疏浚淤泥的固化處理技術與資源化利用

陳彥霖

（湘潭建工集團有限公司，湖南 湘潭 411101）

疏浚淤泥工程幫助遭受污染的湖泊進行人工處理，從而恢復原本的生態系統；淤泥的成因是生活污水、城市工業廢水等造成的，這些污染物集成為淤泥，進而讓疏浚淤泥工程得到了大力發展。這種工程發展與我國經濟發展相伴生，隨著工業化基礎完成，改革開放引進粗放的工業技術等，都在一定程度上加重了環境污染，疏浚淤泥工程也就順勢發展起來。

1 疏浚淤泥工程概述以及工程難點

1.1 疏浚淤泥工程

疏浚淤泥是指通過疏通河流、湖泊等水體的沉積物，而產出的泥水混合物。淤泥主要分為工業廢水、生活污水、地表徑流與大氣降水后產生的顆粒物，通過一系列的化學、物理反應過程，并在一定的條件下，沉積在水體的底部。根據疏浚的工藝不同，進而得到淤泥含固率在10%-40%之間，一部分的淤泥受到重金屬等有毒物質的污染，還需要對其進行特殊處理。淤泥的疏浚工作，很多都需要機械疏浚與水力吹填施工，而形成的疏浚淤泥工程特性是非常差的，其主要體現在黏粒含量高且含水率高、壓縮性大與強度低、排水固結緩慢，進而造成疏浚淤泥工程特性差的最終原因就是在于疏浚淤泥的黏粒含量高，而很多都是呈薄片狀。表面還帶有負電荷，同時還會吸附帶極性的水分子，導致表面會形成吸附水層，并且黏滯性非常強。

1.2 淤泥處理難點

（1）淤泥由于長期處于水體下層，導致其天然含水率是非常高的；淤泥本身是一種連接松散且孔隙中充滿水的低強度土。淤泥表層的含水率在100%-150%，在進行清淤時，通常會采用泵吸、水力沖控等方法來實現清淤，經過施工的擾動淤泥在挖出后體積會增大，而淤泥的含水率非常高，一般情況下在400%左右。

（2）細顆粒含量高，河道的底泥來源于水土流失，成分是以細顆粒土為主，如太湖表層的底泥多數為粉砂，一部分的淤泥細顆粒物是以次生黏土礦物為主。

（3）污染物，淤泥中含有大量的雜草、重金屬物質、污水等，所以淤泥的原生質量是非常差的，在清淤后還需要對淤泥做排除污染物的處理，才能保證淤泥可以繼續使用。在我國眾多湖泊的河底，淤泥的重金屬含量都是十分顯著的，而杭州西湖的底泥的有機物與N、P、K的含量還超過了人類的糞便。太湖、巢湖等地都有不同程度的污染。底泥中富含有機質與營養鹽，如果作為農作物的肥料是非常好的，但是其內部同樣含有很多的重金屬，所以在用淤泥做肥料之前先要對其進行去除重金屬的處理。

2 固化處理技術與資源化在疏浚淤泥中的使用

2.1 固化處理技術

2.1.1 物理固化處理技術

這種方法是指用晾曬、機械脫水等方式去除淤泥中的自由水，當產生的淤泥量少且有場地進行晾曬時，就可以采取晾曬的方法。但是這種辦法局限性非常大，只能適合少量淤泥和有大量場地的場景，此時才能使用這種辦法。機械脫水是指可以脫水的機械將淤泥中多余的水分進行去除，但是這種辦法有一個非常明顯的缺點，就是由于淤泥量非常大，而普通的脫水設備價格非常高且脫水效率比較低，所以難以滿足大型淤泥疏浚的要求。袋充方法施工速度非常快、造價低等特點，但是其局限性同樣非常大。這幾種物理處理方法，都只是將孔隙中的水分全部蒸發后，依舊存在污染性，因此對于有高污染的淤泥，在疏浚完成后還需要做二次防污染處理。目前國內有很多采取直接晾干的辦法，如杭州西湖等的底泥疏浚工程，在國外最為常見的是機械脫水廠，就是采用離心脫水機進行脫水，這種辦法對于高含水率的淤泥有著非常好的作用。以往的機械脫水廠工作效率非常差，所以難以適應大規模的疏浚工程需求。通過近幾年的技術研發，改進了技術設備，進而讓工作效率得到了非常大的提高。

2.1.2 化學固化處理技術

這種方法是指向淤泥中添加固化資料；通過攪拌、養護，使得淤泥與固化材料融合發生化學反應，進而在淤泥表面產生膠凝物質，使得淤泥顆粒具有水穩定與強度穩定性。除此之外，具有膠凝性質的水化產物可以在淤泥中形成網狀結構；結晶類的水化產物可以填充網狀結構的縫隙，等待其硬化后淤泥才能具備一定的結構強度。所以化學技術不僅可以增大淤泥顆粒的粒徑還可以通過固化材料的加成，有效地降低淤泥的含水率。同時包裹淤泥顆粒的凝結硬化殼也可以降低污染物的活性。（1）化學固化處理的優點：適合用于大量的淤泥處理且可以廣泛的使用于填海等大型工程，施工非常簡便且可以最大限度縮短工期，還可以根據固化疏浚淤泥的用途來設計最終配方，進而還可以一次性做到滿足施工要求。固化反應后的凝結硬殼可以降低污染物的有效活性，達到減污的效果。（2）化學固化處理技術的缺點：前期設備投入較大且成本較高，不適合小規模的清淤填筑工程。

2.1.3 高溫固化處理技術

高溫固化處理技術是指通過高溫處理使得淤泥脫水，同時還可以把其中的有機成分分解，還可以使得顆粒之間的黏結等進行溶解，最后使得淤泥形成強度較大的固體顆粒。這種方法可以在最大程度上對淤泥進行徹底清理，也是解決淤泥問題的有效途徑，但是對于淤泥的性質一定的要求，并且這種技術只能在大型固定工廠進行，而大型工廠一般在郊區，這對于運輸來說是個非常大的壓力，并且處理量是非常有限的；而處理的設備是固定資產且投入巨大，所以不利于大量淤泥的處理。

2.2 資源化利用

（1）通過物理固化處理的淤泥，在曬干后，可以將其作為填土材料使用。

（2）化學固化處理技術處理的淤泥：如果采用工業廢料如粉煤灰等材料，作為化學固化劑就可以進一步降低工程的造價，同時還可以抵消了這些廢料，可以產生較好的環境效益。

（3）高溫技術處理的淤泥：這種方法處理的淤泥可以制作成建材，其主要用途有輕質陶粒、生產水泥等。輕質陶粒可以用作路基材料，或者也可以做成混凝土骨料和花卉的覆蓋料；但是由于成本等問題所以還沒有得到廣泛的應用。在日本研制成功了一款淤泥微晶玻璃，該物品是建筑物種非常優良的品種，類似于人造大理石，外觀、耐熱性等都是非常優良的。同時利用淤泥制造的生態水泥成本只有普通水泥的1/3，但是其原料成分是不同的，因為淤泥的含鹽量非常高從而會使得鋼筋出現銹蝕，所以只能用于地基的強化，如果用淤泥制作磚塊，其特性是重量輕透氣性好，但是作為路面鋪設磚塊就會讓水滲透過磚塊直接進入地下，同時還能防止因為下水道排水不暢而造成的積水，蘇州某區域就使用過這樣的磚塊。浙江省也出臺了關于利用河道淤泥制磚的扶持政策，而一些制磚廠也紛紛響應了政府的號召。

2.3 處理淤泥的常規方法

常規處理淤泥的方法一般有2種。

（1）海洋對于陸地來說，其空間要更大，所以可以將一定的淤泥拋棄在一定區域內，底泥的污染物通過洋流稀釋與降解。就不會對海洋造成致命的傷害，海洋可以較快的恢復到或者接近原來的水平。這種辦法在淤泥量比較少的情況下，各國都在大量使用這種方法，如紐約的淤泥在1977年直接劃定了專門的淤泥拋擲地區。隨著我國的海洋工程的發展，據相關數據顯示，我國在1997年時淤泥總量在3000萬立方米，而到21世紀已經突破了1億立方米。現今海洋拋泥的問題在于隨著淤泥逐漸遞增，同時淤泥污染也在逐年遞增，所以近海的拋泥容量已經接近飽和狀態。這種辦法對于近海的海洋生態會有比較嚴重的破壞；而如果把拋泥的地點往外移就會增加相應的運距，而這也會增加相應的拋泥成本，因為拋泥的辦法本就是為降低成本而出現的，所以現今很多人已經舍棄了這種方法。

（2）陸地處置，這種是針對于內陸的清淤所出現的一種方法，通常表現是征用魚塘等低洼地帶，同時還要在四周設置圍墻，防止淤泥出現外滲。

3 結語

本文先從疏浚淤泥工程的難點與內容進行了簡單的分析，然后針對于淤泥的固化處理技術與資源利用。疏浚淤泥可以幫助眾多湖泊快速恢復破壞的環境，同時如果把淤泥進行二次處理就可以把淤泥作為一些其他材料，如農田肥料、淤泥磚塊等。雖然淤泥等物質給環境帶來了非常嚴重的損害，但是如果從淤泥資源化的利用來看，它又可以給人們帶來新的材料。現今國家對環保要求進一步重視起來，疏浚淤泥工程一定有著更好的發展前途。