河道底泥处理和处置现状及发展研究

宋淑贞，赵婷婷，2

（1.水发规划设计有限公司；2.山东省湖泊流域管理信息化工程技术研究中心，济南 250101）

随着社会经济的快速发展，我国生态环境受到一定破坏，其中河道污染尤为严重。河道污染主要包括内、外两方面的污染。近年来，我国在污水处理方面投入巨大，取得了不错的成绩，但是河道污染治理的关注度远不如污水治理。本文介绍了河道污染中的底泥处理和处置现状，对其今后发展提出合理建议。

1 河道污染现状及其对水质的影响

作为城市不可或缺的组成部分，河道能帮助城市改善环境、提高景观作用、维持生态平衡等。随着我国工业发展加快，城市经济得到快速发展，大量污水未经有效处理直接排入河流，使河道污染加重，造成河道黑臭、富营养化等问题日益加重[1]。河道污染治理迫在眉睫。

河道底泥是河流的重要组成部分，会与河水进行物质交换，也会为水生物提供生活场所。在一定条件下，底泥可以改善河道水质，当污染物排入河流时，河道泥底中的微生物会降解、吸附这些污染物，使河水污染程度降低。但是，大部分污染物最终会沉积在底泥中，经长时间积累，底泥会储藏大量污染物，底泥中污染物的含量会比河水中污染物含量高很多。当底泥的污染物浓度过高时，其中的污染物会释放到水体中，成为污染水体的内源。有研究表明，城市河道的污染源主要为内源污染，所以要想处理好河道污染问题，人们必须有效治理河道底泥。

2 河道污染治理现状

目前，河道污染治理方法分为两种，一类是原位修复，另一类是异位修复[2]。原位修复技术是指在河道原位置对污染底泥进行修复处理，采用化学、物理、生物等方法降解污泥中的污染物，使河道水质变好。异位修复技术是目前应用最广的技术，它是将河道内的污泥挖出，然后在河道外采用化学、生物等手段将污泥处理，再把处理后的污泥填埋。异位修复可以将河道内受污染的污泥完全去除，但挖出来的污泥填埋到其他位置可能会对其他位置产生环境污染。下面对几种河道处理方法进行详细介绍。

3 异位修复技术

底泥疏浚是从河道内将底泥挖出，然后运送到别处，对挖出的底泥单独进行处理。底泥疏浚技术治理简单、见效快，目前被广泛使用。对挖出的污泥进行何种处理是该技术的关键，当前采用的污泥处理主要是填埋和焚烧两种原始方法。

污泥填埋主要利用大自然的自我代谢能力，将挖出的河道污泥埋在地下，通过几年甚至几十年的自然分解，污泥逐渐达到无害、无毒的效果。填埋的优点是利用大自然净化能力，投资较少，可处理的污泥量大，但是填埋工艺需要占用大量土地，会浪费土地资源。另外，填埋工艺可能会对土地、地下水造成二次污染，不符合绿色处理的要求。焚烧是另一种疏浚污泥的处理方法，适合处理含有矿物质和持久性有机质丰富的河道底泥，也适用于土地资源紧张的地区。焚烧工艺能消灭底泥中的所有微生物，持久性有机物等有害物质能被焚烧降解，金属元素大部分留在底泥中。焚烧工艺占地面积少，但是后期维护费用较高，会产生二次污染，所以不是一种可持续的方法。

4 原位修复技术

4.1 原位掩蔽

原位掩蔽技术是在河道底泥上放置覆盖物，将河道底泥与河水分离，目的是将底泥中的污染物与河水分离。原位掩蔽技术在处理底泥中持久性有机物方面效果显著，该技术的成本较低，能有效阻断底泥中重金属和有机物扩散到水体中产生污染。原位掩蔽技术的核心是选用覆盖层。覆盖层分为天然材料和改性材料，天然材料有土壤、沙子等，改性材料有改性黏土、方解石等。覆盖层是利用物理作用将污染物隔断，该工艺的弊端是会增大底泥的体量、减少河道的水体容量。因此，该技术不适用于水流较快的地区。

4.2 化学修复技术

化学修复是一种人工修复技术，该技术是向河道内添加化学药品，使化学药品与河道底泥发生化学反应，达到降解底泥污染物的目的。有试验证明，聚合氯化铝、聚合硫酸铁等化学物质加入到污泥中对氮磷的处理有显著效果[3]。有研究人员在试验中将硝酸钙加入河道底泥中，结果显示，底泥中的有机污染物被氧化，河道底泥的黑臭问题得到解决，取得了良好的效益[4]。化学修复技术常用的化学药品是硝酸钙，它有三方面作用：硝酸钙能够氧化有机物，在投加后，硝酸根离子能够激发底泥中微生物的活性，促进有机碳的分解；硝酸钙能够抑制磷元素的释放，在硝酸根离子作用下，底泥中的亚铁离子被氧化为铁离子，能够加强铁氧化物对磷的吸附；硝酸钙能消除底泥黑臭现象，底泥中的氨氮等物质会使河道产生黑臭现象，硝酸根离子相比于硫酸根离子拥有较高的电位，在微生物作用时会首先被利用，因此不会再产生硫化氢、氨气等异味气体。

化学修复技术处理简单，只需向河道内投加化学药品，但是投加化学药品的用量不好控制，投加少了起不到效果，投加多了，河道内的生物会受到损害，造成鱼虾等死亡，水体生态系统遭到破坏。因此，化学修复技术的关键在于确定好化学用药量。

4.3 生物修复技术

生物修复技术是依靠人工栽培水生植物或者添加微生物来降解底泥中的污染物。该工艺能够依靠生物来吸收水体中的氮磷物质，改善水体环境，促进有益生物的生长繁殖，加速污染物的降解。

4.3.1 植物修复技术

植物修复技术常用的植物有沉水植物、挺水植物等，它们发达根系结构的代谢活动能够降解水中的有机物、氮磷等物质，还能够为生物修复提供反应场所。研究人员在受污染的河道中种植了黑麦草等植物，发现黑麦草的根系富集了大量的重金属元素，这说明该生物能够有效地富集重金属，防止其扩散。另外，黑麦草对河道中的持久性有机物也有不错的降解效果，试验证明其降解率达到了73%[5]。有机物被降解为二氧化碳和水，大分子的有机物也被降解为小分子的有机物，说明植物修复能够有效去除重金属污染和有机污染。

4.3.2 微生物修复

向污染水体中投加微生物也是生物修复技术中的一种有效手段。针对水中的有机物类型，人们可以选出合适的微生物，利用污染物作为微生物繁殖的营养物，使其在河道中大量繁殖，以降解、去除水中的污染物。在微生物修复中，人们可以根据底泥条件，添加各种菌类微生物（好氧型、厌氧型、兼性型等菌种）。微生物修复技术一般需要和植物修复技术联用，为其提供生长环境和生长所需的营养物质。

4.4 联合修复方法

近年来，人们研发出许多联合修复技术，有化学-生物联合修复、生物-植物联合修复等，联合修复的优点是能够取长补短，通过相互作用发挥各自修复的最佳效果[1]。

4.4.1 化学-生物联合修复技术

化学修复和生物修复单独作用，都存在优点和缺点，两种修复技术可以联合使用，以发挥协同作用，达到理想的应用效果。在生物修复中，生物反应主要发生在水中，造成生物修复不能完全去除底泥中的污染物，影响了处理效果。化学修复能够增加污染物的溶解度，使污染物扩散分布，能帮助微生物更好地吸收。目前，许多化学生物联用技术已经应用在污染河道治理中，例如，臭氧和生物联合修复能够促进微生物的分解作用。

化学-生物联合修复应用的关键在于对底泥进行充分调研，选择合适的化学试剂和投加量来配合微生物投加。不适宜的投加会造成水环境的继续恶化，同时，人们应该考虑河道修复成本。

4.4.2 微生物-植物联合修复技术

该技术需要构建微生物和植物的共生体系，该修复系统的植物根系能够产生丰富的分泌物，分泌物能够给微生物提供生长所需的营养物质，还能强化微生物对河道泥底有机物的分解能力。在植物根系的周围，根系具有分泌氧的能力，所以根系周围会出现好氧、缺氧等分区，对氧气有不同需求的微生物能够在不同的分区生长。在微生物-植物联合修复体系中，微生物与植物共生，植物为微生物提供生长载体，微生物降解底泥污染物，富集重金属反向利于植物生长。

微生物-生物联合修复工艺目前已经在黑臭水体处理中广泛应用，但是在河道底泥修复中应用较少。需要注意的是，使用该工艺时，人们要合理挑选植物和微生物，微生物应该选择厌氧菌或者兼性厌氧菌，植物应该选择根系较发达的种类。在微生物-植物联合技术中，植物应该定期切割，以免根系过多，死亡的根系会对河道底泥产生污染。

除了以上介绍的两种技术，联合修复技术还有微生物与生物促进剂的联合作用、曝气与微生物联合修复以及多种修复方式共同修复等方法。有研究人员采用生物促生剂和除草剂联合修复水环境，结果发现，两种修复技术联合比单独修复的效果要好[6]。

5 结论

异位修复和原位修复是常见的两类河道底泥处理工艺，异位修复技术因为开挖量大、不环保等缺点在底泥污染处理中的应用越来越少，而原位修复技术因为绿色、环保、工程量小等优点被逐渐研究应用。新兴的联合修复技术具备各单独修复工艺的优点，应该重点开发研究。当前，人们应建立适宜的底泥环境评价体系，分析底泥的生态系数指标、沉积指标等参数，正确评价河道底泥中氮磷、有机物含量对底泥的污染程度，选择适宜的修复技术来处理河道污泥。