河道湿式清淤及淤泥处理技术探析

张 艳

(广东省惠州市水务集团有限公司，广东 惠州 615100)

1 工程概述

金山湖地处城市中心，地势低洼，与外江水体的连通主要依靠抽水泵站的调度，水体流动力较弱，水质逐年恶化，底泥淤积随着周边城市的发展日益加重。根据检测数据，金山湖主要污染物为COD、BOD5、氨氮和总磷，河道全线呈现不同程度的富营养化现象，综合营养指数为54.26-75.46，富营养化严重。

金山湖清淤工程，涉及区域总面积约1.26km2，河道清淤方式采用湿式清淤,泥浆处理则利用新建的底泥厂，底泥厂规模2000m3/d(水下自然方)、余水处理规模约4.0万m3/d，泥浆经脱水固化后产生的土方含水率在 40%以下，经处理量后的泥饼外运至堆场处置、利用；余水经处理后，优于《湖泊河流环保疏浚工程技术指南(试行)》中国内部分环保疏浚工程余水排放标准，达到中国电建水环境企业标准四级出水水质标准(城市河湖泊涌污泥处理厂余水排放标准)，排至附近水体。金山湖流域水系图见图1。

2 河道湿式清淤施工工艺及要点

按照工程河道实际情况，为提升清淤效果，改性水环境质量，采用了如下清淤方法，取得了良好效果。具体施工工艺流程图见图2。

图1 金山湖流域水系图

图2 金山湖清淤工程施工工艺流程图

2.1 环保绞吸式清淤

金山湖生态清淤工程的总长度为7.5km，清淤范围比较大，采用了清淤效率高的环保绞吸式清淤方法，是通过浮浆泵送到底泥脱水厂进行集中脱水处理，底泥场设置于金山湖南侧莲塘布河入湖口。为保证清淤效果，进厂泥浆流量≥22275m3/d，同时为保证施工清淤的安全性和质量，在夜间不进行施工，每天清淤12h，绞吸流量不小于2000m3/h。考虑跨河桥梁的净宽[1]，工程选择了4台500m3/h的绞吸船，主要参数如表1所示：

表1 环保绞吸式清淤船主要参数表

2.2 清障

就案例工程而言，河道中垃圾和杂质比较多，为避免影响清淤效率，同时又降低清淤成本，缩短清淤工期，在正式清淤开始之前，通过清障船来清理河道中的垃圾和杂物，将河道中的大型块、钢丝网、编织袋等清理干净后，再用绞吸式环保清淤船进行清淤操作[2]。

2.3 绞吸清淤

在绞吸式环保清淤船运行中，为降低扰动程度，保证清淤效果，案例工程选择了扇形向开挖法，为降低对周围土层造成的扰动，进行分层开挖。先进行清淤船定位桩施工，为保证清淤船按照规定行驶，需要将定位桩，搭设到河道淤泥层，以便控制清淤船前进的位置。清淤船在前进过程中，通过液压轴臂的伸缩来完成。促使清淤船通过反作用力完成短距离位移。在整个移动过程中，以清淤船的船尾定位桩为中心，清淤船的长度为半径，促使绞刀头呈现左右摆动的扇形逐步向前清淤。清淤船在横向摆动时有效宽度为30m，无法满足本工程清淤的需求，需要进行分条清淤，每条清淤道之间搭结幅度控制在2.0m左右，避免发生漏挖和区块塌陷问题[3]。

2.4 低扰动清淤

低扰动清是淤河道清淤的关键，其控制效果，对保护周围土层，避免发发生超挖、欠挖问题有重要作用。实现低扰动开挖的关键是做好密封开挖、薄层开挖，并限制施工速度等，在保证清淤效率的基础上，避免发生二次污染。

密封开挖：在本河道清淤过程中，采用了环保绞刀开挖方法，是一种比较环保、先进的清淤装置。整个清淤系统由导泥挡板、密封装置、水平调节器等共同组成。在具体清淤过程中，可随着清淤深浅的变化，调整水平调节器，保证清淤绞刀在清淤过程中时刻处于水平位置，将外罩时刻紧贴河底。密封罩的主要作用是控制绞刀时刻在允许范围内工作，保证淤泥能够及时被泥泵抽出，提升清淤速度。此种清淤装置的最大特点是防止淤泥泄漏和扩散的工程，从而避免了二次污染[4]。

薄层开挖：在清淤过程中，每层开挖的厚度控制在30cm以下，具体厚度要根据清淤船的实际情况和运行参数合理调整，如果清淤厚度超过清淤船的最大量，会引起严重的逃淤问题，造成二次污染。如果清淤厚度过小，则会影响清淤的效率，增加清淤成本。淤泥厚度超出挖泥船单层开挖厚度时，采取分层开挖。

限制速度：在淤泥开挖中，合理设计绞刀的转速、横摆速度等相关参数，严格控制清淤速度[5]。

扰动监测：清淤开始之前， 需要对河道水体的透明度、SS值等相关参数进行取样检测，获得相关参数。在清淤过程中，在清淤船四周布设多个监测点，对河道水质情况及时检测。并对SS值的变化情况，动态监测，及时反馈给清淤管理部门，及时调整清淤船清淤速度，避免对水体造成太大污染。

开挖精度控制：在本工程清淤中，清淤船上装配了先进的挖深指示器、绞刀工作压力表、浓度显示器等高精度仪器表。并装配了GPS定位系统和回声测定设备。以控制清淤开挖的精度。及时反馈各仪器的检测数据，进行自动化调整，最大限度上保证开挖进度。

2.5 泥浆处理

金山湖底清淤出来的泥浆，通过泵送的方法，进入底泥厂设置沉砂池中，先进行预处理，过滤掉大颗粒石块、草根、树皮等，再用高压板框压榨机进行脱水处理，最后进行资源化利用[6]。

3 河道淤泥处理技术

3.1 高压板框压榨机技术

工程清淤形成的泥浆，通过高压板框式压榨机进行脱水处理，高压板框式压榨机主要由固定板、滤框、滤板、压紧板和压紧装置组成，单位过滤面积占地较少，过滤推动力大，所得滤饼含水率低，对物料的适应性强，适用于各种污泥。经预处理后的底泥，通过进料柱塞输送的方法，送到高压板框压榨机中，经过进料、压榨、卸料等工序出来之后，就可得到泥饼。保证泥饼的含水率低于40%[7]。

3.2 余水处理技术

在河道淤泥处理中，常用的余水处理技术有三种，一种是机械絮凝沉淀技术，占地比较大，处理效果欠佳，一体化处理施工难度较大。另一种是超磁分离技术，余水处理效果高，但设备总体费用昂贵，对运行管理的要求比较高。最后一种是高效混凝沉淀技术，虽然建设投资比较高，但余水处理较好，占地面积比较小，设备安装方面，对寸土寸金的城市而言，无疑是最佳的选择。在本工程淤泥处理选择了高效混凝沉淀技术[8]。

3.3 底泥处置和资源化利用技术

案例工程河道低泥中重金属污染含量比较少，在允许范围中，经过脱水处理后的底泥可以应用在绿化景观种植中[9]。工程河道处理形成的脱水泥达到35.43万m3，日产量也达到1312m3。金山湖底泥处理工艺流程图见图3。

图3 金山湖底泥处理工艺流程图

4 施工效果分析

根据模型进行模拟结果表明，工程通过内源清淤，同时结合外源截污、生态构建等治理措施，金山湖区COD基本达Ⅳ类湖区面积能达100%， 氨氮基本达Ⅳ类湖区面积能达99%，TP基本达Ⅳ类湖区面积能达97%(湖库标准为 62%)。清淤成效显著。

5 结 语

综上所述，文章结合工程实例，分析了河道湿式清淤及淤泥处理技术，分析结果表明，河道淤积对城市生态环境发展，改善水环境质量等方面兼有较大影响。湿式清淤方法和淤泥处理技术的应用，可妥善解决河道淤积问题，提升河道水质质量，逐步恢复河道的自净能力，促使生态环境持续发展。