河道治理工程底泥处理措施分析<br/>——以江海区麻园河为例

河道治理工程底泥处理措施分析
——以江海区麻园河为例

2024-01-08张洁华

海河水利 2023年12期

张洁华

（江门市江海区南冲水闸工程管理所，广东江门 529000）

1 麻园河概况

麻园河位于江门市江海区江南街道，是在江门市江门区中心城区内的河流，该河流从江门河旧三元水闸分出，向东南流经滘头、固步水闸、麻园村等地，最终注入龙溪湖。该河流是人们日常游玩、休闲的公共场所。但由于麻园河缺少维护管理，使得河道长期遭受来自两岸工业废水、企业生产垃圾、养殖户畜禽粪便以及生活污水、垃圾等污染，导致河道内的污染物随着泥沙沉积于水体底泥中。日积月累，大量的污染物破坏水体生态环境，导致水体自净能力下降，河水水质为地表水劣V 类。根据对麻园河现场勘察发现，河道、水面被污染物挤占，河道底泥含有大量有机质与重金属且淤积厚重，已严重影响到河道行洪排涝安全。若不及时进行清淤处置，势必会引发洪涝灾害。为了恢复麻园河泄洪能力与河道生态基底，提高河道水质，对麻园河全河段底泥进行处理已刻不容缓。

2 河道清淤方案比选

河道清淤方式主要分为直接挖运法和动态清淤法。直接挖运法包括排干直接挖运法、抓斗船开挖法；动态清淤法包括绞吸式挖泥船、射流式开挖船和潜水式开挖船等开挖方法。考虑到麻园河肩负着行洪排洪的重任，又流经城市核心区，两侧多为居民区，受涨、落潮的影响大，裸露在外的底泥所释放出的臭味对河道两岸人们居住环境产生极大的影响。因此，传统的排干清挖方法不具备现场施工条件。根据麻园河目前现状，结合工程施工特点，本次河道清淤方式主要选取抓斗挖泥船开挖法和绞吸式挖泥船开挖法2种方案进行比较分析。

2.1 抓斗挖泥船开挖法

抓斗挖泥船是内河、湖泊等疏浚工程常用的一种船舶。该种挖泥船主要是在抓斗挖泥船上设有可旋转的吊机，并在吊杆顶安装2个滑轮，使操控抓斗开、闭的2 根钢缆可以通过该滑轮与绞车连接[1]，再利用吊杆及钢索来悬挂泥斗，在抓斗本身重量的作用下，放入河底抓取淤泥；然后绞进闭斗缆，将抓斗起吊出水面，旋转吊机，使抓斗处于泥驳或卸泥区将淤泥卸掉，如此反复进行作业。

2.2 绞吸式挖泥船开挖法

绞吸式挖泥船是集开挖和输送为一体的清淤设备，是当前在河道清淤疏浚工程中运用较为广泛的一种船舶。其主要是通过操纵挖泥船前的绞刀对河床泥沙进行分割、搅开[2]；然后再利用船上的离心泵将绞刀挖掘到的淤泥吸入吸泥口，借助泥泵的泵力把泥浆输送到岸上干化固结工作站。该种挖泥船可以一次连续完成挖泥、运泥、卸泥等工作，是一种高效率、低成本的施工设备。与一般的纯吸式挖泥船相比，该种挖泥船主要依靠机械动力将河道淤泥切碎，使淤泥可以随着水流进入吸泥泵，这样不仅能增加泥浆浓度，还能加快工作进度。

2.3 比选结果分析

考虑到麻园河流经城市核心区，两侧多为居民区，在选择清淤方式时需从2 种清淤方案会对周围环境造成影响的大小、施工条件、底泥的清除力度以及淤泥运输等方面进行比选，结果详见表1。

表1 2种清淤方案比选

由表1 可知，绞吸式挖泥船在作业时清挖平整度好，作业效率高，底泥清除彻底，施工时对河道水质、周围环境影响比较小，能满足清淤河道施工现场的实际情况。因此，本工程推荐采用绞吸式挖泥船清淤方案。

3 河道底泥处理措施

3.1 底泥处理工艺比选

河道底泥在挖掘起来后，会被输送至固定场所脱水。目前，河道淤积底泥的处置方法有传统机械脱水法、自然脱水法、真空预压法、化学固化法、土工管袋法、机械脱水固结一体化法[3]等几种方法。一般地，不同性质的底泥与施工条件采用不同的处理处置方法。考虑到麻园河底泥有机质与重金属含量较高，为此，本方案选择传统机械脱水法、土工管袋法、机械脱水固结一体化法进行对比。

3.1.1 传统机械脱水法

在国外，机械脱水法是最为常见的一种淤泥脱水法，该种工艺虽然对含水率高的淤泥具有较好的处理效果，但同时具有脱水能耗比较高、脱水地点固定、运转操控过程复杂、一次性投资高、底泥处理处置体量较小等缺点，且经过脱水处理后的淤泥有时还需进行二次处理才能满足工程的要求。为此，该种淤泥脱水处理工艺无法满足大型清淤工程，只适合小量工程使用。

3.1.2 土工管袋法

土工管袋法是将河道底泥装入管袋内，底泥在管袋强大压力下，淤泥中的水分可以快速排出，固体颗粒留于袋中。该种脱水方法具有强度高、抗紫外线性能和过滤性能好的特点。为此，在处理河道底泥时采用土工管袋法，可实现原位脱水，减少底泥体积和含水率，方便后续的资源化利用。目前，该种脱水法分为充填、脱水、固结3个步骤，具体内容如下。

（1）充填。该步骤是把河道底泥装入管袋内，为了能够快速脱水，可在管袋内投加聚合体絮凝剂，以促进微小颗粒固结。

（2）脱水。该步骤是将未受到污染的水从袋中排出，其工作原理主要是利用管袋内的过滤结构和袋内液体压力[4]，将淤泥中的水排出管袋外，超过99%的污泥存留在管袋内，脱水效果低。采用该脱水方法，还需要在场地四周修建施工便道和排水沟，这也使得该种脱水方法投入金额高，且脱水效果比传统的机械脱水法低，难以满足工程需要。

（3）固结。该步骤主要是将装满管袋的固体颗粒拉运到垃圾填埋场进行丢弃。该种方法操纵简单、脱水效率高、运送较为方便，具有很大的经济效益、环境效益。但是，该方法脱水所需时间较长，而且施工现场占地面积较大，在一定程度上制约了其应用。

3.1.3 机械脱水固结一体化法

机械脱水固结一体化法是一种具备清淤与脱水的脱水装置，其主要是将移动式脱水站与淤泥接驳管相连，从而完成淤泥输送与干泥的输出整个流程[5]。该工艺流程首先是绞吸船把吸入的淤泥通过管道泵送至岸上移动式淤泥脱水设备，然后对这些淤泥进行分离，并将分离出来的砂石、垃圾以及经脱水后干泥输送至运泥车，再由运泥车将脱水后干泥运往指定地点进行后续处理。在淤泥脱水过程中，分离出来的水经过处理，当达到排放标准后回用于稀释药剂和冲洗设备，其余未达标的排入河道。该种脱水工艺可以满足不同处置要求，且脱水设备占地面积小、连续作业效率高、功耗低、加药量少、运输成本低，是一套完整优异的河道清淤及淤泥处理处置的技术。为此，在进行淤泥脱水时，采用该脱水工艺，不用反复翻搅和自然晒干，固化效果好、散发出的异味小，固化脱水后的泥饼稳定性、强度以及防渗性能均非常好。

3.1.4 比选结果

在对上述3 种淤泥处理工艺分析后，再从几种工艺的脱水效果、运行费用、设备投资以及现场的实际情况等方面综合比较，结果详见表2。

表2 3种淤泥处理工艺比较

考虑到绞吸式挖泥船清挖出的底泥含水率比较高并不利于后期的运输，加上麻园河施工现场没有可以放置底泥的地方，为此，河道底泥处理处置应选择占地小、能够连续操作运行、快速固结的一体式工作站[6]。由表2可知，机械脱水固结一体化工艺底泥处理效率更高、设备操作灵活、没有空间限制，完全满足麻园河淤泥处理要求。麻园河通过采用机械脱水固结一体化工艺处理河道底泥，可使河道底泥减量化50%～75%。

3.2 河道底泥处理流程

结合麻园河实际情况选定机械脱水固结一体化工艺后，便按照淤泥处理流程开始施工，该流程主要包括底泥分拣、底泥机械压滤以及底泥固化外运等步骤，具体处理流程如图1所示。

图1 麻园河底泥处理流程

在进行淤泥脱水时，采用该脱水工艺，无需长时间搅拌和晾晒，固化稳定性良好，臭气挥发小；施工设备维护简易，处理工艺成熟且易于控制；固化脱水后的泥饼稳定性、强度以及防渗性能均非常好。

3.2.1 底泥分拣

由于麻园河疏浚底泥中含有大量的石块、垃圾、布条以及树枝等杂质，如不进行分离，不仅会损坏设备，还会造成后续的工序无法进行。因此，在淤泥进行处理之前，先对淤泥进行筛分，使淤泥中的漂浮物、垃圾、石块等杂质与泥浆分离；经格栅除渣后，再通过振筛机进行淤泥细筛，使淤泥中超过2 mm 粗颗粒（含水率约60%）排入储泥池；而细颗粒（含水率90%以上）则随着泥浆进入分离器，在分离器离心作用下与泥浆分离并排入初沉池，其工艺流程如图2所示。

图2 淤泥筛分工艺流程

3.2.2 底泥机械压滤

在完成淤泥分拣后，还需要将分离后的泥浆输送至压滤机进行泥水分离，并将分离出的细颗粒压制成泥饼，具体流程如下：①淤泥调理：淤泥经过筛分后，还需将沉淀的淤泥泵入调理池，并加入淤泥固化剂以及重金属稳定剂充分搅拌均匀，使淤泥的泥质得到改善，提高其疏水性能，以有效钝化淤泥中的重金属。②淤泥机械脱水：经过调理后的淤泥（含水率约85%），通过进料泵泵入板框压滤机内进行压榨，使淤泥中的水分流出，从而形成尾水。③固化土外运：经过上述2 个步骤处理后会形成胶塑状的泥饼，其含水率约55%。经堆放2～3 d 后，其含水率可降低至40%以下，此时便可将固化土外运处置。

3.2.3 尾水处理

考虑到泥水分离过程中所产生的尾水带有较强的碱性且pH 值较高，如不经过处理直接排放，将会对河道水环境与水质造成不良影响。为此，依据《污水综合排放标准》（GB8978-1996）相关规定，需对尾水进行处理。根据尾水实际情况，本次尾水处理先采用酸碱中和法，该方法主要是往尾水池投加酸性物质处理碱性废水，让两者中和，加酸量根据尾水出水的实际pH值确定，使尾水池尾水的pH值降低到6～8。考虑到碱性废水中往往含有较多的悬浮物质，为此，经过酸碱平衡后的尾水还需采用一体化尾水处理设备进行絮凝及过滤；然后再按4 次/h 的频率进行取样检测，经检测达到排放标准的尾水方可排放。