城區河道底泥污染評價及底泥清淤方案分析

徐春萍

摘? 要：隨著城市化及工業化的發展，城市河道受到人類活動的影響越來越大，河道的淤泥污染越來越嚴重。河道底泥含有較多的有害物質，應做好及時清淤，而清淤中也應選擇合理的清淤方案，避免二次污染，所以，應做好城區河道底泥清淤方案的分析。本文概述了城區河道清淤特點，對其底泥污染進行了評價分析，找出了底泥淤泥清挖、運輸、脫水的對比方案，以選擇有效的優化方案，確保河道清淤的有效實施。

關鍵詞：城區河道? 底泥污染? 清淤方案? 分析

中圖分類號：X522? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）10（b）-0068-03

Abstract： With the development of urbanization and industrialization， urban river channel is more and more affected by human activities， and the river silt pollution is more and more serious. River sediment contains more harmful substances， should be done in a timely manner， and the dredging should also choose a reasonable dredging plan， to avoid secondary pollution， so， should do a good job of urban river sediment dredging plan analysis. This paper summarizes the characteristics of river dredging in urban areas， evaluates and analyzes the sediment pollution， and finds out the comparison scheme of sediment dredging， transportation and dehydration， so as to select the effective optimization scheme and ensure the effective implementation of river dredging.

Key Words： Urban river course; Sediment pollution; Desilting scheme; Analysis

1? 城區河道淤積特點

城區河道位于城市中，是城市的排洪主要通道，水體滯流較大，自凈能力差。城區河道河干地勢一般較緩，各小支流的泥沙都流入河中，河道歷年較久，泥沙沉積較多，如多年未清淤，會造成河道淤堵。另外，有些工業廢水直接排入河流，使其有害物質沉積河底，形成黑色浮泥，污染水質及環境。且大量生活污水及生活垃圾經排水管排入河流，造成河流污染，引起淤積。

城區河道兩側多建有綠化、公園、娛樂等設施，且毗鄰城市道路及配套設施，兩側居民、商業較密集，橋梁及跨河橋較多。河道清淤工作面受到限制，與城市交通、城市居民生活及環境保護存在矛盾。清淤時涉及到多方面問題，清淤工藝復雜，所以，城區河道的清淤應慎重，結合城區實際情況，做好清淤方案的設計分析，采用合適的清淤方案，使其切實可行。

2? 城區河道底泥污染評價

2.1 城區河道污染的成因

河道污染物隨著河道泥沙沉積于河底，上覆水體環境一旦出現變化，底泥污染物會釋放污染物至水體，造成河道水資源污染，加大水環境的治理難度。根據相關研究統計，城區河道污染底泥污染的成因有：其一，降雨的雨水徑流帶走地表上砂石、樹枝殘渣、垃圾等流入河道。其二，河道周邊區域的生活污水、垃圾的排入，及河道周邊工業生產廠的廢棄污水排入;其三，河道的小支流流入的污染物;其四，底泥向上部覆水體釋放出污染物;其五，合流制劑不完全分流制管網的溢流排入。

2.2 河道底泥污染物檢測

首先對河道底泥檢測樣品進行采集，采集點為城區河道的污染源排放口下游、與其他水體混合均勻處。使用彼得生取樣器取得河道底泥表層0～15cm處底泥1.5kg，放入塑料桶，待其沉淀后撇開表面的泌水，經篩除垃圾、落葉、硬質顆粒物后裝入聚乙烯密封塑料袋，帶回實驗室。將污泥樣本倒入玻璃容器，讓其自然風干，風干后將其放于硬質塑料板上，使用玻璃棒壓碎，并去除樣本中殘體、樹枝、砂石，取150g倒入缽中研磨后用尼龍篩進行篩分，將留于尼龍篩上樣本倒入研缽再進行碾碎，確保底泥樣本全部過篩，用四分法縮分，把獲得的最終樣本混合均勻后裝入密封袋，放于4度以下環境保存。再采用鮑士旦的土壤農化分析進行檢測，底泥的pH值用酸度計直接測量濕泥，全氮使用半微量開氏法測定，有機質使用重鉻酸鉀容量法測定，全磷使用H2S04-HCL04消解、鉬銻抗比色法測定，重金屬Pb、Cr、Cd使用四酸法消解（HCI-HN03-HCL04-FH）及原子吸收法進行測定[3]。

2.3 河道底泥污染評價

其一，總氮和總磷污染評價。氮磷是植物生長的限制因素，正常河流的氮磷含量較少，一旦超標，植物會瘋長。氮磷存在于生活污水、農田排水、工業廢水中，排入河流后，河流水中營養物質增長，藻類植物突出，短生命周期植物繁殖、死亡增加，消耗水中溶解氧，造成溶解氧不足引起厭氧反應，產生有毒氣體。且過多腐爛的藻類導致水體發臭，引起魚類及生物死亡，水體生態系統破壞，水體自凈能力降低。其二，有機物質污染評價。有機物質直接影響水體酸堿度及溶解氧的循環，較大的影響微量金屬離子及有機污染物的形態毒性、遷移轉化、生物有效性。其三，沉積物重金屬的污染評價。重金屬是持久性污染物，不能被微生物降解，且有累計效應。國內多采用單因子指數評價法、綜合污染指數法、地累積指數法、潛在生態危害系數對重金屬污染進行評價。單因子指數評價法是對單一污染物進行評價，以土壤元素為標準評價重金屬污染累計程度。但其不能反映綜合的污染情況。綜合污染指數法是在單因子評價基礎上進行綜合評價，可反映多因子重金屬污染情況。地累積指數法是研究重金屬污染程度的定量指標，以河道底泥中重金屬含量反映重金屬污染水平程度。潛在生態危害系數是根據重金屬的性質及其處于環境特點，以沉積學角度評價底泥中的重金屬污染，將重金屬含量、生態效益、環境效益、毒理學結合起來，進行可比的等價屬性指標進行評價，以定量區分潛在的生態危害程度。

3? 城區河道清淤方案分析

河道清淤方案主要涉及到三個方面，即淤泥清挖、淤泥運輸、脫水處理[5]。所以，應針對這三個環節進行技術優化，以形成有效的清淤方案。

3.1 干槽清淤

干槽河道清淤是傳統的清淤方法，施工前需將全部洪園閘門提升將水放出，再進行挖掘機清挖河道淤積物。河道淤泥清挖后的運輸和存放是此方案的主要考慮問題，清挖后的堆放會占據大量用地，會造成河道兩邊綠化及設施損害，且清挖時間較長，淤泥惡臭會影響空氣質量，不利于城市及居民的良好生活環境。另外，淤泥含水分較多，不易成型，加大了運輸難度，對運輸加載要求較高，且運輸途中的保護措施必須加大，避免滲漏影響環境。此外，清挖出的淤泥處理也是個問題，需要占用較大用地，且淤泥中的有害物質滲漏進地表，會污染地下水，不利于生態環境。鑒于此問題，漸漸改善了干槽清淤方法，將河道的水體排干后，對河道底泥進行晾曬，待其干化結板后，再使用挖掘機進行開挖清淤，再經汽車運輸到干化場地進行進一步的淤泥干化。但因干槽清淤需將水體排干后進行固結開挖，所以，僅適合城區中水量不大、水文情況較好的河流。

3.2 淤泥清挖方案分析

目前國內常用的淤泥清挖方案有：絞吸式挖泥船方法、浮船機械清挖、遙控水下清淤車。其一，絞吸式挖泥船方法，此方法是近年來使用較廣泛的水力式挖泥船。此方法可連續完成淤泥的清挖、輸送、干化處理及疏浚程序。具體工作方法是：選用排泥量350m3/h的環保絞吸式挖泥船，為21m×5.2m×1.5m船型，船體吃水深1.3m，船兩側定位樁為9m，使用水吸水管前端的環保絞刀及其密封罩裝置，切割、攪拌河道的底泥，吸泥管將絞起的底泥泥沙經泵力直接輸送至儲泥場，對距離較遠和超額的，可在中間設置接力加壓泵站，實現遠距離的底泥泵送，其施工過程全部在水下完成，適合底泥泥漿含泥量15%。絞吸式挖泥船方法的優點是連續性作用較強，綜合成本較低、生產效率高;缺點是泥漿含水量過大，且設備的體積較大，適合城區河面較寬、淤泥量較大的河段，不適合小河道。其二，浮船機械清挖，此方法是對傳統的機械清淤方法的改進，具體工作方法是：選用20m×20m×1.5m浮船，長臂和普通挖掘機各一臺，將兩臺挖掘機放置在浮船兩端，普通挖掘機進行清淤施工固定浮船和輔助浮船移動，長臂挖掘機在浮船水面上進行淤泥清挖。浮船機械清挖的優點是操作較方便，淤泥含水量較少;缺點是設備體積大、成本高、效率低，適合河道較寬、淤泥量大的城區河段，且其運輸需要脫水設備和駁船完成。其三，遙控水下清淤車，此方法是全自動的水下清淤遙控方法，多用于城區小河道清淤。選用車體為4.7m×2.4m×2m尺寸，排泥量為50～100m3/h，功率為30kw，排距為500m，揚程為15m，遙控距離為400m。清淤車通過履帶行走直接于水下作業，具體工作方法是：用清淤車上的八字型螺旋攪力刀具絞割淤泥，泥漿經泥漿泵吸入、提升，再經輸泥管運輸到儲泥場，對超額及超距的，可中間設置接力加壓泵，實現長距離的運輸。遙控水下清淤車的優點是設備體積較小、操作靈活、減少了人力投入、成本較低;缺點是泥漿含水量較大、清淤工期長、效率低，適合于城區小河道的清淤。

3.3 淤泥輸送方案分析

河道清挖產生的泥漿輸送一般分為管道輸送及駁船輸送，管道運輸又分為地面輸泥管運輸和水面輸泥管運輸。而城區河道一般受地理條件、支流入口、跨河橋梁、綠化景觀等制約，地面輸泥管運輸較受限制。所以，可選用水上輸泥管運輸及泥駁船運輸。水上輸泥管運輸可避免淤泥運輸中帶來的二次污染，減小對河岸等環境的影響。清淤船吸出河底淤泥后，經水面布置可移動的輸泥管及接力泵，選用DN500全封閉的輸泥鋼管，長距離中間設和挖泥船泥泵力匹配的接力泵，確保每套接力泵系統帶動3km的輸泥管線，將泥漿通過輸泥管直接輸運至儲泥場。其優點是不占用用地、減小了環境破壞污染，且可長距離運輸，效率較高;缺點是管線順直要求較高，防止死彎，且要考慮水流、風浪影響，間隔14m需設置橡膠浮體，長距離還需要加壓泵，投資較大。泥駁船輸送淤泥是應用較廣泛的河道運輸，采用泥艙容積為150m3泥駁，載貨吃水為1.65m深，速度為24km/h，配置一臺Q=300m3/h泥泵，將泥漿運至淤泥處理場，經配置的泥漿泵把泥駁中淤泥送至堆放及處理構筑物內。工作以裝載-航行-卸載-返航為循環。其優點是投資少、不會污染環境，且能實現長距離運輸;缺點是每次運輸量有限，工作循環，工期較長。

3.4 淤泥脫水方案分析

河道清淤中淤泥含水量一般較大，需進行相應的脫水處理。其方法主要有：自然脫水干燥、機械脫水、生態土管系統處理。自然脫水干燥就是自然的晾曬，此方法較傳統，不適合現代生態環境要求。機械脫水是采用離心脫水機的泥漿脫水設備進行。其工作方法是：空心轉軸將泥漿送入轉筒，經其高速旋轉離心作用被甩入轂腔內。因污泥顆粒的比重大，其產生離心力也大，甩貼在轂腔壁上形成固體層，在旋輸送器的推動下，被送到轉載錐端，再經轉載出口排出，液體則經堰四溢流排出轉載外，經匯集后排出脫水機，處理后的淤泥形狀呈泥團狀。生態土管系統處理方法是近年來生活環境發展中的新興脫水處理技術，是生態土工管袋和藥劑脫水法的結合。其脫水過程分為充填-脫水-固結三個階段。先將淤泥充填至生態土管中，投入絮凝劑，以加速脫水，促進淤泥中固體顆粒的固結。再經生態土管材質的過濾結構及袋內液體壓力動力因素進行脫水。脫水后固體顆粒存留于生態土管中，而滲出水收集后流回河道。固體顆粒填滿生態土管袋后，移走生態土管和填充物，進行填埋或資源利用。此方法可一次完成泥漿收集、運輸、充填、脫水、固結，且在封閉環境中完成，對環境影響極小，尤其適用于城區底泥的河道清淤。其優點是操作較簡單，工期較短，效率高，對環境保護較好;缺點是生態土管用量較大，且臨時占地較多，為適應城區場地條件的限制，可采用小型的生態土管系統方法，同時進行脫水、固結和運轉，以優化場地使用。

參考文獻

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