東引運(yùn)河流域河道生態(tài)清淤及淤泥處理技術(shù)探討

韋敬民 廣東東水工程項目管理有限公司

1.引言

城鎮(zhèn)化的迅速發(fā)展，建筑物的不斷建設(shè)和施工，人口密度顯著增加，雨水、污水的排水管在施工時，存在的混接、錯接等現(xiàn)象以及污水散排或者發(fā)生顯著溢流等情況，均導(dǎo)致河道發(fā)生嚴(yán)重污染[1]，并且污染程度已經(jīng)超過河道自身生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力，進(jìn)而引發(fā)河道的水出現(xiàn)不同程度的黑臭。除此之外，河道寬度相對較小，水流較為緩慢[2]，致使河道內(nèi)形成較為嚴(yán)重的淤泥沉淀和淤積，降低河道的生態(tài)環(huán)境，對于河道周圍的居住環(huán)境、居民生活質(zhì)量均會造成影響。因此，需對河道進(jìn)行清淤處理，恢復(fù)河道生態(tài)環(huán)境[3]。在進(jìn)行河道生態(tài)清淤時，清除淤泥的處理也尤為重要，需根據(jù)淤泥的性質(zhì)、用途等選擇科學(xué)合理的淤泥處理技術(shù)。淤泥處理指的是對污泌泥進(jìn)行處理、固話、穩(wěn)定、干化或者焚燒等，常用的處理方法包含淤泥消化、好氧消化、厭氧消化、高溫消化、淤泥濃縮、淤泥壓縮等，可結(jié)合實際應(yīng)用情況，選擇合理的淤泥處理方法[4]。文中以東引運(yùn)河為例，對其河道清淤以及淤泥處理技術(shù)展開相關(guān)研究和分析，探討該河道的清淤方法以及淤泥處理技術(shù)的效果，為河道的生態(tài)管理提供相關(guān)參考。

2.河道生態(tài)清淤及淤泥處理技術(shù)

2.1 工程概況

東引運(yùn)河位于東莞市，是該市水利建設(shè)史上規(guī)模最大的一個水利工程，同時也是長度最長的一條運(yùn)河，整體以接近“C”的形狀環(huán)繞全市，匯水面積占據(jù)該城市整體面積的三分之二，沿河經(jīng)歷15個鎮(zhèn)街。該工程概況如圖1所示。

圖1 東引運(yùn)河工程分布概況

該運(yùn)河的水環(huán)境質(zhì)量較差，水生態(tài)受損嚴(yán)重，導(dǎo)致環(huán)境隱患越來越嚴(yán)重，水質(zhì)污染嚴(yán)重，整體呈現(xiàn)劣V類，并且已經(jīng)發(fā)生黑臭現(xiàn)象，和城市的生態(tài)發(fā)展規(guī)劃呈現(xiàn)對立狀態(tài)。該城市也針對河道問題展開相關(guān)治理，但是由于治理措施沒有完整的體系，導(dǎo)致治理效果較差[5]，無法達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。近幾年，該市政府全面推進(jìn)內(nèi)河道生態(tài)環(huán)境治理，對河道進(jìn)行生態(tài)清淤，恢復(fù)水生態(tài)環(huán)境，提升河道內(nèi)水體的自凈能力。

本文在進(jìn)行該運(yùn)河河道清淤時，以其中一個標(biāo)段為例，展開相關(guān)研究和分析。該標(biāo)段內(nèi)共存在支流河涌82條，清淤的總長度為135.52km，共涉及7個鎮(zhèn)街。

2.2 東引運(yùn)河流域河道淤泥特征

在進(jìn)行東引運(yùn)河流域河道生態(tài)清淤以及淤泥處理前，需分析該河道的淤泥特征，因此，對該河道內(nèi)的淤泥進(jìn)行采樣，該采樣共選擇河道的上、中、下游處25個監(jiān)測剖面完成，各個剖面的淤泥厚度情況如表1所示。由于篇幅限制，僅呈現(xiàn)其中10個剖面的結(jié)果。

表1 各個剖面的淤泥厚度情況

分析采樣淤泥的相關(guān)特征：

（1）淤泥的物理性質(zhì)：其含水量在50%～120%之間，整體呈現(xiàn)流動性，并且部分河底淤泥呈現(xiàn)絮狀浮泥。其組成部分主要為顆粒狀，顆粒的含量超過50%，最高達(dá)到60%左右；除顆粒外，淤泥中還含有粘粒，其含量在28%～38%之間，屬于高液限黏土。

顆粒狀淤泥土的粒徑大小對其自身的特性存在直接影響，其曲率系數(shù)c＇和不均勻系數(shù)η的計算公式分別為：

式中：da表示顆粒含量為30%的淤泥土；ds表示有效粒徑；db表示限制粒徑。

基于上述性質(zhì)分析可知：由于淤泥的含水量以及粘粒含量較高，因此，導(dǎo)致滲透系數(shù)較低，因此導(dǎo)致河道底部淤泥沉淀，排水極為困難[6]。并且可依據(jù)上述計算公式，分析淤泥和沉積水流以及導(dǎo)致沉積的物質(zhì)來源。為淤泥變化規(guī)律的分析提供可靠依據(jù)，相關(guān)管理部門可依據(jù)該結(jié)果制定河道清淤的管理方案。

（2）有機(jī)污染情況：經(jīng)采樣測定后得出，該河道內(nèi)干流的有機(jī)質(zhì)含量最高為19%左右，寒溪水泥有機(jī)質(zhì)含量最高為14%左右，因此，該河道的有機(jī)污染嚴(yán)重；并且有機(jī)物在水中會發(fā)生降解，在該過程中，會極大程度消耗水中的溶解氧，降低水質(zhì)量。

（3）重金屬污染情況：經(jīng)采樣測定后得出，該河道淤泥存在嚴(yán)重的重金屬污染，采樣的25個監(jiān)測斷面中，污染嚴(yán)重的斷面數(shù)量為21個，中度污染數(shù)量為4個。經(jīng)測定分析后，確定存在超標(biāo)重金屬的污染物主要為銅、鋅、鎘等，各個重金屬的含量結(jié)果如表2所示。因此，在進(jìn)行清淤后，對于清除淤泥的堆放和處置過程中，需有效處理這些重金屬的釋放，防止發(fā)生二次污染。

表2 重金屬含量結(jié)果

2.3 東引運(yùn)河流域河道生態(tài)清淤以及淤泥處理

2.3.1 生態(tài)清淤措施

在清淤疏浚工程中，需以河道的環(huán)境情況、污染和污泌程度以及淤泥特性，進(jìn)行相關(guān)清淤處理措施的選擇；并且在選擇過程中[7]，還需結(jié)合清淤所需的成本等因素，確定最終的清淤措施以及淤泥的處理技術(shù)，在保證最佳綜合效益、節(jié)能、周邊影響最小的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)生態(tài)清淤目的[8]。基于此，本文在進(jìn)行東引運(yùn)河流域河道生態(tài)清淤時，結(jié)合東引運(yùn)河流域河道的水環(huán)境情況特征，在進(jìn)行清淤時，主要使用機(jī)械脫水固結(jié)一體化措施完成，以此達(dá)到清淤的穩(wěn)定化、減量化以及無害化。其主要從兩個方向進(jìn)行，分別為明渠清淤和暗渠清淤，詳細(xì)情況如下所述：

1）明渠清淤措施。

①明渠清淤施工流程：

a：準(zhǔn)備→接駁管線→水上挖掘機(jī)開挖集淤→清淤高程控制→分段驗收。

b：準(zhǔn)備→平面位置斗位劃分→小型挖掘機(jī)分層分條開挖→長臂挖掘機(jī)挖裝→自卸車運(yùn)輸→清淤高程控制→分段驗收。

c：準(zhǔn)備→施工圍堰→上游來水抽排至下游（或河道一側(cè)過流）→圍堰內(nèi)抽水→機(jī)械清淤（密封罐車運(yùn)輸）→人工輔助清淤（密封罐車運(yùn)輸）→清淤高程控制→分段驗收。

②機(jī)械清淤：待圍堰內(nèi)水位降低到適宜施工的水位后，采用挖掘機(jī)進(jìn)行清淤，將淤泥統(tǒng)一收集到裝運(yùn)點，采用長臂挖機(jī)將淤泥直接裝至密封罐車裝載運(yùn)至底泥處理廠進(jìn)行處理。

③人工輔助清淤：對于河床底部20cm范圍、邊角機(jī)械開挖不到位和含水量較大的淤泥采用人工清淤，人工清淤方法主要是利用移動式吸泥泵抽出底泥直接抽進(jìn)密封罐車運(yùn)至底泥處理廠進(jìn)行處理。

④清淤高程控制：現(xiàn)場施工測量放線，對河道清淤范圍及深度進(jìn)行核對，避免錯漏。

2）暗渠清淤方案。暗渠清淤前先對暗渠開孔進(jìn)行通風(fēng)、照明，通風(fēng)過后需進(jìn)行氣體檢測，氣體檢測合格后進(jìn)行暗涵清淤作業(yè)。進(jìn)入暗渠的作業(yè)人員需佩戴合格有效的安全防護(hù)措施。暗渠清淤采用吸污車吸淤，在人工配合高壓水槍進(jìn)行清淤，清理出來后的淤泥由吸污車和自卸汽車運(yùn)送至固化場進(jìn)行固化處理。

2.3.2 淤泥固結(jié)處理技術(shù)

文中是以機(jī)械脫水固結(jié)一體化措施完成河道的生態(tài)清淤以及淤泥處理，在進(jìn)行固結(jié)處理過程中，文中結(jié)合淤泥的特性情況以及淤泥的用途，選擇不同的技術(shù)完成淤泥處理。但是由于清除的淤泥中含泥量相對較高，為實現(xiàn)資源的再利用，文中主要采用淤泥的鈍化處理、固化處理、工業(yè)化利用處理措施完成。每種處理技術(shù)詳情如下：

1）鈍化處理：由于淤泥中含有重金屬污染，如果直接將清除的淤泥進(jìn)行堆放，則會發(fā)生重金屬的二次污染，因此，本文為保證淤泥的有效處理，先對淤泥進(jìn)行鈍化處理。該處理的原理是以淤泥中的各種重金屬的活躍程度為依據(jù)，選擇相應(yīng)的化學(xué)試劑，將其加入淤泥中；通過該試劑實現(xiàn)重金屬狀態(tài)的穩(wěn)定處理，以此實現(xiàn)重金屬活躍度的控制，使重金屬轉(zhuǎn)變成非污染物。

2）固化處理：文中在進(jìn)行河道淤泥清除過程中，為實現(xiàn)淤泥的二次利用，文中對清除的淤泥進(jìn)行固化處理。該處理主要經(jīng)過沉淀濃縮處理后，加入添加劑對其固化性能進(jìn)行優(yōu)化，再將其置于改性儲泥池中，對于你進(jìn)行進(jìn)一步脫水處理，使淤泥的含水率低于40%。在固化過程中，需按照表3的固化標(biāo)準(zhǔn)完成。

表3 固化標(biāo)準(zhǔn)詳情

3）淤泥的工業(yè)化利用處理：淤泥的工業(yè)化處理是實現(xiàn)淤泥資源再利用，以此可降低淤泥的運(yùn)輸成本，并提升經(jīng)濟(jì)效益。因此，可將淤泥作為工業(yè)化使用。該處理方式主要是采用高溫加熱的方式對淤泥進(jìn)行處理，并且進(jìn)行燒結(jié)后，變成建筑材料。在進(jìn)行資源利用時，需依據(jù)淤泥資源的質(zhì)量情況，最終確定淤泥的使用途徑，其詳情如表4所示。

表4 淤泥資源利用標(biāo)準(zhǔn)

通過上述步驟即可完成淤泥處理，在降低淤泥污染的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

4.結(jié)論

東引運(yùn)河作為東莞市最大的運(yùn)河，對其進(jìn)行有效的生態(tài)清淤處理，提升其水生態(tài)質(zhì)量以及河道周圍居民的生活質(zhì)量。在對其進(jìn)行治理過程中，文中結(jié)合該河道的實際情況以及污染特性，采用了科學(xué)合理的治理方法，能夠更好的保證治理效果。隨著治理工作的推進(jìn)，該城市的相關(guān)部門，應(yīng)加強(qiáng)治理后河道的管理，完善其相關(guān)的管理體系，實現(xiàn)治理后的全方面保護(hù)。