河道底泥环保疏浚方式及处理方案研究

２０１８．１２科学技术创新一９５一　河道底泥环保疏浚方式及处理方案研究　余灿　（中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州贵阳５５００８１）　摘要：随着城市发展及国家对生态环境的重视，河道底泥环保疏浚作为水环境综合治理中的重要一环，越来越受到重视。通　过对某城市河道底泥污染特征的分析，重点对各河道底泥环保疏浚方式及处理方案进行研究，得出适应各河道特性的底泥疏浚　及处理方式。以期为后续施工提供技术支撑。　关键词：底泥；环保疏浚；底泥处理　中图分类号：Ｔｖ６８　１工程概述　文献标识码：Ａ　文章编号：２０９６－４３９０（２０１８）１２—００９５—０２　绞吸式挖泥船清淤主要是利用绞刀绞松河底淤泥，与水混　某城市地处长三角、珠三角腹地，市内水系发达。近年来，由　合成泥浆，经过吸泥管吸入泵体并经过排泥管送至排泥区。目　于城市人口的日益增加、城区范围的逐步扩大及城市经济的迅　前国内已在绞吸船的基础上开发各类小型环保绞吸船，其原理　猛发展。城区水体水质持续恶化，现状水质为Ｖ类或劣Ｖ类居　基本一致，但在绞吸船的基础上有所改良，采用新型环保绞吸式　多。为全面改善城区水环境质量，拟进行综合性的水环境治理　铰刀，绞刀臂通过液压动力可以上下左右移动，实现河底封闭式　工作，其中，底泥的环保疏浚及处理为消除河道内源污染、进而　低扰动清淤，扰动后的淤泥立刻被吸淤泵吸走，适用于水面狭　窄、水深较浅的河流湖泊清淤。　改善水体质量的重要一环。　耙吸式挖泥船清淤主要是利用一种装备有耙头挖掘机具和　装仓式挖船进行清淤，挖泥时，将耙　针对城区工程范围内的４条河道及一条景观渠，进行底泥　水力吸泥装置的大型自航、的取样检测工作。每个河道对测设点底泥采用开启式柱状取泥　吸管放下河底，利用泥浆泵的真空作用，通过耙头和吸泥管将河　器进行钻孔取样，根据取芯泥样，黑臭底泥与污染较轻的土样之　底淤泥浆泵送到挖泥船的泥仓中。适用于航道较深、无掩护、狭　间有明显的颜色分界线，黑臭底泥的厚度在０．６ｍ以内。根据底　长的沿海进港航道的开挖和维护，开挖淤泥时效率最高。抓斗　泥检测结果，采用综合污染指数评价法对河道底泥营养盐污染　式挖泥船运用钢缆上的抓斗，依靠其重力作用，通过插入泥层和　现状进行评价，采用潜在生态风险指数法评估底泥重金属污染　闭合抓斗来挖掘和抓取泥砂，然后回旋到预定位置将泥砂卸入　情况。评价结果显示，河道及景观渠中营养盐主要污染因子为　泥舱或泥驳中，如此反复进行。　抓斗式挖泥船开挖泥层厚度大，基本保持淤泥原状含水率　ＴＮ和１Ｐ，为重度或中度污染；底泥重金属污染评价结果为低风　险，重金属污染程度较轻。为消除河道内源污染，清除重度及中　不变，但其开挖深度不易控制，不适宜于开挖浅层淤泥，易产生　在以水质改善为目标的清淤工程中往　度营养盐污染层，４条河道总环保疏浚量为２４．８万ｍ　，景观渠　浮泥遗漏、强烈扰动淤泥，　为７．０万ｍ　。在底泥污染特性及环保疏浚范围确定的情况下，如　往无法达到原有目的。何结合各河道特点、周边环境确定合适的底泥疏浚及处理方式，　３－３环保疏浚方式比选　结合各治理河段特点，分别确定河道及景观渠底泥疏浚方　成为底泥环保疏浚需要解决的首要问题。本文结合河道及景观　２河道底泥污染特性　渠的特点，对干式清淤、湿式清淤及底泥处理方式进行了分析比　式。各河道水深较浅，枯期流量较小，需清淤河段周边多为未开　无大型居民集中居住点，采用干式挖掘机清淤为主、人　较，以期为后续施工、消除河道内源污染提供最优的解决方案。　发地块，３环保疏浚方式选择　３．１干法清淤　工清淤为辅的底泥清淤方式，保持底泥原状含水率，减小底泥处　理厂规模；景观渠周边多为居民集中住宅及城市主干道，为避免　道路通行造成的环境污染，采用小型绞吸　干法清淤主要指通过设置临时围堰将水抽排后进行干地清　干式施工对周边住宅、淤，清淤机械以挖掘机、水力冲挖为主。挖掘机干式清淤主要适　式挖泥船进行底泥清淤，提高底泥清淤效率，缩短底泥清淤时　　用于季节性河流、非主河道及短时间内能完成疏浚的小型河道，　间。４底泥处理方式选择　在清淤河道的河床裸露区域直接开挖，或在水下区域修筑施工　围堰隔断来水，排水后采用挖掘机分区、分块清淤。挖掘机开挖　４．１常用底泥处理方式　底泥处理主要遵循四个原则：减量化、稳定化、无害化及资　具有方便、灵活、适应能力强等特点，施工技术要求较低，不增加　真空预压、　底泥含水率，但其受天气影响较大。水力冲挖采用水力冲挖机　源化，根据处理方法可分为自然干化、土工管袋脱水、组的高压水枪冲刷淤泥，将淤泥扰动为泥浆，由泥泵吸取通过　搅拌固化、机械脱水及热处理法等。自然干化法是指通过蒸发　管道输送至岸边的堆场或集浆池。水力冲挖施工简单，施工成　去除淤泥中大部分水分，并加入适量添加剂进行处理。淤泥吹　表面固结，但淤泥在自然干化的几年、　本低，但其增加了底泥含水率，从而导致后续底泥处理成本增　填上岸后，等其自然干化、甚至几十年中，虽表面固结，但其内部实际仍为流质状淤泥。土　加，施工多集中于枯期。　工管袋脱水发是从底泥自然干化演变过来的一种方法，利用土　３．２水下清淤　带水清淤一般指将清淤机具装备在船上，由船作为施工平　工管袋等径孔径具有的过滤功能，通过添加净水药剂促进泥和　水渗出管袋外，淤泥留存在管袋内。由于底泥渗透系数　台在水面上操作清淤设备的一种清淤方式，底泥一般通过管道　水分离，土工管袋法脱水工期较长，适用于气候干燥、无工期及占地　输送至岸上堆场中，具体形式包括绞吸式挖泥船、耙吸式挖泥　低，船、抓斗式挖泥船等。　要求、周边环境卫生条件允许的地区。真空预压法是通过覆盖　一９６～科学技术创新２０１８．１２　于地面的密封膜下抽真空，使膜内外形成气压差，从而使底泥　防渗漏结构层及排水系统，并连接至污水处理设备。收集的污　层产生固结压力，即在总应力不变的情况下，通过减小孔隙水　水需经过处理，达Ｎ－－－级排放标准。－　ｂ．机械脱水方案布置　压力来增加有效应力的脱水方法，可有效缩短底泥固结周期，　机械脱水采用板框压滤机，脱水效率较高，是目前最为成熟　固结处理后承载力较高，但其容易二次泥化。搅拌固化法是指　在河道清淤底泥中加入固化剂，搅拌均匀，待充分固化后，底泥　的脱水设备。结合工程布置，在九龙湖污水处理厂布置底泥处　处理规模为２０００ｍ３／ｄ（水下方）。　含水率降低，强度变高，处理成本较低。固化后的淤泥需养护处　理厂一座，理，周期较长。淤泥机械脱水法主要是通过改善淤泥的透水性，　清淤底泥通过汽车运输至集中式底泥处理厂，通过预处理系统　分类　采用专用压滤脱水机对淤泥实施高压作用，促使淤泥中的泥质　调理改性系统一脱水固结系统，逐步实现泥浆垃圾分拣、一和水质迅速分离，从而实现淤泥脱水干化。经脱水后的泥饼含　处理；淤泥泥浆经过浓缩减量、调理改性和板框压滤机深度脱　水量可控制在３０％～６０％之间，脱水效率较高，相对环保，泥饼无　水，形成含水率小于４０％的硬塑状泥饼，静置稳定后可作为园　需养护，可直接资源化利用，但其脱水固化单价较高。泥焚烧是　林绿化土或工程回填土，实现资源再利用；余水经处理后达到　　种常见的处置方法，它可以破坏全部有机物，杀死病原体，并　二级排放标准。ｃ．最大限度的减少淤泥体积，可用来烧制砖瓦或陶粒及焚烧发　方案比较　一电，但其设备昂贵、处理量有限，需额外消耗大量辅助燃料，难以　为国内市场所接受，且不完全燃烧带来　的二次污染问题也难以解决。　４．２底泥处理方式比选　结合底泥污染物特征因子及清淤疏　浚方式，对底泥处理方式进行综合分析　选择，主要从以下几方面进行考虑：　ａ．底泥清淤总量为３１．８万ｍ。，其中　２２．８万ｍ　（占总清淤量的７２％）清淤底泥　所在河段位于新开发地段，周边多为已　建或在建的居民小区，若底泥处理采用　土工管袋脱水及机械脱水两方案对比分析见表１。　表１方案对比分析表　就地自然干化、土工管袋或搅拌固化，对　周边环境干扰较大；若集中运输至城市　外围进行处理，底泥运输费用大幅增加，　单位底泥处理成本过高；　ｂ．底泥主要污染因子为营养盐污　染，无重金属及有毒有害有机物污染，在　保证底泥脱水效率、脱水泥饼不二次泥　通过两方案分析比较，从工程投资方面分析，土工管袋脱水　化的前提下，底泥中的营养盐成分对底泥的资源化利用具有较　方案较机械脱水方案投资少１２３４万元；但从底泥脱水率、资源　大的优势，特别是作为园林绿化土，因此，形成泥饼的含水率、　再利用及环保因素来看，机械脱水方案均较优，特别从环保方　是否能直接进行资源化利用在底泥处理方式的选择上显得尤　面考虑，土工管袋脱水方案中污泥露天放置，对周边环境影响　为重要，对比分析，机械脱水形成泥饼含水率较低，无需养护，　较大。综合分析，确定底泥处理采用机械脱水方案，板框压滤机　可直接资源化利用，具有较大优势；　压滤脱水。　５结论　Ｏ．结合底泥清淤方式分析，工程底泥清淤采用干式挖掘　机、小型绞吸式挖泥船两种清淤方式，两者含水率相差较大，对　针对河道底泥环保疏浚的问题，本文通过对环保疏浚方式、　底泥处理方式的适应性提出更高的要求，若采用机械脱水，可　底泥处理方式的比选，特别是土工管道脱水和机械脱水的经济　在脱水工序前设置调节池，综合调节两者之间的含水率差别，　技术比较，推荐采用河道干式挖掘机清淤＋景观渠小型绞吸式　且脱水机械对底泥含水率的适应性更强，形成泥饼的含水率更　挖泥船清淤＋板框压滤机压滤脱水的底泥疏浚及处理方式，最　稳定，处理效果更好。　终形成泥饼外运，有效减少河道内源污染对水质的负面影响，　综合以上几点分析，本阶段推荐采用机械脱水对底泥进行　确保水质达标。　处理，考虑到工程投资方面的影响，选择相对于自然干化处理　参考文献　效果较好、对周边污染较小的土工管袋脱水方式进行具体的经　［１】彭旭更，胡保安．面向污染水体的底泥环保疏浚技术与资源化　济技术比较，具体如下：　利用［Ｊ１．水资源与水工程学报，２００９，２０（６）．　ａ．土工管袋脱水方案布置　［２】张丹，张勇．河道底泥环保疏浚研究进展［Ｊ１．净水技术，　根据现场情况，清淤河段多位于城区，周边为居民集中居住　２０１　１，３０（１）．　地，从环保角度考虑，将清淤底泥统一运送至堆场进行装袋，并　［３］颜昌宙，范成新．湖泊底泥环保疏浚技术研究展望ｆＪ］．环境污　添加絮凝剂进行土工管袋充填，脱水后的底泥外运至弃渣场。　染与防治．２００４。２６（３）．　土工管袋堆场设置点远离城区，距清淤河段平均运距９ｋｍ。场地　平面尺寸为３００ｍＸ　２５０ｍ（长×宽），盆型结构，在堆场底部设置