某河道治理工程底泥处理措施

高 冉

(江苏省宿迁市宿豫区水利局，江苏 宿迁 223800)

河道水生态治理和河道生态恢复、建设工程已经成为城市建设的重要内容。随着对城市生态环境建设的不断重视，利用河道打造城市生态景观十分重要。目前，很多城市采取了河道生态恢复、治理措施，并取得了良好的生态、社会效益。例如：上海崇明地区河道治理工程[1]、北京小清河河道治理工程[2]、成都锦江治理工程[3]等。在河道多年淤积的情况下，河道底泥分布面积广、治理难度大，是影响河道水生态修复的关键因素[4- 9]。

1 工程概况

通过现场调查和测量，某河道治理范围内出现了较为严重的淤积现象。河道淤积不但影响到泄洪能力，也会造成淤积情况不断加重。如果不及时采取清淤治理措施，影响到河道行洪，甚至造成洪涝灾害。河道淤积物中存在大量的有机物和重金属，对河道生态环境以及城市景观具有严重的负面影响。因此，进行河道清淤治理是十分重要的。

2 清淤方式比选

2.1 干挖清淤

该方法在河道清淤治理工程中操作简便，将河道清淤区域水排干后，利用机械开挖的方式清除河底淤泥，外运或放置于临时堆放点处。

2.2 泵吸水力清淤

该方法主要利用泵吸力清除河底淤泥。目前，较为常用的泵型包括：水陆两用搅吸泵、移动式吸泥泵。

2.3 抓斗挖泥船

该方法主要采用抓斗泥船清除河床底泥，将抓取的底泥卸入驳泥船中。

2.4 绞吸式挖泥船

目前常用的绞吸式清淤方式为普通绞吸船清淤和环保绞吸船清淤。

不同河道清淤方式比选见表1[10- 11]。

表1 不同清淤施工方式性能比较

根据现场调查，拟清淤河道宽度约为10m，河道较为狭窄，可供施工的场地条件一般。结合场地实际情况综合考虑，采用水力冲洗清淤方式，为了保证河道岸坡的安全，在护岸工程修建完成后进行清淤工作。

3 底泥处理措施

3.1 底泥处理常用方案

处理底泥时，优先选取综合效益最好的方案。目前，在河道底泥处理工程中常用的方法包括：自然脱水法、化学固化法、真空预压法、机械脱水法、土工管袋法以及机械脱水固结一体化法。各方法基本特征见表2。

表2 不同底泥处理方法基本特征

从脱水效果、运行费用、场地占用和设备投资等多方面考虑，场地无论采用水力冲淤还是机械开挖，清理的河道底泥均具有含水率高、运输难度大等特点，受施工场地限制，河道周边无淤泥堆放场地，因此，占地面积较大的自然脱水法、土工管袋法在工程中适用性较差。综合考虑，选取脱水效果良好、占地面积小、脱水效率高的机械脱水固结一体化法完成脱水作业。该方法可实现清淤-脱水一体化作业，利用移动脱水站与接驳船连接，可完成淤泥传输与干泥传输，实现淤泥清理和脱水固结，从而大大提高河道底泥处理效率。

3.2 固化药剂

采用脱水固结一体化技术对河道底泥进行处理时，需要选取合适的固化药剂，固化药剂一般由脱水、固化两个组分组成。利用固化药剂可使淤泥中的重金属成分达到固化、稳定状态。根据城市生态环境建设发展方向，此次河道清淤的淤泥拟在完成固结后进行资源再利用。通过化学检测，目前河道淤泥中存在的主要问题是重金属铬含量严重超标。铬在河水中通常以离子态存在，为了降低底泥中的铬离子含量，在淤泥固结处理过程中使用重金属离子钝化剂，通过还原反应将6价铬离子变为3价铬离子，从而生成铬离子氧化物沉淀，在底泥(河水)中去除铬离子。

3.3 淤泥处置施工方法

脱水固结一体化施工方法是将疏浚泥浆经过管道输送至沉淀池，经过格栅机拦污和重力沉淀后，自流入调节池，泥浆在调节池完成浓度调理后，再泵送至均化池，在输送管道中投加固化药剂，泥浆在均化池均化后泵送至移动式压滤机脱水机进行泥水分离，形成泥饼，泥饼采用自卸式密闭槽车输送至消纳单位。调节池、均化池、沉淀池的上清液以及淤泥脱水的滤出液经过排水沟输送至尾水反应沉淀池反应达标后排入管网。施工场地平面布置如图1所示，各环节要点如下：

图1 河道底泥处置场地平面布置图

3.3.1泥浆垃圾分拣

利用重力作用将清理上岸的泥浆进行分选，通过这一步骤可将泥浆中含有的大块径砂卵石、砖瓦块等杂物清除。同时，利用格栅可将泥浆中的漂浮物进行拦截。漂浮物、砖瓦块石、砂卵石等杂物积累至一定程度后，使用挖掘机进行清理。

3.3.2泥浆泥沙分离

泥浆通过格栅清除砂卵石、砖瓦块以及漂浮物后，进入泥沙分离工序。泥浆流经泥沙分筛，通过振动筛震动分离粒径超过2.0mm的粗粒沙。之后，泥浆流入旋流分离器，进入该分离器后，泥浆以螺旋式运动，粒径小于2.0mm的泥浆在离心作用下与泥浆分离，不断向下沉降至底部流出口。之后，剩余泥浆成为上升的内层旋流，从分离器中溢流而出，通过该程序可分离0.075～2mm粒径的颗粒。

3.3.3机械压滤

该过程主要是为了分离泥浆中粒径<0.075mm的颗粒，将分离出的颗粒压制成饼，从而实现底泥处理后的再次资源化利用。该步骤主要是利用压滤机完成操作，完成操作时，需要保证药剂的充分搅拌。采用压滤机完成机械压滤的基本流程如图2所示。

图2 机械压滤机操作流程图

3.3.4尾水处理

一般情况下处理后的尾水经过检测，水质达标后可排入原河道内。由于工程采用水力清淤，因此经过净化处理的尾水可重新用于水力清淤，循环利用。工程尾水处理流程如下：经过预沉淀后，尾水通过挡板消能，利用支架上的滤布，过滤尾水中的悬浮物，滤液经由中空管收集，之后由溢流槽流出过滤池。滤布上的悬浮物使用刮板收集后置入脱水机内完成脱水。

4 结论

河道底泥在多年的淤积影响下，污染较为严重，是制约河道生态环境的重要因素。为了恢复河道生态系统，清除河道底泥是重要的工作内容。由于河道底泥在工业、农业等行业发展影响下，重金属含量高，处理难度大，需要采取适宜的清理措施方可保证良好的处理效果。通过方案比选，采用水力清淤+机械脱水固结一体化工艺完成河道底泥清淤和处置，同时选取合适的药剂降低底泥中的重金属铬离子含量。通过初步分析，该方法对工程适宜性较强，可作为河道处理的实施方案。