河道底泥修复与处理技术

2021-11-23孙朝阳中国水利水电第十二工程局有限公司

珠江水运 2021年23期

◎孙朝阳中国水利水电第十二工程局有限公司

随着化工行业发展速度不断加快，周边河道及湖泊等水体污染程度进一步加剧，大量污染物质沉积在底泥中。就目前来看，河道底泥修复与处理工作已开展多年，积累了丰富的处理经验。为从根本上保障河道底泥修复与处理水平，还需要结合所处区域地质环境、水文特征，提出河道底泥修复处理技术方案。

1.工程案例概况

本文以深圳市西北部光明新区为例，该区域呈块状分析，土地储备水较为丰富，水域与建设用地为114.1平方公里，占总面积73.3%。与深圳其他地区相比，该地区的经济发展潜力更高，需要在当前采用科学手段促进地区环境最优化、城市化与现代化发展。

光明新区主要以茅河流域为主，该流域地势呈现出东北高、西南低等特征，包括了各大河流、排洪渠道。受到周边生产行业影响，有少量的生活污水与工业废水被直接排入到区域内的河道水体中，导致水体受到的污染更加严重。为改善茅河流域水质，切合保障周边居民的生活质量，实现地区可持续发展目标，需要做好河道底泥处理工作。

分析光明新区河道底泥处理厂，发现处理厂的占地面积较大，对周边交通运行水平提出了更高要求，需要河道底泥进行及时运输与处理。底泥处理厂需远离居民区，避免对周边居民生活质量造成不利影响。河道清淤底泥总量为11.24万立方米。在底泥经过底泥处理厂处理后，产生出的垃圾为0.41万立方米，砂料为1.16万立方米，泥饼为2.23万立方米。

2.河道底泥修复与处理任务、规模

2.1 河道底泥修复任务

在本文案例工程中，河道底泥修复工作需要涉及光明新区5条一级支流与5条排洪渠底泥处理工作，消纳产出，处理雨水排放市政污水管网。要求在底泥修复与处置过程中，应当严格遵循稳定化、无害化、减量化及质量化目标。做好区内市政工程淤泥处置与消纳工作，分析当地城市海绵建设要求，力争建设成一个具备休闲娱乐、水质净化功能一体化的科普教育基地。

2.2 河道底泥规模

该工程总占地面积为7811平方米，内部配备了底泥处理厂、绿化配套工程、建筑工程与市政工程多个部分。

其中，底泥处理厂的面积为3646.8平方米，分为处理光明区河道及排洪区底泥、处理光明区范围内市政淤泥两阶段任务。

3.河道底泥修复与处理技术

3.1 河道底泥处理

河道底泥处理过程中，应当严格遵循减量化、稳定化、无害化与资源化原则，选择适宜的底泥处理方式，加强底泥处理环节管控力度。结合底泥处理性质、类型以及处理要求，可以将底泥处理工作划分为原位处理与异位处理两种方式。在异位处理过程中，可配合使用搅拌固化、机械脱水、物理脱水、热处理等手段。由于底泥处理河流的含沙率较高，部分底泥的含沙率可达90%，还需要将底泥划分为余水、垃圾、余砂以及余土等结构，并对此些结构进行分层处理。在淤泥预处理过程中使用沉沙池、杂物分离一体等手段，在底泥脱水时采用板框压滤机械脱水方式。

3.2 底泥处理厂产出物消纳

底泥处理厂需要经过预处理工作，经过机械脱水后，将产出余水、垃圾、余砂、余土等物质。其中产出的余水不必进行预处理，可以直接应用在缓冲调节池中，多余的雨水可以直接排放到污水排水管网内。垃圾需要运输到垃圾填埋场进行填埋处理，余砂处理后可用作建筑材料。

通过分析余土的物理及力学参数，发现余土各项性能符合当地污泥处理厂产出物的处理规范，部分淤泥可以直接进行资源化利用。

3.3 底泥处理厂配套建筑

底泥处理厂主要包括底泥处理厂房、值班室、消防水池与消防水泵，总建筑面积为13275平方米。其中，底泥处理厂房的地上面积为12740平方米，地下面积为265平方米。

4.河道底泥修复与处理要点

4.1 河道底泥淤积现状

2012年，光明新区周边河流域开展了大规模的维护性疏浚工作，支流内淤泥含量较少，河道淤积主要为水土流失。结合地质勘察报告，发现该支流排洪渠河道底泥可分为主河槽部分底泥，此底泥的含水量较高，平均含水率可达到55%。含沙率为51.8%，总量共8.4万立方米。还有部分主河槽两侧河滩部分的淤泥含水率较低，为22.3%。含沙量较高，为79.33%，总量共2.84万立方米。

4.2 底泥污染物检测

为从根本上提升河道底泥修复与处理效果，需要在河道底泥处的一级支流与排洪渠中设置20个检测点。对每个检测点进行取样检测，检测项目主要包括底泥含水率、挥发性固体、无机元素及化合物、肥分测定、有机污染物、酸碱值、热值与矿物油等。

通过实际检测研究发现，该现状底泥的含水率最高值为65.8%、最低值为23.4%。挥发性固体含量值为1.62%～20.1%。酸碱值处于7.32～9.47 之间。矿物油为4.59～545。底泥内部磷元素含量较高，重金属可分为铜、铅、锌镉、镍。底泥难降解有机物质可分为聚芳香碳氢化物、聚氯联苯化合物。由于底泥内疏水性较强，降解难度较大，受到生物富集作用影响，有毒物质会聚集在生物体内，严重影响到周围生物链，甚至是居民健康。

4.3 河道底泥修复与处理的目标

在河道底泥修复与处理过程中，需要满足光明新区水环境综合治理工程要求。结合当地河流综合整治工程设计报告，在当前底泥处理过程中，需要疏导填埋场以及淤泥处理厂。由于涉及地区疏浚底泥的含水量较高，不可以随意堆放，需要运输到正式的弃土场中。

处理市政工程弃土，确保河道底泥修复与处理工作能够满足绿色节能城市建设要求。工程所处地区的经济发展速度快、建筑工程建设规模日渐扩大，弃土量逐步增多。需要在保障经济发展的基础上采用合理方式控制弃土量，开展资源化利用工作，实现节能减排目标。

同时，河道与湖泊清淤底泥处理工作已经成为现阶段水利建设的重点，在没有做好处理厂建设的情况下，淤泥消纳难度将进一步提升，因此需要着重关注底泥资源化利用工作，进一步完善水利工程配套设施建设。

5.河道底泥修复与处理流程

5.1 河道底泥修复与处理设计标准

在该河道底泥修复与处理工作中，需要以减量化、稳定化、资源化为目标。其中，减量化处理工作需要将底泥筛分为垃圾、砂粒、余水与余土4种类型。废弃物为垃圾、泥饼，废弃物减量化不得小于50%；稳定化主要就是配合使用固化剂，将底泥中的重金属物质固定在泥饼，达到淤泥处理效果；无害化处理工作需要依照现行地区污泥处理厂产出物处理规范要求，对泥饼进行消纳处理，要求生产后的臭气100%收集并达到除臭标准后排放；在资源化处理过程中，要求从河道底泥处12分的粒径不得小于4毫米，并进行资源化处理工作。

5.2 底泥处理方式

结合底泥性质、类型、处理标准，底泥污染物质控制手段需要阻止污染物在生态系统中迁移，配合使用各类方式控制并消除污染物的毒性。

在原位底泥处理过程中，主要就是在河道内配合使用物理、化学、生物等技术手段，减少污泥底泥的含量，控制淤泥底泥中的污染物溶解度、迁移性以及毒性，着重改善受污染水体活性。原位处理技术可配合使用原位化学处理、原位生物技术。由于本文案例中的河道底泥处理工作为防洪清淤，使用原位处理手段会对河道周边生态环境造成不利影响，在此工程中不予考虑。

异位处理方式主要就是利用疏浚设备将底泥疏浚到岸边，对底泥进行预处理与脱水。该技术应用时间较长、积累经验丰富，主要包括搅拌固化法、机械脱水法、物理脱水固结法及热处理方式。

搅拌固化技术应用成本较低、固化效果良好，通过在底泥中加入固化剂，发挥固化反应，控制底泥含水量，改善低泥最强度特性。此种方式需要配合使用养护手段，养护周期较长，对养护场地提出了较高要求。

机械脱水方式可以配合使用水上挖掘机与水陆两用吸泥泵开展疏浚工作，将含水量较高的淤泥浆体运输到底泥处理场纳泥池，部分淤泥借助立式格栅，流入到泥浆池内。使用该种机械脱水方式，可以使底泥中的砂土充分分离并进行资源化利用，泥饼无需养护，可以进行直接资源化利用。

物理固结处理方式可以使用土工管袋脱水法、真空预压固化法、晾晒场晾晒方式。

通过对比分析此些处理方法的技术可行性与经济实用性，发现机械脱水法的优势较大，可以分离垃圾、砂料，以实现减量化目标。在机械脱水过程中使用离心式脱水机、带式压滤机、板框压滤机，叠螺式脱水机械设备，以从根本上保障底泥处理水平。