環保清淤及淤泥處理實用技術方案研究

陳永喜 彭 瑜 陳 健

(1.廣州市水電建設工程有限公司, 廣東 廣州 510600； 2.珠江水利科學研究院， 廣東 廣州 510600)

環保清淤及淤泥處理實用技術方案研究

陳永喜1彭 瑜2陳 健1

(1.廣州市水電建設工程有限公司, 廣東 廣州 510600； 2.珠江水利科學研究院， 廣東 廣州 510600)

環保清淤是為改善水質和水生態環境而進行的清淤，也是黑臭河道綜合治理中的重要環節。本文總結了在珠三角感潮河道底泥環保清淤的工程實踐中，較常采用的兩個方案：抓斗式挖泥船+泥駁運輸方案、絞吸式挖泥船+輸泥管輸送方案，并由此形成的管道攪拌脫水固結一體化技術、帶式機脫水固結一體化技術、板框機脫水固化一體化技術等系列的成熟技術，在環保清淤的處理處置過程中不造成“二次污染”，并實現了退水達標排放、固化淤泥資源化利用的目標。

環保清淤； 管道攪拌； 帶式機脫水； 板框機脫水

1 引 言

河道的底泥是河道污染物長期累積的載體，屬河道的內源污染，是河道黑臭的重要因素。由于河湖長期淤積，降低了河道行洪能力，遭遇暴雨時常常發生“水浸街”等災害，威脅居民的生命財產安全。內源污染釋放出的有毒有害物質，使河湖水質更加惡化，也致使水生動植物的逐漸消亡，影響水生態系統的食物鏈環節，急劇降低了水生生物的多樣性，威脅水生生態環境的安全；污染底泥中含有的石油類污染物、有毒重金屬直接或間接地危害濱水城市居民的人體健康[1-9]。

根據“水十條”，實現消滅劣Ⅴ類水，恢復水體的生態功能，消滅黑臭河道的目標。本文總結了近年國內污染底泥環保清淤、脫水、固化等工藝流程和工程設備，研究適合于河流、湖泊污染底泥實現無害化、資源化清淤及處理處置技術，解決河湖底泥的積蓄與嚴重污染問題。

2 河道底泥的環保清淤研究

珠江三角洲的感潮河道具有水動力不足、河道清淤量大、河道的航行條件復雜等特點。在黑臭河道綜合治理中，“控源截污、內源治理，活水循環、清水補給，水質凈化、生態修復”，消除內源污染，修復水體生態功能，進行底泥環保清淤，是重要一環。

2.1 環保清淤定義

環保清淤又稱生態清淤，是為改善水質和水生態環境而進行的清淤，目的是消除河道內源污染，同時不造成環境的二次污染，主要是在清淤、輸送、脫水固結處理、退水等各個環節的處理工藝中達到環保要求。

2.2 環保清淤方案研究

根據清淤機具動力原理的不同，清淤方式主要分為機械式、水力式和氣動式三大類。由不同原理所發展的最典型和實用的清淤方式主要有：絞吸挖泥船清淤、耙吸式挖泥船清淤、抓斗式挖泥船清淤、水上挖掘機清淤、水陸兩用攪吸泵清淤、移動式吸泥泵清淤等。

在珠三角感潮河道底泥環保清淤的工程實踐中，較多采用以絞吸式挖泥與抓斗式挖泥相結合的清淤方案，并根據清淤河段的具體情況相互配合實施。

a.絞吸挖泥船清淤。絞吸式挖泥船清淤主要由絞吸式挖泥船完成，絞吸式挖泥船由浮體、鉸絞刀、上吸管、下吸管泵、動力等組成，集挖、運、吹一體。其特點為：施工的過程中，挖泥、輸泥和卸泥都是一體化完成，采用全封閉管道輸泥，不會產生泥漿散落或泄漏；但絞吸式挖泥船清淤就是一個把水摻入淤泥進行稀釋的過程，這個過程使淤泥總量增加5～7倍。

b.抓斗式挖泥船清淤。抓斗式挖泥船清淤適用于開挖泥層厚度大、施工區域內障礙物多的中、小型河道；由傳統挖機改造產生了水上挖機，可懸浮在浮泥或水上并自由行走。其特點為：抓斗式挖泥船對極軟弱的底泥敏感度差，容易造成表層浮泥經攪動后泄漏到水體之中；不能輸送底泥，易產生遺漏。但挖掘底泥的含水率低，其對周邊環境適應性較強。

所以河道清淤主要的兩種方式為：抓斗式挖泥船+泥駁運輸方案和絞吸式挖泥船+輸泥管輸送方案。

3 底泥處理處置技術研究

污染底泥的處理處置以“減量化、穩定化、無害化和資源化”為原則。

目前污染底泥處理處置的主流方法是固化劑固化螯合攪拌脫水法、機械脫水法等，并由此形成了管道攪拌脫水固結一體化技術、帶式脫水機脫水固結一體化技術、板框機脫水固化一體化技術等系列的成熟技術。

3.1 管道攪拌脫水固結一體化技術工藝

城市河道沉積物主要來源于地表徑流、工業廢水和生活污水排放以及大氣沉降。部分河道建筑垃圾和生活垃圾沉積嚴重，河道淤泥質地變化大，所以城市河道常采用抓斗式挖泥船+泥駁運輸方案，如廣州亞運清淤工程，后續采用淤泥管道攪拌固化技術進行處理。

管道攪拌固化工藝的技術設備，選用高效的單軸螺旋管道攪拌機、粉料自動供給機、空壓機、格柵振篩機、拖泵、淤泥輸送管道等，組成綜合化的淤泥固化工藝技術設備系統。該集成系統對河道淤泥處理采用的工藝技術路線為：抓斗式清淤→船運→泵送上岸→儲泥池預處理→沉淀→混凝土泵→攪拌→堆放→資源利用。

其工藝特點是：?管道攪拌機采用單軸螺旋，設備的前部分為螺旋推進，后部分為攪拌，有機地將推進和攪拌功能組合在一起，減少了占地面積，提高了功效；?均化的可流動的底泥通過管道攪拌機的攪拌，使之與固化劑充分拌和，讓固化劑高效發揮而達到固化底泥的目的； ?自動化程度比較高，主體設備之間管道連接，供料系統也是連續計量供料，整個設備系統可連續作業。

3.2 帶式機脫水固結一體化技術工藝

由于采用環保型絞吸式挖泥船進行環保清淤，會產出含水率90%～95%的淤泥漿體，故對泥漿進行脫水減量是底泥處理的首要任務。

自主研發的植毛帶式底泥脫水機，已經實現了小型化、高效率、高產量、低能耗，帶式機脫水固結一體化技術工藝已經在佛山羅村涌、東莞運河、海口美舍河等清淤工程中推廣應用。

帶式機脫水固結一體化技術的設備包括：絞吸挖泥船、垃圾分篩機、振動除砂機、加藥絮凝設備、帶式脫水機、固結攪拌等系列設備。

其工藝流程如圖1所示。由絞吸船上的泥漿泵吸入的底泥含水率超過95%，先利用砂石分離裝置將泥漿中的砂去除，再分離出垃圾，然后進入濃縮平臺，通過絮凝、濃縮后的底泥經泥漿泵送入脫水平臺，進一步絮凝后，在過濾網帶的作用下，污泥被壓成含水率小于50%的泥餅，可直接外運，也可進一步固化。

此過程可將從河道泵送上來的垃圾、砂石、泥漿進行徹底的分離，做到減量化、無害化、穩定化集成處理。

其工藝特點是：?針對河湖岸邊復雜的地形條件，所有設備均可車載移動安裝，能耗低，設備占地面積小，土建工程少；?清淤泥漿泵送、砂石分離、垃圾分離、機械脫水實現流水作業，可連續生產；?脫水效率高，脫水后泥餅含水率可達到50%～60%；處理能力為出泥餅10t/h。

圖1 帶式機脫水固結一體化技術工藝流程

3.3 板框機脫水固化一體化技術工藝

在環保型絞吸式挖泥船的環保清淤中，應用板框脫水機脫水減量化也已經很成熟。根據底泥脫水量大、效率高的要求，定制過濾面積400～600m2的大型板框脫水機，該設備已在武漢沙湖、深圳茅洲河的清淤工程中大量采用。

板框機脫水固化一體化技術包括：預處理子系統、泥漿調理子系統、脫水固化子系統、退水處理子系統四個子系統。

泥漿預處理子系統完成對來泥的雜物分選去除、泥漿濃縮調節、通量控制；泥漿調理子系統完成對泥漿中添加料的配置與控制、紊流驅動反應與均化、漿體調理與調質；脫水固化子系統完成泥漿的脫水與固化；退水處理子系統完成退水的達標排放。

板框機脫水固結一體化技術工藝流程如圖2所示，包括河湖底泥疏挖、管道輸送、砂石垃圾分離、分揀、藥劑添加、底泥濃縮、調理、調質、底泥脫水、運輸和場地運至臨時堆土區。

圖2 板框機脫水固結一體化技術工藝流程

其工藝特點是：?脫水率較高，生產效率較高、穩定，是目前最為成熟的脫水設備；?對物料的適應性強，適用于各種底泥；單臺處理能力大；?脫水后底泥含水率低。

4 退水處置工藝

高含水率的污染泥漿處理過程中的退水要做到達標排放。退水處理的方法有物理法、化學法和生物法等；按處理程度來劃分，分為一級處理、二級處理和三級處理。

常用的一級處理方法有混凝沉淀、濾布濾池、高效絮凝沉淀超速水處理一體機技術、超磁分離水體凈化技術。通過這些技術的實施使退水達到二級排放標準。

5 固化淤泥的資源化利用

河道淤泥經固化一體化處理后具有強度高、滲透性低的性質，可以根據工程使用要求來設計處理固化材料配方。固化處理后的淤泥固化土，資源化利用路徑廣闊，可作為綠化用土，也可用于堤防加固工程、道路工程、填海工程的填方材料，還可做免燒磚或燒結磚應用于工程建設方面。

6 結 論

消除內源污染，對黑臭河道進行環保清淤，是河道生態修復中的重要一環。在珠三角感潮河道底泥環保清淤的工程實踐中，較多采用以絞吸式挖泥與抓斗式挖泥相結合的清淤方案，并形成了管道攪拌脫水固結一體化技術、帶式脫水機脫水固結一體化技術、板框機脫水固化一體化技術等系列的成熟技術。

在環保清淤的處理處置過程中不造成“二次污染”，并實現了退水達標排放、固化淤泥資源化利用的目標。

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Research on practical technology plan of environmental protection dredging and silt treatment

CHEN Yongxi1, PENG Yu2, CHEN Jian1

(1.GuangzhouHydropowerConstructionEngineeringCo.,Ltd.,Guangzhou510600,China; 2.PearlRiverWaterConservancyScienceResearchInstitute,Guangzhou510600,China)

Environmental protection dredging aims at improving water quality and water ecological environment. It is also an important link of treating black smelly rivers comprehensively. In the paper, two commonly-used plans in engineering practice of sediment environmental protection dredging in Pearl River Delta tidal waterways are summarized: grab dredgers+ dredger pontoon transportation plan and cutter suction dredger + mud pipe transportation plan. Pipeline mixing dewatering consolidation integration technology, belt machine dehydration consolidation integration technology, plate and frame machine dehydration curing integration technology and other mature technologies are formed accordingly. “Secondary pollution” is not produced during treatment and disposal of environmental protection dredging. Water-break emission on standard is realized, and solidified sludge is utilized as resources.

environmental protection dredging; pipeline mixing; belt machine dehydration; plate and frame machine dehydration

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.04.009

TV213.4

A

2096-0131(2017)04- 0023- 04