河流湿地底泥疏浚与原位处理关键技术集成

郑福山 郑伟 隋静 卢瑛

摘  要：我国的地域广袤、河流众多，在经济快速发展的环境下，很多水体环境都受到了不同程度的污染情况，而底泥则是一个重要的污染源。为了能做好底泥疏浚工作，需要与原位处理技术相结合，达到更好的污染治理效果，从而保障我国可持续发展。本文对河流湿地底泥疏浚与原味处理关键技术集成进行探究。

关键词：河流湿地;底泥疏浚;原位处理技术;集成

1、前言

对于河流底泥的治理已经成为了我国近年来水体环境治理的一项重要研究方向，这也是解决河水黑臭、毒害的根本办法。为了能够达到更好的处理效果，本文原位处理技术相结合，从物理、化学和生物三方面修复技术来探讨河流湿地底泥疏浚工作的优缺点。

2、河流湿地底泥特点

2.1底泥物化性质

首先是底泥的颗粒物组成。在河流湿地的底泥中，大部分都由粉砂和粘粒，并且在受到污染程度越大的底泥中，其细小颗粒的占比也就越高。其次是阳离子交换量。探究底泥的阳离子交换量主要在于其表征底泥吸附性质，而在经过研究可以发现，河流湿地的底泥阳离子交换量由有机交换基和无机交换基组成。其中有机交换基一般为腐殖质酸，而无机交换基一般为黏土矿物。底泥的阳离子交换量与很多因素都有关系，包括但不限于有机质、沉积物颗粒等一些因素。最后则是有机质和无机质。有机质能够有效地表明底泥的有机污染情况，一般来说，底泥里的有机质一般为腐殖质和有机氮、有机磷等，比如说蛋白质、氨基酸、胡敏素等。无机质则指的是一些氧化物，比如说二氧化硅、三氧化二铝、氧化锰等，以及各种形态的无机氮和无机磷。无机质也能够体现水体的污染情况，不同的污染情况中期无机质种类与组成也不相同[1]。

2.2底泥的分层

底泥一般会分为三层。第一层为浮泥层，该层一般是黑色絮状物，具有非常大的含水率，并且粒径都较小，一般都是以粉砂为主。一般来说其厚度在3厘米左右，與水体直接相邻。在浮泥层中，其污染物含有量要高于水体和下两层，且能够作为中间介质来运输污染物。第二层为近代沉积层，其具有1-3米范围内的厚度，总体颜色也呈黑色，但是结构更为疏松，一般是由一些植物、动物的残骸以及一些有机垃圾组成，在该层中金属污染物含量要高于其他两层，并且具有强烈的刺激性气味。最后一层则是原始沉积层，该层总体呈黄色，是一类污染物较少的正常沉积层，但是其含水量并不高。

2.3底泥的污染物

底泥中的污染物也分为三种。第一种是有机污染物，一般会分为一般有机物和难讲解有毒有机物。一般有机物与该水体中的生物种类有着很大的关系，而达到重污染水平的水体中，其碳氮比一般都大于十，并且该污染基本来自于陆源。难降解有毒有机物则是由于农业、工业上的污染物沉降吸附在土壤颗粒上，最终在底泥中沉积。第二种是营养盐，在外源污染得到控制的情况下，底泥中的氮磷元素将是这种污染物的主要来源，会造成水体富营养化，使得藻类大量繁殖，而藻类生长或者腐烂过程又将会消耗大量的氧气，使得其他生物无法生存，且氮含量太高也导致了其他机体会受到毒害。最后则是重金属污染物，这种污染物的降解难度很大，大多都是因为工业废水的排入，一般来说，重金属污染物最后将通过食物链到达人类端，从而损害人体，而我国水体中的重金属污染在世界各国中也较为严重[2]。

3、原位处理技术特点与分类

原位处理法是目前地下水污染治理中的应用热点，其并不需要大量的资金和设备的投入，对水体造成的影响非常小，而污染治理效果却很强，是目前地下水污染治理技术的趋势。一般来说，原位处理技术有加药法、土壤改性法、冲洗法、射频放电加热法等。加药法就是通过井群系统来将被污染的水体中施加一类化学药剂，使得底泥中的污染物质能够被有效降解或者形成沉淀。土壤改性法则是在土壤的粘土层中注射表面活性剂或者是有机改性物质，使得粘土有机化，从而达到对水体中污染物的吸附作用。冲洗法则是将空气注入污染水体中，而污染物的一些挥发性组分将会随着空气一起上浮，通过蒸汽冲洗的方式热降解有害物质。这种方法主要是针对于一些烃类污染物。射频放电加热法则是利用电流来讲解污染物，但是该过程需要注意重金属很容易形成沉淀，会造成堵塞现象，导致处理效果不高。

4、河流湿地底泥疏浚与原位处理关键技术的集成

4.1物理处理技术

4.1.1工程清淤技术

目前我国拥有各类工程清淤技术，且各类工程清淤技术的应用范围和优缺点都各不相同。一般来说，工程清淤技术分为排干清淤和水下清淤两种。排干清淤一般由干挖清淤、水力冲挖和抓斗式清淤三种情况，但是这三种方式无一例外都需要排干河道的水流，从而影响了河道通航情况，所以在排干清淤过程中很容易导致河道两边的生态环境遭到破坏，并且该方式也特别受气候条件的影响，清淤效果也不够好，甚至会造成淤泥回淤的情况。

4.1.2环保清淤技术

与工程清淤不同，环保清淤的主要特点就在于清淤的深度和其位置，通过合适的清淤点和一定的环保清淤设备来进行清淤工作，从而在改善污染情况的基础下避免了对水体环境的破坏。一般来说，环保清淤和一般的工程清淤最大的差别就在于环保清淤对于施工精度、清挖边界、底泥扩散限制等方面比工程清淤的要求要高很多，无论是精度还是控制范围都要优于工程清淤。目前国家也在大力投入环保清淤技术，但是因为该技术的设备特殊，我国目前还并未生产出完全自主研发的环保清淤设备，大多还是依赖进口。

4.1.3底泥覆盖技术

底泥覆盖技术就是底泥疏浚和原位处理技术的有效集成。其是指通过一种阻隔能力较强的清洁材料来覆盖底泥，这样就能够有效的阻止底泥中的污染物向上扩散，污染上覆水体。一般来说，覆盖材料都会使用一些天然材料，比如说一些清洁的泥沙、砾石和腐殖质，当然也有很多底泥疏浚工程中会采用人工合成材料。目前在水体治理领域中提出了一种活性覆盖理念，通过一些复合材料来有效过滤底泥中的某些污染物。比如说在富营养化的水体中，通过水铁矿/方解石活性复合材料能够有效地控制底泥的氮磷元素和铁元素的释放。因为底泥覆盖技术会破坏底栖环境，也会降低水深，一旦大规模使用还需要投入巨大的成本，所以该技术一般只用在小规模的水体治理中。

4.1.4人工复氧技术

在物理治理方法中，人工复氧技术已经通过了多方实验验证，并探明其具有非常好的污染抑制能力。通过人工复氧技术能够有效地抑制住底泥的污染物释放。一般来说，人工复氧技术包括有纯氧、复氧、水下射流复氧和鼓风-微孔曝气复氧等。在人工复氧技术中，曝气是一项非常重要的工作，曝气量、曝气深度和曝气方式都能够对底泥污染的抑制产生影响。目前通过实验证明，在低强度下的连续曝气能够将污染抑制能力最大化，并且该方式下的能量消耗也并不大，底泥曝气要比水曝气效果更佳，并且曝气的深度越大，其抑制力就越大。人工复氧技术目前是行业内比较流行的技术，因为其成本低、效果好、无二次污染等优点也被认为是未来水体治理技术的重要发展趋势。

4.2化学修复技术

在河流湿地底泥疏浚工程中，化学修复技术的应用其实并不多，一般也只分为两种。第一种是化学增氧技术，就是通过设备或者人力向底泥中投入一种含氧量非常高的化合物，使得底泥中能够具有充分的氧气来分解掉一些有机质，这部分技术国内一直处于缺失状态，近几年才兴起，但是国外在这方面有许多案例和技术可以借鉴。第二种是化学固化技术，就是通过向底泥中投入一定的化学药剂，从而将底泥中的一些营养盐固定起来，使得其在底泥中独立分层，达到封闭效果，使得其他污染物无法释放。目前在清淤工程上最常使用的是铝盐、钙盐、铁盐等，比如说硫酸铝、硫酸亚铁、氯化钙等。使用化学修复技术还是需要施工人员非常谨慎，因为各类化学药剂的投入都有可能会造成水体环境的破坏，具有较大的风险，所以化学修复技术一般也不会长期运用在底泥疏浚工过程中，大多都是紧急情况时才使用[3]。

4.3生物处理技术

生物处理技术一般会分为土著微生物定向扩培和生物强化两方面内容。

4.3.1土著微生物定向扩培

所谓土著微生物定向扩培技术，就是指利用水体中本来就已经存在的微生物进行培养，使其朝着规定的方向发展。首先是底泥生物氧化，就是通过呼吸代谢的途径来诱导土著微生物能够定向扩增，使得一些能够导致污染的微生物生长和繁殖能够收到抑制，并且通过对电子受体、共代谢底物等技术的组合达到在氧气稀缺条件下的生物氧化效果，从而有效地减小有机质的含量，净化了水体。其次就是生物促进剂，所谓生物促进剂，就是一些酶、电子受体、共代谢底物、微生物促升剂等，这些促升剂能够有效地帮助土著微生物生长和繁殖，从而达到对氮氨和磷酸鹽的有效转化和处理，目前也应用非常广。

4.3.2生物强化

所谓生物强化技术，就是通过选择一些能够有效处理污染的微生物来进行培养和驯化，经过多轮筛选之后将菌种投入到污染底泥中，从而有效地处理掉底泥中的污染物，使得底泥的污染性能够降低。目前生物强化技术已经非常广泛，不过虽然生物强化能够有效地解决底泥污染问题，但是无法解决底泥降解和土著微生物减量的问题，这也是后续科研工作中需要解决的问题。所以在引入生物时，要做好筛选工作，确保外源微生物的引入不会对本水体生态造成影响，考虑到其对于污染物降解的相关问题。

5、结束语

底泥疏浚与原位处理技术集成将能够获得更好的处理效果，本文介绍了物理修复、化学修复和生物修复三方面的内容，针对于各自技术的优缺点进行了阐述。为了能够促进可持续发展战略的有效落实，我国应该要对各项底泥治理技术投入更多的科研资源，解决我国当前水体环境污染的严重问题，使得我国能够以更好的姿态来面向国际。

参考文献

[1] 张华俊，李森，张莉，张文磊，李秋华.不同原位处理对黑臭底泥污染物抑制效果分析[J].环境工程，2019，37（06）：37-41+72.

[2] 廖静秋，黄艺.流域水环境修复技术综述[J].环境科技，2013，26（01）：62-65.

[3] 邓耀明.污染河道治理技术的研究进展[J].环境科技，2009，22（S2）：90-93.