河道底泥資源化利用研究現狀及展望

河道底泥不僅是河流營養物質循環的中心環節，也是營養物、重金屬、持久性有機污染物的主要聚集庫。自然河道水環境中，即使外源污染得到有效控制，在生物或物理因子等作用下，底泥中污染物質的釋放仍有可能導致水體在相當長的時期內持續富營養化或水質繼續惡化，底泥內源污染治理已成為河流長治久清和生態復蘇的關鍵性問題[1]。另一方面，河道底泥含有較多的有機質，是一種利用價值很高的潛在資源。為此，對河道底泥處理的同時進行資源化利用業已成為了近幾年環保、水利領域研究的熱點。

1 河道底泥處理方法

按照底泥處理方式的不同，河道底泥處理分為原位處理和異位處理。

1.1 原位處理

原位處理是指底泥無需進行轉移，通過物理、化學或生物的方法將底泥中的污染物進行分解或固定[2]，常見的有底泥覆蓋、化學鈍化、微生物修復等技術[3-4]。底泥原位處理技術較簡單，施工時對周邊環境影響較小，但因污染物仍然存在于底泥中，有再次釋放的風險；或投加的試劑易造成二次污染，在方案制定時要結合項目特點做好方案比選。

1.2 異位處理

異位處理是將河道底泥通過機械設備或人力轉移至指定地點，并進行相應的處理處置，常見的有衛生填埋、資源化利用、焚燒、海洋投棄等[5]。

與原位處理技術相比，盡管異位處理會產生大量的疏浚底泥，但異位處理對河道底泥進行清除，能克服河道或水體環境的限制，有效避免二次污染的產生，同時增加河道過水斷面、提高河網調蓄能力，具有提升水安全和水環境雙重效果，成為國內河道治理中常用的技術之一。

2 資源化利用研究現狀

底泥資源化利用的途徑主要有還田利用、還林利用、就地利用、再生利用等方式。隨著我國生態文明建設的推進和“碳達峰、碳中和”低碳綠色發展理念的倡導，對河道底泥資源化利用，成為了當前研究的熱點之一[6-8]。

2.1 還田利用

還田利用是指將河道底泥以泥漿形式進入農田或底泥干化后回用于農田的利用方式。對于一定量的未受工業污染的底泥應用于農田后，可以提高土壤有機質、氮、磷含量，不僅有利于作物增產，還可以改善土壤物理性狀，提高土壤陽離子交換容量和保水能力。河道底泥還田利用不僅可以緩解我國土壤資源緊缺的問題，還能實現底泥的資源化、減量化。

吳學榮[6]開展了河道底泥還田對種植水稻的生長、產量及稻米質量影響的研究，結果表明底泥的使用能增加土壤中的營養成分，利于水稻生長，土壤中重金屬的含量受到底泥添加的影響，施用時要根據檢測結果控制。錢建鋒[7]研究了河道疏浚底泥對農用土壤及水稻生長的影響，對比無污染底泥和污染底泥的試驗結果，得到不同污染底泥比例對農用土壤的營養成分含量呈正比關系，底泥比例與水稻中重金屬含量呈反比關系。底泥還田利用的安全性至關重要，上海市《關于規范中小河道整治疏浚底泥消納處置的指導意見》對底泥還田利用提出：檢測結果不高于 11 項風險篩選值，可按農業部門有關規定用于還田利用，高于風險篩選值的，嚴禁進入農田。經檢測合格的疏浚底泥按一定的量還田利用，環境相對安全、處置費用低、處置量大，且充分利用了底泥中的有益成分，被認為是最具發展潛力的底泥處置方式之一。

2.2 還林利用

還林利用是指將底泥用于河道周邊綠化帶、林帶建設、生態廊道建設、綠地林地等建設。石穩民[9]研究了襄陽護城河清淤底泥資源化處理工藝，將底泥和秸稈進行強化攪拌、快速堆肥工藝制備綠化種植土，結果表明，制備的種植土可滿足園林綠化種植標準。徐會顯[10]對荊江三口疏浚底泥進行特性分析，綜合考量疏浚底泥中總氮、總磷及有機質等營養成分水平，表明底泥可適用于園林、防護林等方面。還林利用時也要關注其安全性，上海市《關于規范中小河道整治疏浚底泥消納處置的指導意見》提出：按照 GJ/T340-2016《綠化種植土壤》中對土壤環境質量要求規定的 8 項重金屬指標進行檢測，滿足還林條件的，應盡量考慮優先進入林地，對疏浚底泥應進行一定的資源化處理，使其達到綠化用土相關標準后方可用于造林地塊。為此，河道底泥在還林利用前，應根據底泥污染程度、養分含量等特性進行科學分析后應用于園林綠化，避免造成不利影響。

2.3 就地利用

就地利用是指河道底泥作為疏浚河道兩岸堆高堤防和護坡材料、充填種植袋、沿河綠化帶堆置、水生植物種植平臺改造等方式。

河道治理中采用的生態岸坡防護材料，如生態混凝土、固化土、生態種植袋等，多數可以利用處理后的疏浚底泥。將疏浚底泥填充生態袋干化，可用于河道岸邊堆高堤防，構建生態堤，該方式能夠實現河道疏浚底泥的就地處理，減少運輸成本，減少環境影響，并且利用構建的底泥基質、植物和微生物復合系統，實現底泥的生態無害化處理與循環利用。孫即梁等[11]采用底泥原位生態修復（ISER）固化技術對村鎮級河道疏浚底泥進行原位固化制備固化海綿土生態護岸材料及性能試驗探索，并進行工程示范。實踐表明采用ISER 固化技術對疏浚底泥原位固化穩定化修復并資源化用于建設生態護岸，1 m 護岸可消納 0.8 m3疏浚底泥，各項指標優良，能有效解決近年來日益嚴重的疏浚底泥處置消納和環境保護之間的沖突。

李世汩等[12]根據固化淤泥重塑土的性質，將淤泥固化-微地形構建技術與土地利用相結合，在符合土壤環境質量標準的前提下，使淤泥固化中拌和、悶料養護等環節與微地形構建相協同，進行林木種植，增強了區域的水土保持與碳中和能力，提出了河湖淤泥大規模處理處置的新途徑。

2.4 再生利用

再生利用是指將河道底泥用于制磚、路基填筑材料、制陶粒等的利用方式。河道底泥中含有大量的無機質，主要以硅酸鹽為主，可替代黏土制備磚、陶瓷、陶粒、水泥等建筑材料。

國外許多地方在底泥建材化方面研究較早，如日本建造了多個底泥焚燒灰制磚廠，利用底泥進行玻璃化、熔融化以及制造纖維板等技術研究開發方面投入資金，美國也在利用底泥制造“生物磚”、水泥等建筑材料方面進行了大量研究。Slimanou 等[13]利用疏浚底泥為原料制備粘土磚，結果表明底泥添加比例和煅燒溫度是決定燒結磚質量的關鍵因素，當底泥比例（wt）為 15%～20% 時，燒結磚綜合性能較好。劉繼狀等[14]研究了利用河道淤泥、粉煤灰和石灰激發劑等制備免燒磚，結果表明，在最優比例下制備的淤泥免燒磚可滿足強度、耐水性能及抗凍性能相關要求。在我國的福建寧德、浙江嘉興、廣州等地將干化后的底泥用作磚廠或陶瓷廠的添加輔料。

日本、新加坡等國利用固化后的底泥作為填方材料來擴充土地，其應用案例有日本名古屋的人工島-第三島和日本中部國際機場，均使用了底泥作為填方材料。秦峰等[15]將蘇州河底泥用作填埋場封場覆蓋防水材料，研究河道底泥的處理工藝使其滿足填埋場防滲、土力學安全性能指標等相關要求，避免二次污染。

底泥制作陶粒也是研究比較多的方面，其可以實現減量化、資源化利用，并可獲得較好的經濟效益。劉貴云[16]以上海市龍華港和彭越浦的底泥為基本原料，采用生活污泥、廣西白泥和水玻璃為添加劑制備了底泥陶粒，通過對其性能的測定和分析，表明底泥陶粒符合生物膜載體要求，且重金屬通過高溫燒結，不易重新釋放到環境中而造成二次污染。通過污水廠實際應用表明底泥陶粒作為曝氣生物濾池載體是可行的。

3 展望及建議

“十四五”時期，我國生態文明建設進入了以降碳為重點戰略方向、推動減污降碳協同增效、促進經濟社會全面綠色轉型發展、實現生態環境質量由量變到質變改善的關鍵時期。在水環境治理領域，將由原來的黑臭河道治理轉變為區域性的生態治理，從生態系統整體性出發，統籌推進山水林田湖草一體化保護和修復，其中需要做好河道底泥的處理和資源化利用，這將是未來發展低碳社會的重要舉措之一。鑒于目前研究和應用中存在的問題，對底泥處理和資源化利用提出如下建議。

3.1 在底泥還田、還林利用方面制定資源化利用相關規范

大量的研究成果表明，河道底泥還田、還林利用被認為是最具發展潛力的底泥處置方式。但是，也存在一些問題。

（1）我國尚未出臺明確的河道底泥還田、還林利用相關的檢測、實施、后評估方面的標準。對污染物的控制，一些地方在底泥還田、還林利用時分別參考 GB 15618-2018《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）》和 CJT 340-2016《綠化種植土壤》。但不同的河道受污染的情況不盡相同，污染物的成分也不同，極有可能超標項目不在常規檢測指標內。

（2）底泥還田存在一定的安全風險，需要在還田之前做好科學合理的方案，并在實施后開展跟蹤監測評估，確保農作物的安全。

（3）一定量的底泥還田有助于農作物的生長，但要考慮農業生產的便利性，還田后不應影響農田灌排水、耕作等。

上海市制定了《上海市河道疏浚底泥處理處置技術指南》，對河道底泥還田、還林利用等提出了要求：存在 1 項及以上高于風險篩選值的底泥，不得進入耕地；不得含有電池、藥品等有毒有害雜質，機械雜質率≤0.1%；還田底泥干化后厚度不得超過 10 cm 等。但這些僅適用于上海，大力推進底泥還田、還林資源化利用需要更多政策性、技術性文件支持。

為此，建議國家制定底泥還田、還林資源化利用相關規范性技術文件，規范、指導項目實施。

3.2 建議加大對底泥資源化利用的研發力度

深入研究底泥預處理技術，利用機械脫水、化學調理等技術實現底泥減量化；同時，研發高效環保的藥劑或處理技術去除底泥中污染物，降低底泥應用的風險。充分考慮工程應用成本，探索同步實現減量化和無害化的處理技術，為污泥資源化利用作好鋪墊，減少后續處理成本和處理量。在中小河道治理中，生態護坡、固化土等技術的應用取得了一定的成效，實現了底泥的清淤及資源化就地利用，為生態河道治理提供了可復制、可推廣的路徑。建議鼓勵企業、高校加大類似技術的研發轉化力度，增加資源化利用途徑，推動更多的企業參與底泥利用產業。

3.3 建議政府多部門聯合，共同推進底泥資源化利用

河道底泥的資源化利用除了還田、園林綠化、作建筑材料外，還可用于礦山復綠、生態工程等，這些均涉及政府多個管理部門，同時河道底泥處理和利用不是單一部門所能解決的，需要走多部門協同綜合治理、資源化利用之路。建議加快底泥產業模式示范，建設各類底泥處理技術和資源化利用產品展示的集成示范項目，提供經濟合理、技術可行的底泥處理模式，形成“一類河道底泥、一套治理方法、一套治理標準、一套利用技術”的模式?？梢劳袊壹笆?、市各級科技項目，與地方疏浚工作緊密結合，共同推進河道底泥減量化和資源化利用，加快底泥產業化建設。