基于白洋淀试点项目底泥脱水工艺及造价分析

◎ 胡世超 中交水运规划设计院有限公司

张春莲 北京中锦顺通建设工程有限公司

1.项目概况

白洋淀被誉为“华北之肾”，是雄安新区的核心水系，是新区的生态之魂。然而，随着工农业的生产，白洋淀周边污染物不断汇入，导致白洋淀水动力不足、内源污染高、水生态净化功能退化等一系列问题。随着雄安新区的成立，2019年国务院批复了《白洋淀生态环境治理和保护规划（2018—2035年）》，规划特别提出，对淀区污染较重的底泥先行开展内源污染治理试点，科学评估清淤对于水环境和水生态的影响。实施生态清淤必然会产生大量高含水率的底泥，而雄安新区的土地资源十分紧张，因此需要对高含水率底泥进行脱水减容，并进行资源化利用。

2.直排式真空预压脱水

2.1 适用范围和特点

直排式真空预压脱水适用于一般软黏土和超软黏土，是目前处理软基工程的主要方法。其特点为国内有成熟的工程应用经验、能耗低、效果好、时间短、节省投资，但脱水周期比较长。

2.2 工艺流程

铺设两布一膜→底泥吹填→铺设编织布及荆笆片→打设塑料排水板→铺设PVC排水管网→密闭真空管网埋设→安装真空设备→埋设监测设备→开挖压膜沟及铺膜→满载真空预压→卸载。

2.3 关键技术要点

（1）直排式真空预压脱水为中交水运规划设计院有限公司专利技术，其主要特点在于改善了水平排水通道，利用密闭真空管网直接与排水板相连，减少了对不可再生资源的开采，降低了工程造价。

（2）荆笆片制作大小以铺设方便为宜，一般为2m×2m。铺完每块后要及时与相邻荆笆通过铅丝绑扎牢固，铅丝绑扎间距≤0.4m，相邻荆笆搭接宽度为0.2m。

（3）塑料排水板采用双面连通的高渗透性塑料排水板作为竖向排水通道，排水板板芯采用原生料，正方形布置，间距0.6m～0.8m。排水板打设深度至疏浚泥层底面且进入不透水层深度应＞0.5m，上端露出工作垫层顶面＞0.3m。

（4）真空射流泵功率≥7.5kW，射流泵应满足800m3/台的布置要求且安装后的射流泵应能形成≥96kPa的真空压力。

2.4 造价分析

（1）现行定额情况。直排式真空预压脱水借用沿海港口水工建筑工程定额（2019），定额编号20900，适用于淤泥质土。工作内容主要包括人工整平、清理砂垫层、挖、填边沟和制作、安装、拆除滤管以及铺膜、安拆真空设备、抽真空、观测（包括沉降观测与真空度观测）等，以抽真空时间90天为准。经测算脱水价格为52.83元/m2。

（2）工艺适用情况。实际脱水过程中需增设300kW柴油发电机，按100m2增加0.61个台班计算，脱水价格增加18.0 4元/m2。增加荆笆片，套用水利建筑工程概算定额（2002）中的土工布铺设定额，定额编号90 068，并将土工布改为荆笆片，价格为21.92元/m2。增加2层150g/ m2土工布，套用水利建筑工程概算定额（2002）中的土工布铺设定额，定额编号90068，价格为14.45元/m2。

综上，直排式真空预压脱水实际价格为107.24元/m2，按脱水厚度1.5m折算，脱水价格为71.49元/m3。

3.土工管袋脱水

3.1 适用范围和特点

土工管袋脱水适用于含水率较高的底泥，主要应用于围堤工程，近年来随着科技技术发展，在大型环保清淤工程中逐渐得到应用。作为一种新型的脱水减容技术，具有处理量大、无需特殊设备、全程封闭、避免二次污染等优点，但因疏浚底泥中细颗粒占较大，易造成管袋堵塞，且占地面积较大。

3.2 工艺流程

场地整平与碾压→铺设土工膜及鹅卵石→铺设土工管袋→输送泥浆→投加絮凝剂→混合搅拌→排水→固结。

3.3 关键技术要点

（1）场地平整之后应铺设500g/m2的复合土工膜，然后铺设0.3m厚鹅卵石，保证尾水顺利排出，保证土工管袋的透水效率。

（2）土工管袋采用高韧聚丙烯材质，其纵向抗拉强度≥90kN/m，横向抗拉强度≥90kN/m，单位面积质量≥475g，渗透性≥25L/m2/s。

（3）投加絮凝剂（CPAM）时严格控制药剂投加速率，保证药剂充分溶解。溶解稀释絮凝剂时搅拌转速一般应控制在50～250转/分；输送絮凝剂溶液时管路要粗，弯头和支管要少，不宜选用离心泵输送。

（4）土工管袋充填到一定程度后，管袋表面被细小泥沙颗粒形成的“滤饼薄层”所覆盖，阻碍了管袋内水分的进一步渗出，降低了管袋利用率及施工效率，为了克服这一弊病，应定期对充填管袋进行“敲打”，破碎管袋表面的沥水阻碍层。

3.4 造价分析

（1）现行定额情况。土工管袋脱水借用沿海港口工程参考定额（2019），定额编号2，适用于吹填冲砂。工作内容主要包括平整场地，袋体铺放，加固、充填砂，土工管袋吹填为一层，高度为0.5m等。经测算充填价格为225.48元/m3。

（2）工艺适用情况。实际脱水过程中，充填高度为1.6m，经折算，100m3底泥需要的高韧聚丙烯土工管袋由定额含量540.75m2降为150m2，单价为28元/m2，并同步减少其他辅助材料及人工费，充填价格减少155.71元/m3。增加絮凝剂，实际脱水过程中在土工管袋投加絮凝剂为CPAM，投加量为500g/m3，CPAM价格为25元/kg，脱水价格增加为12.5元/ m3。

综上：土工管袋脱水实际价格为82.27元/m3。

4.板框压滤机脱水

4.1 适用范围和特点

板框压滤机脱水是利用板框压滤机使泥水分离，并加入一定絮凝剂或固化剂以保证压滤效果。其处理疏浚底泥效果良好，但是由于能耗大、设备投入大，相应的处理成本较高，通常在疏浚工程附近可利用土地资源紧张的条件下才使用。

4.2 工艺流程

疏浚底泥→底泥筛分→浓缩池→加药搅拌→板框压滤机脱水→泥饼成型运输。

4.3 关键技术要点

（1）疏浚泥浆通过泥浆管道输送至脱水区之后，应先进入沉淀池进行除杂，经格栅机除渣后泥浆再流入调节池进行泥浆浓度调理。

（2）脱水车间应采用C30条基筏板基础，基础下设0.1m厚C20混凝土垫层，板框压滤机和厂房基础安装于条基之上，脱水车间采用轻钢结构，便于拆除。

（3）板框压滤机选型应结合雄安新区实际情况，采用600型环保板框压滤机，确保不产生二次污染。

（4）板框压滤机循环一次需50～60分钟，理论生产泥饼12m3，含水率60%。板框压滤机数量确定应采用类似工程运行数据，根据需处理的底泥工程量，按24h不间断作业计算。

4.4 造价分析

（1）现行定额情况。板框压滤机脱水无现行定额，其费用应根据实际消耗的人工、材料、机械组价，并考虑冬雨季施工增加费、夜间施工增加费、临时设施费、安全生产措施费、间接费、利润、税金等。

（2）工艺适用情况。试点项目选定的板框压滤机型号为环保600型，单台设备价格约180万元，因项目需要，实际脱水工期为75天，板框压滤机单台处理量为273m3/d，处理12万m3淤泥，24h作业，需6台板框压滤机。经设备摊销后脱水实际价格为154.19元/m3（不含场地建设）。

5.结语

本文主要通过对上述3种底泥脱水方法的分析，综合对比得出，直排式真空预压脱水价格最低，但其工期比较长；土工管袋脱水处理量大，无二次污染，但占地面积较大；板框压滤机脱水，技术较简单，施工工期与排泥场容量大小及投入的施工设备相关，且脱水成本较高。经过本次实例分析，在底泥脱水方法的选择上，应结合场地、工期、底泥含水率并综合预期处理效果、对周围环境影响和造价等因素来考虑，从中选出最佳方案。