河涌淤泥處理技術分析研究

陳偉彬

(廣東金松建設集團股份有限公司，廣東 佛山 528300)

在國內外經濟貿易迅速發展的同時，河道以及港口成為了貿易必經之路，為了保證商業通道的安全運行，對河道底部淤泥的處理技術則需要不斷更新[1]。近年來，河道清淤技術迅速發展，保護生態環境、凈化水質已經成為首要任務[2- 3]，在保證技術安全的前提下，必須充分利用河涌生態自凈能力，減少對于集中式污水處理廠的過度依賴，貫徹節能生態的治水理念[4]。我國目前加強了中小河道以及農村河道的整治力度，其中清淤工程為主要治理措施，有效的清淤方式有排干清淤、水下清淤以及環保清淤等[5]；沈杰[6]通過壓濾處理清淤后高含水率的淤泥，發現土的含水率可以降低至40%～60%，并且在施工過程中，其清淤效果僅對挖泥船絞刀頭附近20m左右有影響，并不會影響水庫取水口處的水質；金雪林等[7]簡述了生態清淤與淤泥速干技術相結合的集成清淤體系，該體系在一定程度上能夠提高脫水泥料含固率；崔鵬飛[8]通過采取抓斗式和鏟斗式相配合的清淤方式，發現抓斗自重能夠有效提高作業效率，并且不受水深限制。

一般在港口所使用的大規模清淤設備并不適用于中小河道，針對這一問題，本文提出一種生態清淤與淤泥快速處理相結合的一體化裝備，該技術不僅能夠修復生態，而且可以有效緩解堆泥用地緊張的問題，為了改善環境和保障人們的正常生活，解決這些問題刻不容緩[9]。

1 工程概況

佛山市順德區桂畔海水系綜合整治范圍包括桂畔海河水系和倫教大涌水系。桂畔海水系總工程量約256.7萬m3，其中桂畔海河水系工程量為128.74萬m3，分為大良片區和逢沙片區；倫教大涌水系工程量為127.96萬m3，分為大會片區和雞洲片區。

2 污泥檢測分析

本次污泥采樣覆蓋56條河涌，86個采樣點。污泥檢測結果表明：絕大數樣本底泥的總氮、總磷的含量在0.2%以下，總鉀的含量在2.5%以下，底泥的肥力較低。取樣底泥有機質含量為4.4～216.3g/kg，比重在1.6～2.1之間。底泥有機質含量變化幅度比較大，銀涌河、龍公涌、大良河華南居委會附近和桂畔海云良路附近的河段底泥基本上未受到有機污染，紅崗涌、古鑒涌、后街涌、大良河古鑒涌入口至金榜居委會之間河段、大良河紅崗涌入口至大門河之間河段、桂畔海除云良路附近的其他河段、永豐工業區無名涌、通天河、鱭魚涌河涌底泥受到有機污染嚴重，有機污染主要來源于生活污水、工業廢水。

3 淤泥處理工藝選擇

根據河道淤泥的土質、有機質含量、重金屬是否超標、淤泥處理場占用面積等因數，淤泥脫水處理分別采用機械脫水工藝和土工管袋脫水，淤泥資源化利用分別采用淤泥農用(園林綠化)、淤泥燒結磚、水泥窯協同處置、安全填埋等，見表1[10]。

表1 淤泥處理方式分類表

3.1 技術介紹

針對當前城市水環境整治主要呈現的富營養化污染嚴重、堆泥場用地緊張、傳統清淤工藝無法施工等現狀，本次技術將生態清淤與淤泥快速處理有效集成，開發一體化裝備(包括生態清淤船、淤泥處理站等)，以生態修復為最終目的進行施工，避免影響沿河建筑物的安全[11]。作業全過程泥不落地、無跑冒滴漏、無揚塵，確保無二次污染，保證真正做到生態清淤，形成管網運送、工廠處理、數據管理以及企業運營的安全線路。該技術能夠在沒有排泥場的情況下實現大規模清淤，吸取淤泥的同時對其不會造成擾動，真正做到日產日清。在清淤準備階段，可以根據工程環境以及作業量快速組裝系統，方便快捷，并且干化土可直接作為苗木花卉農作物堆肥、也可用于工業制磚、生產有機肥料等，余水也可回收利用，綜合成本較低。

3.2 機械脫水處理

淤泥脫水系統主要由垃圾分離、淤泥濃縮調理、淤泥脫水、尾水凈化等工藝組成。

(1)垃圾分離。通過垃圾分離裝置的高頻振蕩篩分可以有效清除上岸泥漿中0.5mm以上的垃圾、礫石和細沙等固體雜質，極大地減少了泥漿中細沙等雜質顆粒對后續工藝中機械設備的磨損，保護后續處理設施。粗振動篩采用高頻振動篩，加速了大密度雜質的篩分和析離，降低了篩分物的含水率，從而提高泥漿篩分預處理的效率。經處理后獲得的垃圾及沙石等由皮帶機輸送至指定地點等待后續轉運，剩余泥漿流入淤泥濃縮裝置進行后續處理。

(2)淤泥濃縮調理。淤泥調理工藝分為淤泥濃縮和淤泥調理2個部分。淤泥濃縮是將剩余泥漿經過加藥后泵送至平流式濃縮箱進行強化混凝，在凈化池中同時開展澄清和濃縮工作，清水、過濾、沉降以及壓縮層同時存在，最終將箱體內清液直接排入管道，使沉積在池體底部的濃縮泥漿流到淤泥調節箱進行后續處理；淤泥調理則是在濃縮泥漿流到淤泥調節箱后，利用攪拌機充分攪拌調節，經管道加藥由管道混合器實現混合并輸送至淤泥脫水裝置。

(3)快速脫水。將濃縮泥漿輸送至淤泥專用板框壓濾裝置，通過初級過濾、高壓壓榨等手段完成固液分離。分離后的尾水流入尾水箱二次沉淀，將泥餅卸料在皮帶機上輸送至臨時堆場等待后續清運。

(4)尾水凈化。機械脫水處理后的尾水進入尾水凈化池，凈化后達標排放。

3.3 土工管袋脫水處理

土工管袋用于底泥處置。江河湖海等地區受到多種因素污染，傳統的處理方法是清除沉積在這些地方的淤泥，這些沉淀物將被運送到垃圾填埋場，但由于不能有效地除去泥中所含的水，并且泥漿體積非常大，明顯增加了運輸和處理成本[12]。根據國內外現有的工程實踐，發現土工管袋的使用方法經濟、快捷，河流和湖泊中含有污染物的泥漿被填充到土工管道袋中，泥漿中的水由于袋狀材料本身的過濾作用而被去除[13]。研究表明，填充在袋體中的泥漿固形物將保留99%，其體積減少80%以上，因此可以重復填充袋體，直到達到袋體的允許高度為止，這不僅減少了廢物占據的空間，而且減少了廢物的體積，從管袋中濾出的水比清洗后的污泥混合物中的有害元素指數低92%～96%。

泥場自然脫水的傳統方式是直接通過泥漿的自然沉淀，剩余的水被排出，盡管該方法操作簡單，但占用面積大，大多數國內項目都采用這種效率很低的方法，將受污染的沉積物存儲在院子中的方式仍然具有一定的環境和安全隱患。由于堆場底部的泥漿暴露在外，并與周圍環境直接接觸，如果堆場剩余的水處理不符合標準，將對周圍水體造成二次污染。然而通過機械脫水、干化與干燥工藝需進行構筑物、大型設備以及廠房建設，單方成本高，不適合大量的底泥脫水處理工藝。

土工管袋脫水固化技術將進水和土壤的分離以及污泥的脫水和固化結合在一起，該過程實現了自動控制，根據管道中被污染的沉積物的情況自動調節凈水劑的用量并調理被污染的底部污泥，將處理過的泥漿放入土工管道袋中，以實現快速脫水和減容[14]。與傳統工藝相比，其加工性能更穩定，工藝更簡單，效果更好，總投資和加工成本更低，在市場上更具競爭力。

管袋技術具有以下優點：①經濟，不需要大規模的設備和工廠投資，只需要少量的非專業操作人員，污泥脫水部分無需用電，具有節能減排的優點；②土工管袋方便可調節，可塑性強，堆疊性強，易于運輸；③全封閉結構使其幾乎無噪音進行，一定程度避免了二次污染；④效率高，能充分滿足廢水和污泥的處理，并且泵的流量和管袋數量可根據處理量變化適當調整[15]。

為了確保工程質量安全、在規定工期內完成作業，土工管袋施工工藝首先需要確保施工過程中最關鍵的工序—充泥管袋施工；第二步手動將袋子鋪好，固定并連接噴嘴，啟動泥漿泵并開始填充，在灌裝過程中注意觀察泥漿的流動、流向和速度，并及時調整出水口的方向，以免因袋體受力不均勻而引起變形和移位；第三步需要在管袋充滿后注意其內部壓力的大小，防止其壓力過大而破裂，每層管袋厚度0.5～0.6mm，若一次無法達到理想充填厚度，采用二次充填并且注意同一層管袋厚度要基本保持一致，同時要注意以下幾點。

(1)加強充填過程中測量工作。

(2)充填袋體在施工時應分層鋪設，與堤軸線保持平行或垂直，堆迭整齊，上、下層交錯排列，不允許袋體與袋體間留有空隙、通縫。

(3)加強充填過程中的控制，從開始充填到濾水結束保證袋體均勻加高，使管袋平整。濾水結束后，管口處人工填沙找平。

(4)在濾水完畢之前，不宜在袋體上部充填另一只袋體。

在土工管袋施工過程中根據底泥重金屬污染程度對淤泥進行分別處理，若底部淤泥金屬含量較低，則只需在土工管袋脫水減容時加入絮凝劑PAM，但當重金屬含量超標時需另外加入重金屬穩定劑，具體技術路線如圖1所示。

圖1 底泥處理工藝流程

4 結論

針對河道底泥環保疏浚的問題，本文通過對土工管道脫水和機械脫水的經濟技術比較， 推薦采用生態清淤與淤泥快速處理相結合的清淤方式，此方法可以使得清淤集中干化處理過程中極大縮短清淤、堆放、干化所需要的時間，有效減少河道內源污染對水質的負面影響， 確保水質達標。但是，針對于底泥處理的工藝流程，最終處置的管理體系不健全以及管理技術關聯性不完整是目前該工藝的最大障礙，應從根本上完善該管理體系，必要時應對底泥處理涉及的所有企業與員工進行培訓。