江蘇省淮河流域重點平原洼地近期治理工程超標底泥處置方案研究

杜鵬程 陶 理

一、工程概況

江蘇省淮河流域重點平原洼地近期治理工程包括南四湖湖西洼地、黃墩湖洼地和里下河洼地，涉及江蘇省徐州、宿遷、鹽城、淮安、揚州、泰州、南通等市。工程任務為通過疏浚河道和加固堤防，提高現有河道的防洪排澇能力。工程主要建設內容包括疏浚河道430.77km，疏浚排澇溝199.98km等。

二、河道底泥污染現狀

該工程共需疏浚底泥3933.35萬m3，為了解河道底泥現狀，共在46條河道設置了49個監測點，監測項目包括銅、鎘、汞、砷、鉛、鉻、鋅、鎳等8 項，按照《土壤環境質量標準》（GB15618-1995）二級標準評價，共有10個監測點超標，超標因子為鋅和鎳。超標底泥數量計算結果見表1。

由表1可知：疏浚河道中底泥超標的總量為23.71萬m3，占總疏浚底泥量的0.6%。

三、超標原因

根據調查，并參考論文《射陽河底泥重金屬沿程變化分析及污染評價》（徐慶生、王胤等，南京大學海岸與海島開發教育部重點實驗室，2006年4月），射陽河流域的底泥中鎳存在普遍污染，但污染程度較輕；鋅存在中等或中等偏上程度污染。這與射陽河及其支流流經重要工業城鎮或工業區有關。射陽河是里下河洼地的入海五港通道之一，里下河洼地底泥超標主要原因是不銹鋼等產業外排污水的重金屬沉淀造成。

黃墩湖洼地和湖西洼地鎳超標底泥監測點均在徐州市境內。根據調查及論文《徐州市典型污染源周邊土壤重金屬污染特征及磁學響應研究》（毛應明，中國礦業大學，2015年6月）可知，火電廠和水泥廠周邊土壤的鎳和鋅含量均超過區域土壤背景值的兩倍多。因此綜合分析認為監測點周圍的火電廠和水泥廠是導致底泥鎳超標重要原因之一。

四、重金屬污染的底泥對環境的危害

河道疏浚已污染底泥如果不能得到有效處置，難免造成二次污染。在河道疏浚過程中，由于對河道底泥進行擾動，底泥中的污染物將會釋放到河水中，造成二次污染；底泥輸送過程中，如果不注重管理，會造成底泥流失，重新污染水體和土壤；底泥脫水過程中，如果不對滲濾水進行處理，滲濾水會進入水體和土壤，污染自然水體和地下水；底泥在填埋、利用、焚燒處置過程中，仍存在對水體、空氣、人群健康的危害。因此河道底泥疏浚必須在各個環節嚴格把關，避免二次污染發生。

五、河道底泥的處置方法

河道底泥的最終處置方法有綜合利用、填埋、焚燒等多種方式，綜合利用一般以農林利用和建材利用為主。

1.綜合利用

（1）底泥堆肥

底泥堆肥農用是一種較佳的最終處置方法。這種利用和處置方式可以使底泥含有的有機物重新進入自然環境，從而改良土壤結構、增加土壤肥力、促進作物的生長。底泥中含有大量植物生長所必需的肥分（N、P、K）、微量元素（Ca、Mg、Cu、Fe）及土壤改良劑（有機腐殖質）。但是底泥中也含有大量對植物、土壤及水體有危害作用的病菌、寄生蟲（卵）、難降解有機物、重金屬離子以及多氯聯苯、二惡英、放射性核素等難降解有害物質，這些物質會造成土壤、地表水和地下水的嚴重污染，重金屬離子等甚至可能產生致癌物質。化肥的普遍應用造成底泥堆肥銷售市場難以開發等，這些使得此種處置方式尚在研究開發當中，未得到普遍推廣。

表1 超標底泥數量計算結果一覽表

（2）建材利用

利用底泥制磚、水泥、陶瓷等建材是一種變廢為寶的處理方法，不但減少了因堆放而侵占耕地，同時緩解了磚瓦廠、水泥廠土源緊張和對農田的取土破壞，社會效益顯著。建材利用對底泥的預處理要求較高，必須對底泥進行徹底的除臭除毒，用消化等方法將底泥中極易發臭腐敗的有機物腐殖質分解成二氧化碳、氮和水，并采取措施殺滅各種病原體，然后用物理化學方法把底泥中的鉻、鎘、鉛等重金屬轉化為水不溶物實現穩定化，再通過脫水使底泥含水率盡可能降低。經過除臭除毒滅菌脫水后的底泥方可用來制造建材。

（3）低溫熱解利用

底泥低溫熱解是一種發展中的能量回收型底泥熱化學處理技術，它通過在催化劑作用下無氧加熱干燥底泥至一定溫度，由干餾和熱分解作用使底泥轉化為油、反應水、不凝性氣體和炭等可燃產物，最大轉化率取決于底泥組成和催化劑種類，其性質與柴油相似。這是一個新興的課題，因熱解的無害化和減量化徹底，有很好的發展前景，目前正在探索和試驗階段。

2.焚燒處置

焚燒是底泥最徹底的處理方法，焚燒最大優點是可以迅速和較大程度地使底泥減容，并且在惡劣的天氣條件下不需存儲設備。底泥中含有一定量的有機成分，經脫水干燥的底泥可焚燒處理，焚燒可以迅速降低底泥的體積并降低其有害性。底泥焚燒廢氣中可以獲得剩余能量用來發電；所產生的焚燒灰可用于改良土壤、作為磚瓦和陶瓷等的原料等。底泥在焚燒之前無需進行堆肥、消化等處理，但是需進行脫水干燥來降低其含水率。底泥的焚燒操作很復雜，而且其有機成分含量直接影響其燃燒熱值，焚燒效果很不穩定，有可能需要輔助燃料以提高焚燒的質量，焚燒時動力消耗也較大。底泥經過燃燒后，質量與體積會大大降低，但焚燒殘渣為有害物質，仍需進行運輸和最后處理。另外，底泥焚燒廢氣可能含有致癌物質二惡英，故需要配備去除二惡英的裝置，價格較高。因此底泥焚燒所需的基建投資和運行費用較高，工藝操作復雜。

3.填埋處置

底泥填埋是目前國內外常采用的方式。其優點是投資少、容量大、見效快。底泥經過簡單消化滅菌和自然干化脫水后，有機物含量降低，總體積減少，性能穩定，可以直接送到生活垃圾填埋場，可作為填埋場的每天覆土及最終覆土；或者設置專用的填埋場，根據底泥的含水率及力學特性等因素進行專門填埋。底泥填埋的操作要求與垃圾填埋相似，需要大面積的場地和一定量的運輸費用，需做防滲處理以免污染地下水，填埋底泥的穩定性對底泥的脫水、填埋場的防滲層和填埋作業有較高要求。

六、工程超標底泥的處置措施

根據該工程的特點，在河道底泥處置上，既要考慮對河道底泥進行綜合利用，又必須避免對環境和人群健康造成危害。農業利用一直是河道底泥資源化利用的主要途徑，但由于疏浚河道底泥中重金屬含量超過土壤環境質量二級標準，且含有重金屬的河道底泥投放農田的長期潛在危害還一直未有定論，因此，河道超標底泥直接投放農田具有一定的生態風險，可考慮將超標底泥用于園林綠化。根據文獻，河道底泥用于園林投放具有很大的可行性，一方面可以改善園林用地土壤貧瘠的不足，另一方面，底泥中的污染物不進入人類食物鏈，消除了人群危害的風險；同時，底泥中污染物對植物的生長抑制作用并不明顯。

因此，選擇將超標底泥干化后用于園林綠化，同時利用某些植物能忍耐和超量積累某種重金屬的特性來清除土壤中的重金屬，其優點是實施比較簡便、投資較少和對環境破壞小；并且綠化后土地上生長的植物基本不進入食物鏈，不會對人群健康造成影響。同時，為減少底泥堆置過程中對環境的影響，對底泥需設置排泥場進行防護，待底泥干化后再用于園林綠化區域的填土。

根據地質調查，工程區地層組成自上而下依次為黃褐色黏土、壤土、粉質黏土等，而（粉質）黏土通常具有一定的防滲作用，能有效地阻止底泥中的重金屬污染地下水，遇局部砂質土層滲漏嚴重時，應鋪防滲膜進行防滲處理。

底泥排泥場四周利用棄土中開挖高程在2m以上土方修筑簡單圍堰，圍堰高2.0m，堰頂寬1.5m，內外邊坡均為1∶2。排泥場內部設簡易排水系統，因滲濾水中含有較多的泥沙等懸浮物，為防止懸浮物重新回到河道污染水體，排泥場滲水需經混凝沉淀處理后才能排放，混凝沉淀產生的污泥重新返回至排泥場干化。

施工時將底泥通過施工機械輸送至排泥場內，排泥場滲濾水通過排水系統排出后，經混凝沉淀處理達標后排入附近水體，底泥需在排泥場堆置一定時間，待表面干化到一定程度后，在排泥場表面撒播草籽綠化，減少因裸露造成的水土流失及對環境的二次污染。底泥干化后，運至園林綠化區域用作綠化覆土。

七、結語

隨著經濟發展和環境要求的提高，河道整治工程不斷增加，河道疏浚超標底泥的處置問題日益突出，能否找到合理的利用和處置出路，是每個工程都要面臨的重大問題。河道疏浚超標底泥經干化處理用于園林綠化，既解決了綠化用土來源，又使河道超標底泥得到了有效處置，降低了環境風險，是河道疏浚超標底泥的理想出路■