河道污染底泥規(guī)范化處置淺析摘要：在河道疏浚過程中，由于對河道底泥進(jìn)行擾動,底泥中的污染物會釋放到河水中，造成二次污染,底泥輸送過程中,如果不注重管理，會造成底泥流失.重新污染水體和土壤．底泥脫水過程中，如果不對滲濾水進(jìn)行處理，滲濾水會進(jìn)入水體和土壤，污染自然水體和地下水。本文以竹皮河水生態(tài)修復(fù)工程中江山大壩至夏家灣滾水壩段淤泥治理為例，與同行交流學(xué)習(xí)。前言：由于竹皮河屬季節(jié)性雨源河流，自然徑流量極小。竹皮河經(jīng)多年累積效應(yīng)，淤積嚴(yán)重，同時水體交換緩慢，河道自凈能力差，河道來水量少且豐枯不均，面源污染，底泥中氮、磷含量超標(biāo)，有機污染物等含量較高，底泥釋放的污染物成為竹皮河水質(zhì)的主要污染來源之一，使得竹皮河水質(zhì)無法達(dá)標(biāo)，水污染嚴(yán)重，水生動植物匱乏，水生態(tài)環(huán)境惡劣。1工程布置本次竹皮河夏家灣至江山電站河道污染底泥規(guī)范化處置及河流緩沖帶生態(tài)修復(fù)工程治理段范圍為夏家灣滾水壩~江山水庫大壩，總長度2.4km。主要建設(shè)內(nèi)容有淤泥固化處理工程、固化土堆放場建設(shè)工程、河流緩沖帶生態(tài)修復(fù)工程等。本工程根據(jù)工程布置原則及工程實際情況對堆場進(jìn)行了布置，并對堆場的容量、面積、匯水面積等特性進(jìn)行了量測、估算。選擇集中堆場4處，占地約6.75hm2，堆場在施工期可兼做淤泥固化處理場地。四個堆場布置情況如下：（1）1#堆放場位于河道K0+400南側(cè)，現(xiàn)狀高程約為62m左右，堆場位于河道防洪水位以上，本工程在堆放場臨河側(cè)設(shè)置擋土墻；（2）2#堆放場位于河道K0+900南側(cè)，現(xiàn)狀高程約為65m左右，堆放場南側(cè)為陽光一路，堆場位于河道防洪水位以上，本工程在堆放場臨河側(cè)設(shè)置擋土墻；（3）3#堆放場位于河道K1+300西側(cè)，堆放場西側(cè)為207國道復(fù)線，且堆放場與207國道之間設(shè)有原207國道的擋土墻，擋墻穩(wěn)定性可靠。堆場位于河道防洪水位以上，且臨河側(cè)設(shè)置了擋土墻。（4）4#堆放場位于河道K2+400南側(cè)，現(xiàn)狀高程約為57m左右，堆場位于河道防洪水位以上，本工程在堆放場臨河側(cè)設(shè)置擋土墻。2淤泥固化處理工程2.1淤泥處理處置的基本原則竹皮河河道環(huán)保疏浚產(chǎn)生的淤泥含有機污染物和重金屬等有害物質(zhì)，直接露天堆放或者直接填埋都會對環(huán)境造成危害。根據(jù)環(huán)保要求，需要消除底泥污染物危害，盡量資源化利用底泥，最終安全處置底泥。一般淤泥處理處置的基本原則如下：（1）資源化利用原則根據(jù)疏浚底泥的物理和化學(xué)性質(zhì)、底泥的疏浚方式以及周圍場地的土資源利用狀況，優(yōu)先考慮能夠?qū)⑹杩５啄噢D(zhuǎn)化成為可資源化利用的土材料的方法。（2）無害化處理原則無論選取資源化利用還是堆場就地處置，都要保證在清淤、運輸、堆放、利用等各環(huán)節(jié)中，底泥中污染物不會釋放進(jìn)入河道水體，不產(chǎn)生二次的溶出、淋濾造成地下水、地表水的污染。（3）就地處理原則考慮到底泥的運輸成本，應(yīng)該優(yōu)先考慮就地處理、就地處置和就地利用，因地制宜達(dá)到經(jīng)濟、安全、無后續(xù)處理負(fù)擔(dān)的目的。（4）經(jīng)濟性原則根據(jù)底泥最終用途，考慮處理處置要求的情況下，盡可能選擇最經(jīng)濟的淤泥處理工藝。2.2淤泥處理基本方案充分調(diào)研了國內(nèi)尤其是湖北省內(nèi)河底（湖底）淤泥處理工程案例，常用的淤泥處理方法方案如下：方案一：固化劑固化固化劑固化是向淤泥中添加固化材料，通過晾曬、排水、攪拌混合、養(yǎng)護(hù)、碾壓密實，使淤泥、水、固化材料之間發(fā)生一系列的水解和水化反應(yīng)，使得松軟無強度的淤泥變成具備一定力學(xué)性能的回填土料。方案二：真空預(yù)壓法針對疏浚淤泥的使用要求確定經(jīng)濟合理施工可行的處置方法。如直接從流狀淤泥處理成干土狀，則一般造價較高，因此，對河底淤泥一般采用“超軟土真空預(yù)壓法”進(jìn)行處理。同時為滿足后續(xù)工序?qū)τ倌嗵幚淼囊蠹盁o害化處理，在疏浚管道設(shè)置管道混合器，通過管道混合器向底泥注射（5%（干重）氧化鈣及0.1%（濕重）木鈣的混合物），同時靜止7-15天，以便滿足無害化作用。此種無害化方法目前尚無大規(guī)模的工程案例，僅用于試驗階段及小試規(guī)模。方案三：機械脫水固結(jié)淤泥機械脫水固結(jié)處理系統(tǒng)工藝流程如下：通過泥漿泵將疏浚泥漿經(jīng)過管道輸送至沉淀池，經(jīng)過格柵機攔污和重力沉淀后，自流入調(diào)節(jié)池，泥漿在調(diào)節(jié)池完成濃度調(diào)理后，再泵送至均化池，在輸送管道中投加固化劑，泥漿在均化池均化后泵送至板框壓濾機進(jìn)行泥水分離，形成泥餅，泥餅采用自卸式密閉槽車輸送至消納單位。調(diào)節(jié)池、均化池、沉淀池的上清液以及淤泥脫水的濾出液經(jīng)過泵送至尾水反應(yīng)沉淀池反應(yīng)后達(dá)標(biāo)排入受納水體。污泥處理方式優(yōu)缺點對比表表1處理方法項目固化劑固化真空預(yù)壓法脫水固結(jié)一體化環(huán)境影響方面氣體方面(1)投加粉狀藥劑，圍堰區(qū)內(nèi)攪拌混合，易形成揚塵，影響周邊環(huán)境；如遇降雨可能影響水體水質(zhì)；(2)干塘后，表層淤泥臭味較大。泥水混合作業(yè)但未進(jìn)行無害化處理，臭味影響較大泥水混合作業(yè)且進(jìn)行了無害化處理，臭味較小水體方面尾水量較少，如直排對水體影響相對較小帶水作業(yè)，尾水量較大，如直排對水體影響較大帶水作業(yè)，尾水量較大，如直排對水體影響較大噪音方面施工區(qū)域噪音量相對較小施工區(qū)域噪音量相對較小施工區(qū)域噪音量相對較大固廢方面處理后淤泥產(chǎn)品含水率一般≤40%～50%處理后淤泥產(chǎn)品含水率一般為50～70%，不可能達(dá)到≤40%處理后淤泥產(chǎn)品含水率一般≤40%環(huán)境方面不存在二次污染轉(zhuǎn)移未進(jìn)行固化處理，存在二次污染轉(zhuǎn)移不存在二次污染轉(zhuǎn)移工程實施方面處理場地?zé)o需另設(shè)淤泥處理場地需另設(shè)淤泥處理場，且處理場面積較大（約20萬平米）需另設(shè)淤泥處理場，處理廠較大且處理廠需“三通一平”施工進(jìn)度（周期）（1）需先將圍堰全部實施完并排出堰內(nèi)湖水后進(jìn)行投藥固化進(jìn)行晾曬，晾曬完成后才能外運。壓濾時間較長（1）前期需先搭建廠房，對工期有影響；（2）施工周期相對較短；（3）因處理場內(nèi)的成品淤泥堆場相對較小，一旦淤泥產(chǎn)品消納受限無法運出，將使堆場無法放下外部環(huán)境影響陰天處理效果較差，雨、雪對施工影響較大；受外部環(huán)境影響較小，淤泥晾曬期間受外部氣候影響大受外部環(huán)境影響較小施工難易程度清淤深度較難準(zhǔn)確控制尾水處理量大，尾水需進(jìn)行處理后達(dá)標(biāo)排放，處理標(biāo)準(zhǔn)要求高，半自動化，簡單尾水處理量較大，尾水需進(jìn)行處理后達(dá)標(biāo)排放，處理標(biāo)準(zhǔn)要求高，自動化程度高處理效果直接加入添加劑進(jìn)行“增量處理”，淤泥減量化50％或僅有少量水在攪拌固結(jié)后自然滲出重力擠壓，淤泥處理產(chǎn)品含水率相對低，若要達(dá)到含水率50%需最少進(jìn)行二次以上真空預(yù)壓，其后面預(yù)壓工程費最少按第一次的80%計機械擠壓，處理產(chǎn)品含水率較低，產(chǎn)品遇水不易泥化，產(chǎn)品較穩(wěn)定無害化處理處理后淤泥含水率仍高，難以迅速固封有害物質(zhì)，需經(jīng)過1～2周堆放才能利用。添加氧化鈣及木鈣混合藥劑進(jìn)行無害化處理，目前不知有沒有二次溶出現(xiàn)象產(chǎn)生，且工程案例非常少。泥餅強度低且增長慢，難以利用，需長期堆放或攤曬。添加固化劑對危害物質(zhì)產(chǎn)生鈍化、固封，不易二次溶出，實際工程案例很多。硬塑狀泥餅，有強度且持續(xù)增長，可立刻用作回填土或燒制水泥。適宜性適用范圍廣，特別適宜污染且淤泥量大有機質(zhì)含量低、含沙量高、透水性好的淤泥適用范圍廣，特別適宜污染且淤泥量大施工前期準(zhǔn)備無需提供處理廠需提供脫水處理場場址，施工周期最好避開雨季需提供脫水處理場場址方案總體評價無需處理場地，施工靈活，費用低，泥餅含水率≤40%～50%所需處理場地面積較大，施工周期較長，泥餅含水率最低為50%，存在污染物二次析出問題。所需處理場地面積較大，費用高，施工周期較短，泥餅含水率為≤40%結(jié)合本工程河道水生態(tài)修復(fù)的特點，同時考慮到施工進(jìn)度、工程的經(jīng)濟性、處理效果以及對周圍環(huán)境的影響，本工程河道擬采用“固化劑固化”的淤泥處理方案。2.3常用淤泥改性固化劑淤泥改性固化劑的主要作用，一是吸水作用，硅鋁基水化膠凝材料化學(xué)反應(yīng)消耗淤泥中的水分，生成帶有多個結(jié)晶水的化學(xué)產(chǎn)物；二是改性作用，與淤泥中的硅鋁基礦物發(fā)生一系列水化反應(yīng)，改善淤泥中的顆粒組成，提高淤泥的析水效果，使淤泥中的水分易于自然析出；三是減污作用：水化產(chǎn)物形成的硅鋁酸鹽礦物（水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等）通過化合、包裹、吸附等作用，有效降低淤泥中有毒有害物質(zhì)（如：重金屬）對環(huán)境的釋放濃度；四是增強作用，不可逆的水化產(chǎn)物在淤泥顆粒之間形成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，構(gòu)成骨架，結(jié)晶類的產(chǎn)物填充網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的孔隙，使固結(jié)體致密，具備良好的強度、耐水性、耐久性。目前淤泥改性固化劑生產(chǎn)廠家較多，各個廠家成產(chǎn)的淤泥改性固化劑成分、用法用量及價格均有差異，固化河道淤泥（80%左右含水率）一般一立方淤泥摻入t～0.2t固化劑，本次工程根據(jù)現(xiàn)場各個部分淤泥情況現(xiàn)場調(diào)制固化劑含量配比。目前國內(nèi)常用的淤泥固化劑/絮凝劑有如下幾種：（1）污泥堿化穩(wěn)定技術(shù)（投加石灰）污泥堿化穩(wěn)定技術(shù)是在污泥/淤泥中加入少量的石灰和氨基磺酸，充分混合后經(jīng)過反應(yīng)器，在由低溫至高溫的過程，通過石灰的作用使得污泥粒徑含水率減少，進(jìn)來的污泥含水率是80%～83%左右，出來的含水率可以達(dá)到70%以下（指在生石灰的添加量在10%的情況下，不同的石灰添加量出來的污泥含水率也是不同的），堆放一周后經(jīng)自然干化含水率可降到60%以下。本工藝處理后的污泥可用作垃圾填埋場的覆蓋土；因為是堿性處理，pH值很高，可以使臭氣味、病原菌和蛔蟲卵基本得到處理，而且對重金屬的去除有非常好的作用。（2）HAS固化劑HAS固化劑是一種粉末狀材料，利用該產(chǎn)品能在常溫下固化粉煤灰、工業(yè)廢渣、各種工業(yè)尾礦、含泥石屑、土壤、山渣、城市垃圾、污淤泥等，并具有早期強度高，后期強度穩(wěn)定發(fā)展，水穩(wěn)定性好，耐久性好，施工方便，施工周期短等特點。HAS土壤固化劑顆粒細(xì)度一般＜0.5μm，具有較大的比表面積和高分散度，能與淤泥、土壤中的組成成分發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，生成的水化產(chǎn)物具有良好的結(jié)構(gòu)強度和水穩(wěn)性能，同時水化產(chǎn)物鈣礬石可以與淤泥、土壤中的重金屬發(fā)生同晶取代，對重金屬實現(xiàn)固化、穩(wěn)定化目的。HAS土壤固化劑具有以下特點：①HAS固結(jié)體早期強度高，后期強度穩(wěn)定發(fā)展；②固化水體耐水性和耐久性好。軟化系數(shù)大于0.90；抗硫酸鹽介質(zhì)化學(xué)侵蝕系數(shù)大于1.0；抗凍融循環(huán)能力可提高一倍；滲透系數(shù)10-6～10-8cm/s；③HAS固化劑的凝結(jié)時間可調(diào);④HAS固化劑本身有微膨脹性，克服傳統(tǒng)水泥土干縮大、易開裂等問題；⑤HAS固結(jié)土體，施工簡便易行。HAS固化劑固化淤泥前后技術(shù)指標(biāo)對比表2對比指標(biāo)改性前改性后含水率（%）65～13035～50無側(cè)限抗壓強度（MPa）-0.2～0.8抗剪強度凝聚力（KPa）1.0～10＞30摩擦角（°）3～10＞25體積10070～80外觀形態(tài)泥漿土狀固體在湖泊、湖塘、河流和海灘等水排干后的底部軟塑狀泥漿，表面明水少，具有有機質(zhì)含量高、含水量高、透水性弱和干燥體積收縮等特點。水下淤泥疏浚固化新技術(shù)主要對淤泥進(jìn)行固化改性，減容約40%以上，重金屬含量不超過國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限制，改性淤泥土達(dá)到符合《城鎮(zhèn)污水處理廠混合填埋用泥質(zhì)》（GB/T23485-2009）標(biāo)準(zhǔn)，改性淤泥充填的陸地具備一定地基承載力，能滿足工業(yè)建設(shè)用地要求。具有工藝簡單、成本低、效率高、淤泥無害化和資源化利用率高等特點，可以清除江、河、湖、海的淤泥污染和淤積，為缺少填土材料的地區(qū)提供廉價的填土材料。（3）M1固化劑M1固化劑是以鎂鹽，氯酸鹽，磷酸鹽，二元醇等為主要原料，并加入促凝劑和防水劑配制而成。特點如下：①固化時間短，可以在短期內(nèi)（1～2d）使污泥凝固，達(dá)到填埋要求；②添加量少，僅為污泥量的5%～8%，對污泥pH改變較小，同時抑制臭氣產(chǎn)生；③一種綠色的污泥調(diào)理劑，不對污泥造成二次污染，并能改進(jìn)污泥的性能，促進(jìn)污泥的穩(wěn)定化；④固定化處理的污泥/淤泥經(jīng)過在填埋場內(nèi)2～3年的穩(wěn)定期后，形成一種類土壤物質(zhì)，可進(jìn)行開采利用，實現(xiàn)污泥填埋場的可持續(xù)利用；⑤即使在雨天被雨水浸泡，也能保持足夠的機械強度，含水率上升也有限，有利于現(xiàn)場的露天作業(yè)。2.4淤泥最終處置方案淤泥的最終處置方法有填埋、綜合利用等多種方式，綜合利用一般以農(nóng)林利用和建材利用為主，常用的淤泥處置方式有以下幾種。（1）填埋處置處理后淤泥固化土填埋是目前國內(nèi)外常采用的方式。其優(yōu)點是投資少、容量大、見效快。處理后的淤泥泥餅有機物含量降低，總體體積減少，性能穩(wěn)定，可以直接送到生活垃圾填埋場，也可作為填埋場的每日覆土及最終覆土；或者設(shè)置專用的填埋場，根據(jù)底泥的含水率及力學(xué)特性等因素進(jìn)行專門填埋。（2）焚燒濕污泥干化后再直接焚燒應(yīng)用得較為普遍，沒有經(jīng)過干化的污泥直接進(jìn)行焚燒不僅十分困難，而且在能耗上也是不經(jīng)濟的。以焚燒為核心的污泥處理方法是最徹底的處理方法，它能使有機物全部碳化，殺死病原體，可最大限度地減少污泥體積；但是其缺點在于焚燒的設(shè)備投資大、能源及操作費用都很昂貴，處理費用高，易產(chǎn)生大氣污染問題，而且污泥中的有用成分（TN、TP）未得到充分利用。（3）綜合利用20世紀(jì)70年代以前，處理后淤泥泥餅資源化利用通常是用作機場、港口的擴建和新建用土。這樣的資源化途徑填埋了海灣和河口，破壞了動物的棲息地，對環(huán)境極其的不友好。而今，疏浚底泥資源化應(yīng)用于更有利于環(huán)境的方面：①農(nóng)業(yè)、園林利用疏浚底泥中含有有機質(zhì)和植物所需的營養(yǎng)成分，具有化學(xué)肥料所沒有的有機質(zhì)肥料，具有較多的比較均衡的肥料成分，具有腐殖質(zhì)膠體，能使土壤形成團粒結(jié)構(gòu)，保持養(yǎng)分作用，是有價值的生物資源。用《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB15618-2018）和《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB4284-84）作為衡量疏浚底泥的污染程度和土地利用可行性指標(biāo)，對于不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的疏浚底泥不能直接進(jìn)行農(nóng)用。②用作垃圾填埋場覆土用于垃圾填埋場覆土封場，既處置了疏浚底泥，又恢復(fù)了生態(tài)環(huán)境，是一種很好的利用途徑。我國城市垃圾處理量的90%以上采取直接衛(wèi)生填埋。填埋場覆土封場所需粘土量很大，對于土地資源珍貴的城市，采用疏浚底泥作為填埋場終場覆土是一個很好的消納途徑。③填方材料固化處理后的疏浚底泥成為填方材料，可代替砂石和土料進(jìn)行使用。與一般的土料相比，固化土具有不產(chǎn)生固結(jié)沉降、強度高、透水性小等優(yōu)點，除可以免去進(jìn)行碾壓、地基處理施工外，有時還可達(dá)到普通土砂所達(dá)不到的工程效果?？捎糜谝韵鹿こ蹋褐袒虻谭兰庸坦こ蹋菏杩５啄喙袒缶哂袕姸雀摺⑼杆孕〉奶攸c，可以成為良好的筑堤材料，將其使用于筑造江湖堤防，可滿足邊坡穩(wěn)定、防滲和防沖刷的要求。結(jié)合江河、湖泊的堤防加固工程，將疏浚底泥進(jìn)行固化處理后作為培土對堤防進(jìn)行加高，加寬可提高堤防的抗洪能力。道路工程的路基、填方工程：使用經(jīng)過固化處理的疏浚底泥可以完全滿足工程的要求。而且，所得到的路基強度較高，在防止邊坡失穩(wěn)，不均勻沉降和雨水沖刷方面比較有利。④建筑材料利用諸多工業(yè)化利用途徑中，疏浚底泥制造建筑材料的資