤泥堆場表面進行技術處理，使表層生成的人工硬殼層達到小型機械施工、排水板鋪設和堆載施工等所需要的硬度和強度要求，從而便于堆場淤泥的深入處理。在表層處理技術中，關鍵在于人工硬殼層部分。設計前不僅要對此后施工中的相關技術有全面的了解，更要注意不同地區堆場淤泥的特有性質，并通過相關的實驗室模擬試驗，以及現場小規模試驗獲取相關的科學數據，包括淤泥硬殼層強度、厚度。人工硬殼層技術可與固化技術或塑料顆粒相融合，以便達到更好的硬化效果。

圖2　淤泥原位固化處理技術

1.4.3堆場復耕技術

堆場快速復耕技術可以繼續劃分為泥水分離、人工硬殼層和透氣真空固結技術。其中泥水快速分離技術主要是通過添加促沉材料的方法，用以改善黏土顆粒膠體粒子的特性，從而達到提升沉降淤泥密度的目的。同時，通過在堆場設置截留和吸附作用的排水膜，使淤泥加快沉積速度。透氣真空快速固結技術的通用工藝流程包括：充分利用人工硬殼層搭建施工的工作平臺，在堆場插設排水板和砂井，在硬殼層上鋪設砂與排水板搭接的墊層，在墊層上覆蓋密封膜，通過射流泵在砂墊層中的濾水管道抽氣和抽水。通過該過程能夠有效地提高淤泥的應力強度，實現快速固結。另外，如果將透氣真空固結技術和常規堆載預壓技術結合起來，復耕效果更佳。而在一些淤泥堆場，因為所堆存的淤泥量較大，厚度較高，如想通過淤泥處理后達到復耕要求的話，就必須投入大量的人力、財力，而堆場復耕技術則能滿足承載力較低的要求，這也是在堆場淤泥深層處理中經常使用表層處理復耕技術的原因所在。該工藝流程包括：先對淤泥堆場原位表層的淤泥進行固化處理，然后再對表層固化土進行耕地土壤化改良。

2　河道淤泥資源化利用及太陽能處理新技術

2.1淤泥的資源化利用

除了淤泥固化、干化和土壤化等各種處理方法外，淤泥制成磚瓦的熱處理方法也屬于資源化利用的范疇。雖然當前該處理技術的有關研究已經相當成熟，且其產品的附加值較高，但其自身淤泥處理量低的缺點也不容忽視。如:中國普通的制磚廠每年所消耗的淤泥量約為5萬m3，而中國疏浚淤泥工程中每年產生的淤泥量則達上百萬立方米。反觀淤泥處理的產業化發展，更加凸顯了固化、干化和土壤化等再利用技術的生命力之強大，如能找準與堆場處理技術的結合點，將能產生非常可觀的經濟效益和社會效益。此外，武漢大學污淤泥研究中心獨創的“泥沙聚沉劑及泥水分離技術”，可以只用短短的幾分鐘時間實現“泥水分離”，從而可以進行淤泥的快速就地治理，使得淤泥變成可再生資源。

2.2太陽能污泥處理干化新技術

這是一種將太陽能技術與熱泵技術相結合的污泥處理干化技術，是一種將太陽能式溫室環保節能與污泥遠程控制相結合的多層主動式太陽能污泥干化系統。該系統主要由污泥輸送、攤鋪和收料、熱泵、太陽能集熱、溫室、自動化控制系統6部分組成。該系統耗能小、運行管理費用低，利用太陽能作為主要能源，可節省大量燃料，可使污泥的處理費用降到最低，符合新能源綠色環保和可持續發展的要求。經干化后的污泥體積減少到原體積的20%～30%左右，可實現穩定化并保留其原有的再利用價值。其攤鋪部分如圖3所示。

圖3　太陽能污泥處理干化技術

3　河道淤泥資源化利用的燒結多孔磚技術

3.1河道淤泥燒結多孔磚的意義

傳統實心黏土磚的生產和制備需要消耗大量的土地資源，隨著國家為了確保糧食安全，堅守18億畝耕地紅線的嚴格限定政策的出臺，在土地資源消耗越來越大的現狀下，黏土磚的原料供應日益受到局限。為此，國家對于發展新型建材做出了相關規劃和部署，積極鼓勵各類企業努力開發可用于節省土地的各種替代性資源。其中，河道清淤所產生的淤泥廢物，就可作為燒結多孔磚的原料，這是一種變淤泥為寶貴原料的資源化新技術。利用淤泥制磚不但可以有效解決消耗土地資源制磚的問題，同時又能將河道清淤產生的淤泥變廢為寶進行資源化利用。在清淤后。不僅提高了中小河道的農田灌溉能力，排洪、抗洪能力，短途航運能力，也解決了淤泥給附近地區人民生活帶來的污染問題，還可以通過淤泥制磚產生可觀的經濟效益，可謂是一舉多得的先進技術。河道淤泥燒結多孔磚效果如圖4所示。

圖4　河道淤泥生產的燒結多孔磚

3.2河道淤泥燒結多孔磚的可行性

河道淤泥的主要礦物成分包括黏土類礦物，如：伊利石、高嶺石、蒙脫石等，還包含石英和長石類礦物。另外，還有少量的各種酸鹽類礦物質以及其他各種有機物。從河道淤泥的礦物成分構成可以看出，其成分雖然較為復雜，但仍然是以黏土質材料作為主體而存在的，而這正是燒結多孔磚的核心成分。因此，河道淤泥符合燒結多孔磚原料的基本要求。根據河道淤泥的材料特性發現，加入的固體廢物粉煤灰，與普通黏土磚的礦物成分基本一致，兩種原料成分差別并不大。所以，利用河道淤泥作為主要原料，再摻加一定比例的固體廢物粉煤灰、頁巖、煤矸石等物質，采用合理的配比與生產工藝，在適宜的焙燒溫度下，就可以制備出各項指標均達到國家相應標準規定的多孔磚，并且其強度形成機理和反應機理，與普通黏土磚相比較差異并不明顯，因此，利用河道淤泥燒結多孔磚具有可行性。河道淤泥生產的各種類型的燒結多孔磚如圖5所示。

圖5　河道淤泥生產的各種類型的燒結多孔磚

4　結　語

由于中小河道的清淤工程既肩負著排澇、防洪、灌溉的疏通功能，又具有改善河道水質、促進生態平衡和提升河道景觀的保障作用，所以，如何對河道清淤產生的淤泥進行處理，也成為與中小河道清淤工程緊密配套的相關工程。無論從河道清淤處理技術角度，還是從將淤泥資源化處理變廢為寶的角度出發，對河道淤泥的處理利用都是一項重要的研究課題。

[1]武金明，高孟理.蘭州雁灘南河道引水防淤方案研究[J].甘肅水利水電技術，2015，51(4)：34-37.

[2]包建平，朱偉，閔佳華.中小河道治理中的清淤及淤泥處理技術[J].水資源保護，2015，31(1)：56-62，68.

[3]侯春芳.中小河道治理中的清淤及淤泥處理技術[J].河南水利與南水北調，2015(19)：56-57.

[4]黃顯東.東引運河橋頭～企石段河道清淤和淤泥固化處理技術探討[J].廣東水利水電，2013(7)：31-34.

[5]李軍.淺析黃河蘭州城區段河道的綜合整治[J].水資源開發與管理,2015(3).

[6]惲文榮，崔健，陳玉榮.河湖疏浚淤泥資源化的研究現狀與展望[J].江蘇水利，2015(3)：15-17.

[7]施可夫.利用河道淤泥生產燒結多孔磚性能研究[J].福建建材，2014(4)：11-12，24.

Research on medium and small river silt disposal technology and resource utilization

MA Jie

(LiaoningTielingFarmlandBasicConstructionWorkOffice,Tieling112000,China)

Currently, small and medium-sized river sedimentation phenomenon is relatively serious in China. Sludge volume obtained from dredging project is larger. Therefore, there are many topics in sludge treatment technique and sludge resource utilization, which are worth studying. In the paper, how to use new technology for river silt environment-friendly processing, how to change waste into treasure and realize resource utilization of river sludge are worth of discussion.

small and medium-sized rivers; river channel management; river dredging; sludge treatment; resource utilization

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2016.09.016

TV85

A

1005-4774(2016)09- 0064- 04