疏浚底泥资源化利用前景分析

蒋 益，庄 杨，徐焯俊，谈新锋

（1.常州市城市防洪工程管理处,江苏 常州 213165；2.江苏大禹水务有限公司,江苏 常州 213165）

0 引言

老运河（京杭大运河常州段）,是江南运河最古老的河段之一。历经多代及当代的开挖拓宽、改线,当下已形成“一河四支,四河并城”的独特水系格局。运河西起武进区奔牛镇与丹阳市吕城镇交界处,东至武进区横林镇与无锡交界处,长44.7 km,其中市区段长23.8 km。沿河工业和生活污水常年排入运河,污染了水环境,各种重金属和有害化合物也在河道底泥中不断富集,是水体黑臭的元凶之一。长年累月的集聚效应导致河道底泥影响河道过流能力,汛期会直接威胁到沿岸居民生命财产安全,管理单位需不时组织实施河道疏浚。但疏浚工程之后如何消纳淤泥是长期存在的难题,付费堆放是常见的处理方式,可是底泥异味以及污染物超标等情况常影响到堆填区附近居民的正常生活,科学规划底泥资源化利用方向,加强底泥利用力度,可以有效解决这一难题。

国内外学者们为此做了大量的研究工作,目前已应用到土地利用、建筑材料、填方材料等多个方面[1],这不仅可以解决疏浚底泥安置问题,减少环境的污染,还会产生一定的经济、社会、生态效益,向实现社会的可持续发展迈出了坚实的一步。但疏浚底泥中含有各种重金属和有害化合物,在加以利用前需根据底泥成分检测结果,分析、控制利用方向,选用合适的固化方式,降低利用成本。

1 底泥检测

本次试验在老运河位于常州市远东煤炭公司东南侧河道至中国华电戚墅堰发电有限公司西南侧河道的区间范围内设置河道底泥检测点,对全长约25 km的流道进行了等间距的底泥采样检测,25 个测点都涉及的检测因子有：pH、镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍、锰、钴、硒、钒、锑、铊、钼16 项。其中4 号、9 号、14 号、20 号、24 号5 个测点进行全因子检测,增加有机质、氨氮、有效磷、苯并（a）芘、总石油烃、矿物油等项目。

图1 测点分布图

2 底泥分析

根据以往清淤经验,常州地区疏浚底泥垃圾含量约占边坡淤泥层的14%,建筑垃圾为主；河底淤泥层杂物以生活垃圾、杂物为主,占比约为5%,现阶段通过吹泥可进行垃圾有效分离,这种程度的底泥垃圾占比对资源化利用前景没有直接影响。淤泥利用的重中之重在于确定其资源化利用方向时的技术控制,需对底泥中有毒、有害的成分进行检测分析,检测结果的评价标准主要参考《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618-2018）和《土壤环境质量 建筑用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 36600-2018）,这两种标准中不涉及的检测因子则参考《绿化种植土壤》（GJ/T 340-2016）和《上海市场地土壤环境健康风险评估筛选值（试行）》。

2.1 重金属与无机物分布情况与浓度分析

底泥分析报告检测数据显示：老运河干流表层混合泥样中,重金属和无机物的浓度从低到高依次是铊、钼、汞、锑、镉、硒、砷、钴、钒、铅、鎳、铜、铬、锌、锰,按浓度排列绘制图2。

图2 重金属浓度走势图

由图2 可知,在该测段不同种类重金属和无机物浓度相差很大,同种元素则沿线呈多锋分布,上下游河段含量无明显的变化趋势,不同于其他重金属,无机物硒含量较为稳定,不存在明显的锋面；部分重金属浓度走势一致,但是就整体而言不存在明显的分界点；相较之下,8 号、23 号、25 号测点附近处多种元素浓度处在波峰,4 号、17 号、18 号、19 号、20 号测点则浓度处于低点。

同时,底泥检测结果显示：25 个测点pH值取值范围是[7.2,8],小于7.5 的数量占8 个,其余均大于等于7.5。根据本文选用的农业用地规范,底泥中重金属含量都低于农用地土壤污染风险的筛选值；满足绿化种植Ⅱ土壤重金属含量的技术要求,部分测点甚至满足绿化种植Ⅰ级土的要求。但是该测段底泥因铬浓度普遍较高,对照建设用地土壤污染风险管控规范,仅满足第二类管制用地要求。

2.2 化合物分析

全因子检测点主要检测：挥发性有机物、半挥发性有机物、农药类、总石油烃浓度检测结果均低于标准限值,其中,甲苯浓度低于0.35 mg/kg；菲、荧蒽浓度低于0.3 mg/kg；芘、䓛、苯并（b）荧蒽浓度低于0.2 mg/kg；苯酚、2-甲基萘、苯并（a）蒽、苯并（a）芘,浓度稳定在0.1 mg/kg左右；总石油烃的捡出成份主要为C10-C14、C15-C28、C29-C40,其含量分别处于≤10 mg/kg、68 mg/kg~226 mg/kg、85 mg/kg~232 mg/kg,且各项化合物浓度除C15-C28、C29-C40之外,不同测点之间浓度差别不大,参照《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 36600-2018）中建设用地土壤污染风险的筛选值和管制值,5个测点所取样品中化合物浓度均能满足建设用地第一类用地要求。由此判定,各项化合物浓度在选取该流段底泥资源化利用方向,以及固化脱水方式中不起决定性作用。

3 底泥资源化利用前景与固化处理技术

为加速底泥资源化利用进程,采用统一规划的思路,就各断面的检测结果而言,样品中重金属、无机物、挥发性有机物、半挥发性有机物、农药类、总石油烃含量均能满足《绿化种植土壤》（GJ/T 340-2016）II级标准要求,和建设用地土壤污染风险管控标准第二类管制用地要求。综合考据底泥转换为绿化种植土壤后,植株可以通过富集作用吸收底泥中的重金属物质,如镉、铅等,能有效修复底泥土壤,降低重金属扩散风险,同时植株可以从底泥中获取部分生长所需营养元素,降低人工肥的需求和经济投入,由此产生生态、环境、经济等多方效益,而且将底泥用于绿化种植还能避开人类食物链,降低各类风险。由此,本文认为该流段底泥资源化利用方向与绿化种植的契合度更高[2]。

在底泥投用前,要对其进行脱水固化,常见的固化方式主要分物理、化学、高温处理三个方向[3],其中物理固化最为简便,投入低,但对固化过程的占地面积需求较高；化学固化处理技术可以短时间内有效降低淤泥含水率,多用于填海等大型工程；高温固化处理技术对设备、技术要求较高,常用于污染物含量严重超标的疏浚底泥清洁处理,使用频率不高。在实际应用中要综合考虑疏浚底泥的体量、重金属、化合物浓度、含水率、资源化利用方向等多个方面因素,选用合适的固化方式。

对于准备利用与绿化种植的底泥,可以采用物理固化处理,这种方法既便于控制含水率变化,又可以降低固化成本。鉴于底泥中含有重金属,为降低重金属活性,避免重金属的扩散,减少底泥毒性,同时为了方便运输和提高固化处理效率,建议采用物理固化方式中的土工袋处理工艺或者机械脱水法。

4 结语

疏浚工程需要以确保河道的防洪承涝能力为出发点,同时兼顾消除现状底泥污染,避免底泥对河道的二次污染,统筹考虑通航要求、景观生态等因素。

（1）底泥检测数据显示：疏浚河段底泥中的污染物基本都呈现表层低、中层高、原状土层最低的分布特点,建议在疏浚时考虑合适的疏浚深度,尽可能将污染物含量高的底泥移除,避免污染物暴露于水体,影响河水水质。在技术能够完成的范围内,尽可能分批次清淤,将不同深度的淤泥分批移除,方便后期资源化利用,同时降低重金属扩散风险。

（2）结合多地疏浚资料,除个别重污染河段外,拟疏浚河流只要不低于Ⅴ类水标准,绝大多数底泥都能满足《绿化种植土壤》（GJ/T 340-2016）中对绿化种植用地Ⅲ级土壤的技术要求（pH值大于7.5）,由此建议疏浚底泥经过简单的分析检测后,在考虑资源化利用方向时可以侧重于还林利用。

（3）河道底泥检测结果不但可以用于自身资源化利用规划,还可以作为沿岸企业排污管理的依据。不同管理部门之间可以加强联动合作,河道管理、防洪管理部门在清淤工程中如果发现某种重金属超高的流段,在排除污染物长期沉积作用的情况下,应该及时向环保部门反应情况,加强沿岸企业污水针对性检测,及时发现超标排放情况,协同做好社会管理工作。