河道底泥修復與處理技術

◎孫朝陽 中國水利水電第十二工程局有限公司

隨著化工行業發展速度不斷加快，周邊河道及湖泊等水體污染程度進一步加劇，大量污染物質沉積在底泥中。就目前來看，河道底泥修復與處理工作已開展多年，積累了豐富的處理經驗。為從根本上保障河道底泥修復與處理水平，還需要結合所處區域地質環境、水文特征，提出河道底泥修復處理技術方案。

1.工程案例概況

本文以深圳市西北部光明新區為例，該區域呈塊狀分析，土地儲備水較為豐富，水域與建設用地為114.1平方公里，占總面積73.3%。與深圳其他地區相比，該地區的經濟發展潛力更高，需要在當前采用科學手段促進地區環境最優化、城市化與現代化發展。

光明新區主要以茅河流域為主，該流域地勢呈現出東北高、西南低等特征，包括了各大河流、排洪渠道。受到周邊生產行業影響，有少量的生活污水與工業廢水被直接排入到區域內的河道水體中，導致水體受到的污染更加嚴重。為改善茅河流域水質，切合保障周邊居民的生活質量，實現地區可持續發展目標，需要做好河道底泥處理工作。

分析光明新區河道底泥處理廠，發現處理廠的占地面積較大，對周邊交通運行水平提出了更高要求，需要河道底泥進行及時運輸與處理。底泥處理廠需遠離居民區，避免對周邊居民生活質量造成不利影響。河道清淤底泥總量為11.24萬立方米。在底泥經過底泥處理廠處理后，產生出的垃圾為0.41萬立方米，砂料為1.16萬立方米，泥餅為2.23萬立方米。

2.河道底泥修復與處理任務、規模

2.1 河道底泥修復任務

在本文案例工程中，河道底泥修復工作需要涉及光明新區5條一級支流與5條排洪渠底泥處理工作，消納產出，處理雨水排放市政污水管網。要求在底泥修復與處置過程中，應當嚴格遵循穩定化、無害化、減量化及質量化目標。做好區內市政工程淤泥處置與消納工作，分析當地城市海綿建設要求，力爭建設成一個具備休閑娛樂、水質凈化功能一體化的科普教育基地。

2.2 河道底泥規模

該工程總占地面積為7811平方米，內部配備了底泥處理廠、綠化配套工程、建筑工程與市政工程多個部分。

其中，底泥處理廠的面積為3646.8平方米，分為處理光明區河道及排洪區底泥、處理光明區范圍內市政淤泥兩階段任務。

3.河道底泥修復與處理技術

3.1 河道底泥處理

河道底泥處理過程中，應當嚴格遵循減量化、穩定化、無害化與資源化原則，選擇適宜的底泥處理方式，加強底泥處理環節管控力度。結合底泥處理性質、類型以及處理要求，可以將底泥處理工作劃分為原位處理與異位處理兩種方式。在異位處理過程中，可配合使用攪拌固化、機械脫水、物理脫水、熱處理等手段。由于底泥處理河流的含沙率較高，部分底泥的含沙率可達90%，還需要將底泥劃分為余水、垃圾、余砂以及余土等結構，并對此些結構進行分層處理。在淤泥預處理過程中使用沉沙池、雜物分離一體等手段，在底泥脫水時采用板框壓濾機械脫水方式。

3.2 底泥處理廠產出物消納

底泥處理廠需要經過預處理工作，經過機械脫水后，將產出余水、垃圾、余砂、余土等物質。其中產出的余水不必進行預處理，可以直接應用在緩沖調節池中，多余的雨水可以直接排放到污水排水管網內。垃圾需要運輸到垃圾填埋場進行填埋處理，余砂處理后可用作建筑材料。

通過分析余土的物理及力學參數，發現余土各項性能符合當地污泥處理廠產出物的處理規范，部分淤泥可以直接進行資源化利用。

3.3 底泥處理廠配套建筑

底泥處理廠主要包括底泥處理廠房、值班室、消防水池與消防水泵，總建筑面積為13275平方米。其中，底泥處理廠房的地上面積為12740平方米，地下面積為265平方米。

4.河道底泥修復與處理要點

4.1 河道底泥淤積現狀

2012年，光明新區周邊河流域開展了大規模的維護性疏浚工作，支流內淤泥含量較少，河道淤積主要為水土流失。結合地質勘察報告，發現該支流排洪渠河道底泥可分為主河槽部分底泥，此底泥的含水量較高，平均含水率可達到55%。含沙率為51.8%，總量共8.4萬立方米。還有部分主河槽兩側河灘部分的淤泥含水率較低，為22.3%。含沙量較高，為79.33%，總量共2.84萬立方米。

4.2 底泥污染物檢測

為從根本上提升河道底泥修復與處理效果，需要在河道底泥處的一級支流與排洪渠中設置20個檢測點。對每個檢測點進行取樣檢測，檢測項目主要包括底泥含水率、揮發性固體、無機元素及化合物、肥分測定、有機污染物、酸堿值、熱值與礦物油等。

通過實際檢測研究發現，該現狀底泥的含水率最高值為65.8%、最低值為23.4%。揮發性固體含量值為1.62%～20.1%。酸堿值處于7.32～9.47 之間。礦物油為4.59～545。底泥內部磷元素含量較高，重金屬可分為銅、鉛、鋅鎘、鎳。底泥難降解有機物質可分為聚芳香碳氫化物、聚氯聯苯化合物。由于底泥內疏水性較強，降解難度較大，受到生物富集作用影響，有毒物質會聚集在生物體內，嚴重影響到周圍生物鏈，甚至是居民健康。

4.3 河道底泥修復與處理的目標

在河道底泥修復與處理過程中，需要滿足光明新區水環境綜合治理工程要求。結合當地河流綜合整治工程設計報告，在當前底泥處理過程中，需要疏導填埋場以及淤泥處理廠。由于涉及地區疏浚底泥的含水量較高，不可以隨意堆放，需要運輸到正式的棄土場中。

處理市政工程棄土，確保河道底泥修復與處理工作能夠滿足綠色節能城市建設要求。工程所處地區的經濟發展速度快、建筑工程建設規模日漸擴大，棄土量逐步增多。需要在保障經濟發展的基礎上采用合理方式控制棄土量，開展資源化利用工作，實現節能減排目標。

同時，河道與湖泊清淤底泥處理工作已經成為現階段水利建設的重點，在沒有做好處理廠建設的情況下，淤泥消納難度將進一步提升，因此需要著重關注底泥資源化利用工作，進一步完善水利工程配套設施建設。

5.河道底泥修復與處理流程

5.1 河道底泥修復與處理設計標準

在該河道底泥修復與處理工作中，需要以減量化、穩定化、資源化為目標。其中，減量化處理工作需要將底泥篩分為垃圾、砂粒、余水與余土4種類型。廢棄物為垃圾、泥餅，廢棄物減量化不得小于50%；穩定化主要就是配合使用固化劑，將底泥中的重金屬物質固定在泥餅，達到淤泥處理效果；無害化處理工作需要依照現行地區污泥處理廠產出物處理規范要求，對泥餅進行消納處理，要求生產后的臭氣100%收集并達到除臭標準后排放；在資源化處理過程中，要求從河道底泥處12分的粒徑不得小于4毫米，并進行資源化處理工作。

5.2 底泥處理方式

結合底泥性質、類型、處理標準，底泥污染物質控制手段需要阻止污染物在生態系統中遷移，配合使用各類方式控制并消除污染物的毒性。

在原位底泥處理過程中，主要就是在河道內配合使用物理、化學、生物等技術手段，減少污泥底泥的含量，控制淤泥底泥中的污染物溶解度、遷移性以及毒性，著重改善受污染水體活性。原位處理技術可配合使用原位化學處理、原位生物技術。由于本文案例中的河道底泥處理工作為防洪清淤，使用原位處理手段會對河道周邊生態環境造成不利影響，在此工程中不予考慮。

異位處理方式主要就是利用疏浚設備將底泥疏浚到岸邊，對底泥進行預處理與脫水。該技術應用時間較長、積累經驗豐富，主要包括攪拌固化法、機械脫水法、物理脫水固結法及熱處理方式。

攪拌固化技術應用成本較低、固化效果良好，通過在底泥中加入固化劑，發揮固化反應，控制底泥含水量，改善低泥最強度特性。此種方式需要配合使用養護手段，養護周期較長，對養護場地提出了較高要求。

機械脫水方式可以配合使用水上挖掘機與水陸兩用吸泥泵開展疏浚工作，將含水量較高的淤泥漿體運輸到底泥處理場納泥池，部分淤泥借助立式格柵，流入到泥漿池內。使用該種機械脫水方式，可以使底泥中的砂土充分分離并進行資源化利用，泥餅無需養護，可以進行直接資源化利用。

物理固結處理方式可以使用土工管袋脫水法、真空預壓固化法、晾曬場晾曬方式。

通過對比分析此些處理方法的技術可行性與經濟實用性，發現機械脫水法的優勢較大，可以分離垃圾、砂料，以實現減量化目標。在機械脫水過程中使用離心式脫水機、帶式壓濾機、板框壓濾機，疊螺式脫水機械設備，以從根本上保障底泥處理水平。

6.總結

總而言之，不同地區的河流河段自然條件不同，污染源各異，河道內底泥污染物質也需要使用具備技術可行性與經濟適用性的修復與處理方案。結合地區實際情況，做好底泥減量化、無害化、資源利用化處理工作，確保河道底泥處理效果與地區水環境保護要求相符。