河涌淤泥处理技术分析研究

陈伟彬

(广东金松建设集团股份有限公司，广东 佛山 528300)

在国内外经济贸易迅速发展的同时，河道以及港口成为了贸易必经之路，为了保证商业通道的安全运行，对河道底部淤泥的处理技术则需要不断更新[1]。近年来，河道清淤技术迅速发展，保护生态环境、净化水质已经成为首要任务[2- 3]，在保证技术安全的前提下，必须充分利用河涌生态自净能力，减少对于集中式污水处理厂的过度依赖，贯彻节能生态的治水理念[4]。我国目前加强了中小河道以及农村河道的整治力度，其中清淤工程为主要治理措施，有效的清淤方式有排干清淤、水下清淤以及环保清淤等[5]；沈杰[6]通过压滤处理清淤后高含水率的淤泥，发现土的含水率可以降低至40%～60%，并且在施工过程中，其清淤效果仅对挖泥船绞刀头附近20m左右有影响，并不会影响水库取水口处的水质；金雪林等[7]简述了生态清淤与淤泥速干技术相结合的集成清淤体系，该体系在一定程度上能够提高脱水泥料含固率；崔鹏飞[8]通过采取抓斗式和铲斗式相配合的清淤方式，发现抓斗自重能够有效提高作业效率，并且不受水深限制。

一般在港口所使用的大规模清淤设备并不适用于中小河道，针对这一问题，本文提出一种生态清淤与淤泥快速处理相结合的一体化装备，该技术不仅能够修复生态，而且可以有效缓解堆泥用地紧张的问题，为了改善环境和保障人们的正常生活，解决这些问题刻不容缓[9]。

1 工程概况

佛山市顺德区桂畔海水系综合整治范围包括桂畔海河水系和伦教大涌水系。桂畔海水系总工程量约256.7万m3，其中桂畔海河水系工程量为128.74万m3，分为大良片区和逢沙片区；伦教大涌水系工程量为127.96万m3，分为大会片区和鸡洲片区。

2 污泥检测分析

本次污泥采样覆盖56条河涌，86个采样点。污泥检测结果表明：绝大数样本底泥的总氮、总磷的含量在0.2%以下，总钾的含量在2.5%以下，底泥的肥力较低。取样底泥有机质含量为4.4～216.3g/kg，比重在1.6～2.1之间。底泥有机质含量变化幅度比较大，银涌河、龙公涌、大良河华南居委会附近和桂畔海云良路附近的河段底泥基本上未受到有机污染，红岗涌、古鉴涌、后街涌、大良河古鉴涌入口至金榜居委会之间河段、大良河红岗涌入口至大门河之间河段、桂畔海除云良路附近的其他河段、永丰工业区无名涌、通天河、鲚鱼涌河涌底泥受到有机污染严重，有机污染主要来源于生活污水、工业废水。

3 淤泥处理工艺选择

根据河道淤泥的土质、有机质含量、重金属是否超标、淤泥处理场占用面积等因数，淤泥脱水处理分别采用机械脱水工艺和土工管袋脱水，淤泥资源化利用分别采用淤泥农用(园林绿化)、淤泥烧结砖、水泥窑协同处置、安全填埋等，见表1[10]。

表1 淤泥处理方式分类表

3.1 技术介绍

针对当前城市水环境整治主要呈现的富营养化污染严重、堆泥场用地紧张、传统清淤工艺无法施工等现状，本次技术将生态清淤与淤泥快速处理有效集成，开发一体化装备(包括生态清淤船、淤泥处理站等)，以生态修复为最终目的进行施工，避免影响沿河建筑物的安全[11]。作业全过程泥不落地、无跑冒滴漏、无扬尘，确保无二次污染，保证真正做到生态清淤，形成管网运送、工厂处理、数据管理以及企业运营的安全线路。该技术能够在没有排泥场的情况下实现大规模清淤，吸取淤泥的同时对其不会造成扰动，真正做到日产日清。在清淤准备阶段，可以根据工程环境以及作业量快速组装系统，方便快捷，并且干化土可直接作为苗木花卉农作物堆肥、也可用于工业制砖、生产有机肥料等，余水也可回收利用，综合成本较低。

3.2 机械脱水处理

淤泥脱水系统主要由垃圾分离、淤泥浓缩调理、淤泥脱水、尾水净化等工艺组成。

(1)垃圾分离。通过垃圾分离装置的高频振荡筛分可以有效清除上岸泥浆中0.5mm以上的垃圾、砾石和细沙等固体杂质，极大地减少了泥浆中细沙等杂质颗粒对后续工艺中机械设备的磨损，保护后续处理设施。粗振动筛采用高频振动筛，加速了大密度杂质的筛分和析离，降低了筛分物的含水率，从而提高泥浆筛分预处理的效率。经处理后获得的垃圾及沙石等由皮带机输送至指定地点等待后续转运，剩余泥浆流入淤泥浓缩装置进行后续处理。

(2)淤泥浓缩调理。淤泥调理工艺分为淤泥浓缩和淤泥调理2个部分。淤泥浓缩是将剩余泥浆经过加药后泵送至平流式浓缩箱进行强化混凝，在净化池中同时开展澄清和浓缩工作，清水、过滤、沉降以及压缩层同时存在，最终将箱体内清液直接排入管道，使沉积在池体底部的浓缩泥浆流到淤泥调节箱进行后续处理；淤泥调理则是在浓缩泥浆流到淤泥调节箱后，利用搅拌机充分搅拌调节，经管道加药由管道混合器实现混合并输送至淤泥脱水装置。

(3)快速脱水。将浓缩泥浆输送至淤泥专用板框压滤装置，通过初级过滤、高压压榨等手段完成固液分离。分离后的尾水流入尾水箱二次沉淀，将泥饼卸料在皮带机上输送至临时堆场等待后续清运。

(4)尾水净化。机械脱水处理后的尾水进入尾水净化池，净化后达标排放。

3.3 土工管袋脱水处理

土工管袋用于底泥处置。江河湖海等地区受到多种因素污染，传统的处理方法是清除沉积在这些地方的淤泥，这些沉淀物将被运送到垃圾填埋场，但由于不能有效地除去泥中所含的水，并且泥浆体积非常大，明显增加了运输和处理成本[12]。根据国内外现有的工程实践，发现土工管袋的使用方法经济、快捷，河流和湖泊中含有污染物的泥浆被填充到土工管道袋中，泥浆中的水由于袋状材料本身的过滤作用而被去除[13]。研究表明，填充在袋体中的泥浆固形物将保留99%，其体积减少80%以上，因此可以重复填充袋体，直到达到袋体的允许高度为止，这不仅减少了废物占据的空间，而且减少了废物的体积，从管袋中滤出的水比清洗后的污泥混合物中的有害元素指数低92%～96%。

泥场自然脱水的传统方式是直接通过泥浆的自然沉淀，剩余的水被排出，尽管该方法操作简单，但占用面积大，大多数国内项目都采用这种效率很低的方法，将受污染的沉积物存储在院子中的方式仍然具有一定的环境和安全隐患。由于堆场底部的泥浆暴露在外，并与周围环境直接接触，如果堆场剩余的水处理不符合标准，将对周围水体造成二次污染。然而通过机械脱水、干化与干燥工艺需进行构筑物、大型设备以及厂房建设，单方成本高，不适合大量的底泥脱水处理工艺。

土工管袋脱水固化技术将进水和土壤的分离以及污泥的脱水和固化结合在一起，该过程实现了自动控制，根据管道中被污染的沉积物的情况自动调节净水剂的用量并调理被污染的底部污泥，将处理过的泥浆放入土工管道袋中，以实现快速脱水和减容[14]。与传统工艺相比，其加工性能更稳定，工艺更简单，效果更好，总投资和加工成本更低，在市场上更具竞争力。

管袋技术具有以下优点：①经济，不需要大规模的设备和工厂投资，只需要少量的非专业操作人员，污泥脱水部分无需用电，具有节能减排的优点；②土工管袋方便可调节，可塑性强，堆叠性强，易于运输；③全封闭结构使其几乎无噪音进行，一定程度避免了二次污染；④效率高，能充分满足废水和污泥的处理，并且泵的流量和管袋数量可根据处理量变化适当调整[15]。

为了确保工程质量安全、在规定工期内完成作业，土工管袋施工工艺首先需要确保施工过程中最关键的工序—充泥管袋施工；第二步手动将袋子铺好，固定并连接喷嘴，启动泥浆泵并开始填充，在灌装过程中注意观察泥浆的流动、流向和速度，并及时调整出水口的方向，以免因袋体受力不均匀而引起变形和移位；第三步需要在管袋充满后注意其内部压力的大小，防止其压力过大而破裂，每层管袋厚度0.5～0.6mm，若一次无法达到理想充填厚度，采用二次充填并且注意同一层管袋厚度要基本保持一致，同时要注意以下几点。

(1)加强充填过程中测量工作。

(2)充填袋体在施工时应分层铺设，与堤轴线保持平行或垂直，堆迭整齐，上、下层交错排列，不允许袋体与袋体间留有空隙、通缝。

(3)加强充填过程中的控制，从开始充填到滤水结束保证袋体均匀加高，使管袋平整。滤水结束后，管口处人工填沙找平。

(4)在滤水完毕之前，不宜在袋体上部充填另一只袋体。

在土工管袋施工过程中根据底泥重金属污染程度对淤泥进行分别处理，若底部淤泥金属含量较低，则只需在土工管袋脱水减容时加入絮凝剂PAM，但当重金属含量超标时需另外加入重金属稳定剂，具体技术路线如图1所示。

图1 底泥处理工艺流程

4 结论

针对河道底泥环保疏浚的问题，本文通过对土工管道脱水和机械脱水的经济技术比较， 推荐采用生态清淤与淤泥快速处理相结合的清淤方式，此方法可以使得清淤集中干化处理过程中极大缩短清淤、堆放、干化所需要的时间，有效减少河道内源污染对水质的负面影响， 确保水质达标。但是，针对于底泥处理的工艺流程，最终处置的管理体系不健全以及管理技术关联性不完整是目前该工艺的最大障碍，应从根本上完善该管理体系，必要时应对底泥处理涉及的所有企业与员工进行培训。