东引运河流域河道生态清淤及淤泥处理技术探讨

韦敬民 广东东水工程项目管理有限公司

1.引言

城镇化的迅速发展，建筑物的不断建设和施工，人口密度显著增加，雨水、污水的排水管在施工时，存在的混接、错接等现象以及污水散排或者发生显著溢流等情况，均导致河道发生严重污染[1]，并且污染程度已经超过河道自身生态系统的自净能力，进而引发河道的水出现不同程度的黑臭。除此之外，河道宽度相对较小，水流较为缓慢[2]，致使河道内形成较为严重的淤泥沉淀和淤积，降低河道的生态环境，对于河道周围的居住环境、居民生活质量均会造成影响。因此，需对河道进行清淤处理，恢复河道生态环境[3]。在进行河道生态清淤时，清除淤泥的处理也尤为重要，需根据淤泥的性质、用途等选择科学合理的淤泥处理技术。淤泥处理指的是对污泌泥进行处理、固话、稳定、干化或者焚烧等，常用的处理方法包含淤泥消化、好氧消化、厌氧消化、高温消化、淤泥浓缩、淤泥压缩等，可结合实际应用情况，选择合理的淤泥处理方法[4]。文中以东引运河为例，对其河道清淤以及淤泥处理技术展开相关研究和分析，探讨该河道的清淤方法以及淤泥处理技术的效果，为河道的生态管理提供相关参考。

2.河道生态清淤及淤泥处理技术

2.1 工程概况

东引运河位于东莞市，是该市水利建设史上规模最大的一个水利工程，同时也是长度最长的一条运河，整体以接近“C”的形状环绕全市，汇水面积占据该城市整体面积的三分之二，沿河经历15个镇街。该工程概况如图1所示。

图1 东引运河工程分布概况

该运河的水环境质量较差，水生态受损严重，导致环境隐患越来越严重，水质污染严重，整体呈现劣V类，并且已经发生黑臭现象，和城市的生态发展规划呈现对立状态。该城市也针对河道问题展开相关治理，但是由于治理措施没有完整的体系，导致治理效果较差[5]，无法达到预期目标。近几年，该市政府全面推进内河道生态环境治理，对河道进行生态清淤，恢复水生态环境，提升河道内水体的自净能力。

本文在进行该运河河道清淤时，以其中一个标段为例，展开相关研究和分析。该标段内共存在支流河涌82条，清淤的总长度为135.52km，共涉及7个镇街。

2.2 东引运河流域河道淤泥特征

在进行东引运河流域河道生态清淤以及淤泥处理前，需分析该河道的淤泥特征，因此，对该河道内的淤泥进行采样，该采样共选择河道的上、中、下游处25个监测剖面完成，各个剖面的淤泥厚度情况如表1所示。由于篇幅限制，仅呈现其中10个剖面的结果。

表1 各个剖面的淤泥厚度情况

分析采样淤泥的相关特征：

（1）淤泥的物理性质：其含水量在50%～120%之间，整体呈现流动性，并且部分河底淤泥呈现絮状浮泥。其组成部分主要为颗粒状，颗粒的含量超过50%，最高达到60%左右；除颗粒外，淤泥中还含有粘粒，其含量在28%～38%之间，属于高液限黏土。

颗粒状淤泥土的粒径大小对其自身的特性存在直接影响，其曲率系数c＇和不均匀系数η的计算公式分别为：

式中：da表示颗粒含量为30%的淤泥土；ds表示有效粒径；db表示限制粒径。

基于上述性质分析可知：由于淤泥的含水量以及粘粒含量较高，因此，导致渗透系数较低，因此导致河道底部淤泥沉淀，排水极为困难[6]。并且可依据上述计算公式，分析淤泥和沉积水流以及导致沉积的物质来源。为淤泥变化规律的分析提供可靠依据，相关管理部门可依据该结果制定河道清淤的管理方案。

（2）有机污染情况：经采样测定后得出，该河道内干流的有机质含量最高为19%左右，寒溪水泥有机质含量最高为14%左右，因此，该河道的有机污染严重；并且有机物在水中会发生降解，在该过程中，会极大程度消耗水中的溶解氧，降低水质量。

（3）重金属污染情况：经采样测定后得出，该河道淤泥存在严重的重金属污染，采样的25个监测断面中，污染严重的断面数量为21个，中度污染数量为4个。经测定分析后，确定存在超标重金属的污染物主要为铜、锌、镉等，各个重金属的含量结果如表2所示。因此，在进行清淤后，对于清除淤泥的堆放和处置过程中，需有效处理这些重金属的释放，防止发生二次污染。

表2 重金属含量结果

2.3 东引运河流域河道生态清淤以及淤泥处理

2.3.1 生态清淤措施

在清淤疏浚工程中，需以河道的环境情况、污染和污泌程度以及淤泥特性，进行相关清淤处理措施的选择；并且在选择过程中[7]，还需结合清淤所需的成本等因素，确定最终的清淤措施以及淤泥的处理技术，在保证最佳综合效益、节能、周边影响最小的基础上，实现生态清淤目的[8]。基于此，本文在进行东引运河流域河道生态清淤时，结合东引运河流域河道的水环境情况特征，在进行清淤时，主要使用机械脱水固结一体化措施完成，以此达到清淤的稳定化、减量化以及无害化。其主要从两个方向进行，分别为明渠清淤和暗渠清淤，详细情况如下所述：

1）明渠清淤措施。

①明渠清淤施工流程：

a：准备→接驳管线→水上挖掘机开挖集淤→清淤高程控制→分段验收。

b：准备→平面位置斗位划分→小型挖掘机分层分条开挖→长臂挖掘机挖装→自卸车运输→清淤高程控制→分段验收。

c：准备→施工围堰→上游来水抽排至下游（或河道一侧过流）→围堰内抽水→机械清淤（密封罐车运输）→人工辅助清淤（密封罐车运输）→清淤高程控制→分段验收。

②机械清淤：待围堰内水位降低到适宜施工的水位后，采用挖掘机进行清淤，将淤泥统一收集到装运点，采用长臂挖机将淤泥直接装至密封罐车装载运至底泥处理厂进行处理。

③人工辅助清淤：对于河床底部20cm范围、边角机械开挖不到位和含水量较大的淤泥采用人工清淤，人工清淤方法主要是利用移动式吸泥泵抽出底泥直接抽进密封罐车运至底泥处理厂进行处理。

④清淤高程控制：现场施工测量放线，对河道清淤范围及深度进行核对，避免错漏。

2）暗渠清淤方案。暗渠清淤前先对暗渠开孔进行通风、照明，通风过后需进行气体检测，气体检测合格后进行暗涵清淤作业。进入暗渠的作业人员需佩戴合格有效的安全防护措施。暗渠清淤采用吸污车吸淤，在人工配合高压水枪进行清淤，清理出来后的淤泥由吸污车和自卸汽车运送至固化场进行固化处理。

2.3.2 淤泥固结处理技术

文中是以机械脱水固结一体化措施完成河道的生态清淤以及淤泥处理，在进行固结处理过程中，文中结合淤泥的特性情况以及淤泥的用途，选择不同的技术完成淤泥处理。但是由于清除的淤泥中含泥量相对较高，为实现资源的再利用，文中主要采用淤泥的钝化处理、固化处理、工业化利用处理措施完成。每种处理技术详情如下：

1）钝化处理：由于淤泥中含有重金属污染，如果直接将清除的淤泥进行堆放，则会发生重金属的二次污染，因此，本文为保证淤泥的有效处理，先对淤泥进行钝化处理。该处理的原理是以淤泥中的各种重金属的活跃程度为依据，选择相应的化学试剂，将其加入淤泥中；通过该试剂实现重金属状态的稳定处理，以此实现重金属活跃度的控制，使重金属转变成非污染物。

2）固化处理：文中在进行河道淤泥清除过程中，为实现淤泥的二次利用，文中对清除的淤泥进行固化处理。该处理主要经过沉淀浓缩处理后，加入添加剂对其固化性能进行优化，再将其置于改性储泥池中，对于你进行进一步脱水处理，使淤泥的含水率低于40%。在固化过程中，需按照表3的固化标准完成。

表3 固化标准详情

3）淤泥的工业化利用处理：淤泥的工业化处理是实现淤泥资源再利用，以此可降低淤泥的运输成本，并提升经济效益。因此，可将淤泥作为工业化使用。该处理方式主要是采用高温加热的方式对淤泥进行处理，并且进行烧结后，变成建筑材料。在进行资源利用时，需依据淤泥资源的质量情况，最终确定淤泥的使用途径，其详情如表4所示。

表4 淤泥资源利用标准

通过上述步骤即可完成淤泥处理，在降低淤泥污染的基础上，实现经济效益最大化。

4.结论

东引运河作为东莞市最大的运河，对其进行有效的生态清淤处理，提升其水生态质量以及河道周围居民的生活质量。在对其进行治理过程中，文中结合该河道的实际情况以及污染特性，采用了科学合理的治理方法，能够更好的保证治理效果。随着治理工作的推进，该城市的相关部门，应加强治理后河道的管理，完善其相关的管理体系，实现治理后的全方面保护。