河湖底泥处理处置现状及系统性处理路线建议

郑好 徐民主 李立 李露露 陈益人

（三川德青科技有限公司 湖北武汉 430074）

改革开放以来，中国的经济快速发展，工业产业高速增长，同时城市化进程逐渐加速，城市范围不断扩大，人口向城市集聚，导致工业生产及人类社会生活排放了大量废水和污水。在过去城市管网雨污分流不到位的情况下，大量废水、污水未经充分处理排入到河湖中，导致了河湖水质逐渐恶化，水体污染严重，水环境问题日益凸显，黑臭水体成为公众关注的环境问题。

河湖底泥作为河湖生态的重要组成部分，在水质长期严重污染的情况下，底泥和水体中环境生物、污染物等相互流通。底泥既是水体污染的承接载体，也成为了水体环境的内源污染释放源头，即底泥同时承担了河湖污染“汇”和“源”两种属性。因此，做好河湖底泥治理，控制河湖内源污染，是黑臭水体有效治理的先决手段。

1 河湖整治相关政策

为全面贯彻创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，加快推进生态文明建设，建设美丽中国，落实国家“十三五”规划纲要和《水污染防治行动计划》提出的关于全面改善水环境质量的要求，近年国家和湖北省密集发布了多项水环境治理的政策、规划。

2015年4月，国务院印发了《水污染防治行动计划》，成为一定时期内全国水污染防治工作的行动指南。

2015年8月，由住房城乡建设部和生态环境部 （原环保部）联合发布《城市黑臭水体整治工作指南》。

2016年8月，国家发改委印发《“十三五”重点流域水环境综合治理建设规划》。

2016年，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于全面推行河长制的意见》，并通知要求各地区各部门结合实际认真贯彻落实。同年，水利部、生态环境部制定了《贯彻落实〈关于全面推行河长制的意见〉实施方案》。

2016年初，习近平总书记在重庆召开的深入推动长江经济带发展座谈会上强调：“当前和今后相当长一个时期，要把修复长江生态环境摆在压倒性位置，共抓大保护，不搞大开发”。3月25日，中共中央政治局召开会议，审议通过《长江经济带发展规划纲要》，长江生态保护上升到国家战略高度。同年9月，《长江经济带发展规划纲要》正式印发。

2019年1月，生态环境部、发展改革委联合印发《长江保护修复攻坚战行动计划》（以下简称《行动计划》），同年，湖北省生态环境厅和省发展改革委印发 《湖北省长江保护修复攻坚战工作方案》（鄂环发〔2019〕13 号）。

2020年2月，水利部河湖管理司印发《2020年河湖管理工作要点》。

2020年4月，生态环境部梳理出各地正在实施和即将实施的114项重大生态环境基础设施建设和生态修复治理工程项目清单。

以上政策规划，均将河湖清淤及底泥处理作为黑臭水体治理、河湖综合整治的关键任务在文件中列出。

2 河湖底泥治理技术

2.1 清淤技术现状

在河湖水体污染的大环境下，目前河湖清淤已经从过去提高排涝、防洪能力的水利清淤转变为以减少河道内源污染、改善水质的环保清淤。主要清淤方式可分为干法清淤、湿法清淤及生态环保清淤。

2.1.1 干法清淤

干法清淤法需修筑围堰并抽干河湖积水，分为人工/机械挖掘和水力冲填。

人工/机械挖掘方法是在排干水的围堰作业区内，根据施工条件及工程特点，采用人工开挖或挖掘设备开挖。清挖出的底泥在工程项目现场设置堆场干化或直接由密封渣土车外运至处置场。

水利冲挖是在作业区排干水后，采用高压水枪冲刷底泥，将底泥扰动成泥浆，采用泥浆泵将泥浆吸出泵送，通过管道输送至工程项目现场设置的堆场或集浆池内［1］。水利冲挖河道水无需完全排干，因此也可称作半干式清淤。

干法清淤可以直接看见施工作业面，施工状况直观，质量易保证，但受天气影响大，且施工期间需将作业区河湖水排干，影响部分河湖功能，适用于流量较小的小型河湖。

2.1.2 湿法清淤

湿法清淤无需进行围堰排水，通常清淤设备以清淤船作为施工平台在水面上进行底泥开挖，清挖底泥经过管道输送上岸堆积或进一步处理。湿法清淤主要分为机械式、水力式和气动泵式，其代表清淤方式分别为抓斗式、绞吸式和气动泵式等。

抓斗式清淤是利用抓斗深入水下抓取淤泥后，将淤泥直接卸入靠泊在挖泥船舷旁的驳泥船中，再通过驳泥船运输至淤泥堆场。抓斗抓取污泥含水率通常为60%左右。

普通绞吸式清淤是利用绞刀的旋转、切削底泥。形成的泥水混合物通过泵送设备将泥浆吸入吸泥管，再经全封闭管道输送至堆场中［1］。绞吸底泥含水率通常95%左右。

气动泵式清淤是以压缩空气为动力进行吸排淤泥。利用真空泵筒吸泥，再利用压缩空气将泵筒中的淤泥排出，实现清淤的目的。气动泵清出底泥浓度明显高于绞吸底泥，但此技术尚不成熟，不便于大规模清淤工程使用。

湿法清淤过程中不会对河道通航产生影响，施工不受天气影响。抓斗式对底泥扰动大，易造成河水的二次污染，绞吸式、气动泵式对底泥扰动小，环境影响小。

2.1.3 生态环保清淤

生态环保清淤是由普通绞吸清淤技术改进发展出来，以避免清淤作业对水利环境产生影响和水质改善为目标的清淤技术。环保绞吸式清淤船利用环保绞刀头进行全方位封闭式清淤，尽可能避免对底泥及水体的扰动，开挖后的淤泥通过大功率泥浆泵进入全封闭输泥管道输送至指定区域进一步处理［2］。

生态环保绞吸清淤整个过程基本全封闭进行，且施工精度较高，防止超挖或欠挖，同时可实现薄层清淤而不扰动原生土，清淤施工对水体的二次污染，施工精度高，底泥清除率可达到95%以上；技术适用性强，可用于各种规模河道、湖泊及水库清淤工程，为现在常用的清淤技术。

2.2 底泥脱水技术

底泥处理技术有干化技术、板框脱水、离心脱水、真空预压脱水、湿法分级脱水、固化脱水等。其中离心脱水较不彻底且能耗大；真空预压脱水法需铺设大量排水管，且抽真空过程耗时长，故此两种方法在常规河湖清淤脱水工程中应用较少。在此简单介绍实际底泥处理中应用较普遍的干化技术、板框压滤技术、湿法分离分级技术及固化脱水技术。

2.2.1 底泥干化技术

底泥自然干化即将底泥堆放、摊铺在一定场地，通常堆放厚度不大于3 m［3］，主要通过日照蒸发、风干、自然下渗等途径，去除底泥中的水分。底泥中细颗粒较多，其干化时间长；且易受天气如降雨等影响，将进一步延长干化时间；同时底泥干化占地较大，造成土地资源浪费。

为加快干化堆场排水，可在堆场设置放射状、平行线状、枝状等形式的排水系统，以实现堆场主动排水，可经济有效实现淤泥排水。

底泥干化适用于干法挖掘和抓斗清淤的底泥，因此类底泥本身含水率相对较低，有干化的可行性。

2.2.2 板框压滤技术

框压滤法指的是使用板框式污泥压滤机实现底泥脱水。板框式污泥压滤机由滤板、滤框排列构成滤室，在输料泵的压力作用下，将料液送进滤框内，通过滤布实现固液分离，压滤后滤渣堆积在框内，滤液从排液口排出。

板框压滤法分离效果好、适用范围广、操作简单且成本较低，适用于细颗粒物料的脱水。缺点是滤布易堵塞，维护比较麻烦，且属于间歇性设备，无法实现连续施工。在实际工程中，在泥浆进入板框压滤机前，通常会加入絮凝剂、石灰［4］等以缩短压滤时间。

2.2.3 泥水分离分级技术

底泥泥水分离分级技术，是将底泥泥浆经过预筛、振动筛、旋流器等不同分离粒径的分级脱水设备，将泥浆中的固体物质尽可能的分离成不同粒径的产物，如大块垃圾、卵石、砂等；未分离出的细颗粒泥浆在沉淀浓缩后可接入压滤设备，压滤成细颗粒泥饼。

泥水分离分级技术实现了底泥按不同粒径的分离，分离出的物质可直接或进一步处理后作为建筑材料或土材料使用。

2.2.4 固化脱水技术

固化脱水技术是在一定含水率的底泥中，添加固化剂（如水泥、石灰、石膏或各种自主研发固化药剂），当固化材料接触到底泥中的水分时，自由水一部分因固化反应放热而蒸发散失，一部分转化到水化产物中；同时水化反应产生的钙矾石等针状结晶体将存在于淤泥空隙中快速产生絮凝沉淀，实现水与底泥固体物质的分离、沉淀。另外，固化剂中的部分碱性成分能吸收水和空气中的二氧化碳，发生碳酸化作用，生成不溶于水的碳酸钙，增加了底泥的强度［5］。同时水化胶凝产物会凝结、包裹底泥中的细小颗粒，形成较高强度的晶体并相互穿插形成一定的空间结构，起到骨架作用，随着反应进行，胶凝体会进一步胶结硬化形成一定强度的整体。因此固化后的底泥含水率快速降低的同时，抗压、抗剪强度不断增大。

固化脱水方法的优点是见效快，结合不同搅拌均混设备可处理不同规模的底泥，工期可控，且固化淤泥在满足条件下，可作为回填土等使用。

3 河湖底泥处置技术趋势

疏浚底泥常规的处置方式主要有填埋、海洋处置，这些处置方式某种程度上仅完成了对底泥的空间贮存，并未考虑底泥上岸后可能造成新的环境问题。比如目前河湖底泥的主要处置方式为含水率降低到适当含水率后，作为一般固体废弃物进入填埋场，底泥填埋将占用大量土地，且各种清淤方法含水率不一，脱水、运输、填埋选址困难，同时填埋管理、控制措施不到位可能造成污染底泥中的有害成分渗出，造成二次污染，污染填埋区土壤甚至地下水。而海洋处置虽在沿海城市已有一定历史，但海洋生态系统的脆弱性及潜在危害的不确定性，很多国家已经立法禁止该处置方式。

实际上，底泥中含有部分碎石、卵石、砂等，可作为建筑原材料。近年来，随着环保疏浚项目的增多，底泥处置及资源化成为必然。且近年在长江大保护的政策下，严禁河道采砂也在逐步落实，砂成为了一种极有经济价值的资源。同时也可将底泥中分离出来的材料作为部分原材料，经过适当的技术处理，制备成透水砖、免烧砖、行道砖等。

底泥中富含氮、磷等有机元素及一定量的金属元素，可添加适当的添加剂，增加底泥的疏松透气性，将底泥制备为园林、绿化用土等土材料使用。

另外，固化处理后的底泥强度大大提高，经过适当调理达标后可作为回填土使用。

因此，底泥资源化利用在今年已成为一个研究热点，对不同性质及污染程度的底泥进行针对性的资源化利用，可以实现经济效益、社会效益、环境效益的良好统一。但由于淤泥含污染物的出身，天然土材料、建筑材料的廉价易得，使得底泥资源化并没有大规模应用的案例。因此，未来一段时间内，底泥资源化主要的攻坚方向是市场接纳和政策导向的支持。

4 未来河湖底泥系统性处理处置路线建议

在底泥污染的大环境下，未来建议建立以长期水环境监测为管理手段、以监测及调查大数据为工作依据、以清淤及污染物处理为工作目标、以淤泥资源化利用为最终目的的“河湖水环境管理中心”。

“河湖水环境管理中心”拟在长期调研、监测河湖底泥的基础上，大量收集数据，并对数据进行统计分析，建立数据平台，通过平台预警，显示淤积、污染河湖。根据河湖情况有针对性的展开清淤工程，同时设立河湖底泥污染处理及资源化处理站，实现对底泥的集中式 “安全处理+及时消纳+资源化利用”，使底泥变为回填用土、园林用土、绿化种植土等，甚至制成高附加值的砖或者集料等。

清淤后的河湖后期进行持续的长期监测，对再次出现问题的河段，将重新启动清淤处理流程，河湖水环境中心工程流程见图1。

在“河长制”、“长江大保护”等的政策下，未来河湖底泥处理处置将向集中化、链条化发展，形成产业化的处理方式。