城鎮黑臭河涌底泥處置技術研究

卓林園，夏 琪，許業輝，趙俊逸，朱良文

(中國建筑第五工程局有限公司，湖南 長沙 410000)

0 引 言

近些年，隨著城鎮建設和工業社會的快速發展，再加上前期不注重環境保護、城鎮擴張規劃不完善，城鎮河涌水體黑臭，水質發生惡化，出現黑臭水體，河床底的土壤受污染嚴重，河涌自凈功能喪失，這成為日益突出的問題，給城鎮形象和市民的身體健康帶來危害。隨著國家對環境保護的日益重視，以及城鎮居民對美好環境的向往，國家開始大力整治環境問題。

中山市中心組團黑臭(未達標)水體整治提升工程(項目一)處于中山市行政區域內。施工范圍為港口鎮40條水體，建設內容包括截污工程、河涌范圍現狀污水管道檢測與修復工程、調蓄工程、清淤工程、生態修復工程、水系循環和補水工程、岸線修復和生態護岸工程、底泥處置處置工程、水務信息化建設工程、人工濕地、河道養護等。其中黑臭河涌底泥含水率較大，可塑性低，且含有大量生活垃圾，如何處理處置這些帶有污染性的底泥就成了水體治理過程中面臨的難題之一。因此對黑臭河涌底泥進行處理處置，有利于改善河涌水質，恢復河涌生態系統的良性循環，提升城鎮的面容面貌，營造可持續發展人居環境，從而帶動中山市經濟社會的發展。

1 城鎮黑臭河涌底泥處置思路

在治理過程中，清除涌內污染物(底泥)至關重要。首先對涌內污染物底泥泥質進行污染物釋放試驗，確定有機質及重金屬的含量，從而確定清淤厚度及底泥處置處置方式等。河涌底泥一般由三部分組成，自上而下依次是污染層、過渡層、正常底泥沉積層，對于底泥中的氮、磷分布情況，國內外學者普遍認為底泥中的TN、TP的濃度自上而下依次降低，而對水質富營養化起直接作用的NH3-N和可溶性磷的濃度自上而下依次增高。對本工程的底泥進行分類檢測后，試驗結果表明涌內底泥有機質及重金屬含量嚴重超標，其中COD、NH3-N和TP檢測值分別為1 811.4 mg/(m2/d)、238.5 mg/(m2/d)、16.391 mg/(m2/d)，遠遠超過土壤背景水平。因此本工程河涌底泥不適用作農用污泥，如采用傳統干化和填埋，將產生嚴重的二次污染，必須進行有效處理處置。

1.1 清淤方式選擇

根據現階段掌握的資料文件并結合實地調研以及初步勘探結果，確定清淤厚度=現狀河底高程-規劃河底高程，計算結果為50 cm，因此清淤時將底泥平均清淤厚度控制在50 cm。常見河涌清淤方式主要有干法清淤和濕法清淤，表1根據清淤特點列舉了常見的幾種清淤方式。

表1 常用河涌清淤方式劃分

本工程從清淤減量化和最終處置角度出發，進行多方面綜合考慮，在底泥處置中充分融入“一河一策”的治理思路，有針對性地制定每條河涌的清淤方式。大多數河涌采用分段清淤的方法，將人工清淤和機械清淤相結合，針對不同河涌、不同樁號采用不同的清淤方法。

根據不同清淤方式的特點，其淤泥運輸方式也不盡相同。對于機械清淤的部分，由于淤泥含水量較低，傳統密封罐車不能順利吸走淤泥，故采用傳統泥頭車運輸，做好放水及覆蓋處理；對于人工清淤的部分，由于淤泥含水量較高，采用密封罐車運輸，確保在路上不撒不漏，起泥點處，配備高壓水車，隨時沖洗漏撒淤泥，防止淤泥在運輸途中造成污染。干法挖機清淤則用傳統的渣土車運輸。運輸時注意避免運輸過程中淤泥散落污染市區道路及周邊環境。

1.2 底泥處置

底泥處置的方式多種多樣，常見的處理方式有物理固化、化學固化和高溫固化。物理固化一般采用晾曬、機械脫水等方式去除底泥中的自由水，但這種方法的局限性非常大，主要適合底泥量少、場地大的工程，并且處理不當時容易產生二次污染；化學固化則是通過添加固化材料使之發生化學反應降低淤泥的含水率，并吸附淤泥中的雜質，在淤泥表面產生膠凝物質，使得淤泥顆粒具有較強的穩定性，主要適用于大量的底泥處置工程，實際工程中前期的投入較大且成本較高；高溫固化是指通過高溫處理使得底泥脫水，并將有機質分解，同時還可以使淤泥顆粒之間溶解后形成更大的固體顆粒，這種方法處理效果最好，但由于投入較高，一般很少采用。

根據地質鉆探結果顯示，本工程施工范圍內待處置的黑臭底泥含水率較高，流塑性大，且含有大量的生活垃圾和重金屬顆粒，傳統的底泥處置方式已不能滿足現階段生態環保及工期進度要求，經過多方考察研究決定采用物理化學相結合的固化處置技術處理底泥。根據工藝流程的需要建設一座臨時性且滿足底泥處置需求的底泥處置場，詳細平面布置如圖1所示。

將河涌底泥清理運輸到底泥處置場，然后采用典型的工藝技術路線。采用干法挖機清淤的底泥倒入絞吸緩存池加水沖洗成泥漿流入儲泥池；水力沖挖的底泥則通過卸料平臺流入儲泥池。絞吸緩存池河卸料平臺均設有格柵裝置用來分離底泥中的垃圾，篩分出來的垃圾轉運到指定地點。泥漿在儲泥池中經絞吸船疏浚后底泥與水充分混合后進入均化池，接著加入泥沙聚沉劑、HEC高強高耐水土體固結劑進行淤泥無害化處理，并通過螺旋輸送機和泥漿攪拌機加入HEC、FSA等復合材料，利用自身紊流完成調理調質，對均化池泥漿進行調理調質均化，使材料充分混合并保持泥漿濃度恒定，經過均化池調質均化后的泥漿,已經具備了脫水固化的條件，將沉淀液通過管道進入板框壓濾機中進行壓濾脫水成泥餅，上清液則通過有壓管管道進入尾水處理設備中進行處理。通過板框壓濾機一次脫水和深度脫水后形成的硬塑狀泥餅遇水不再泥化，并且具備一定強度，不會產生二次污染。處理后的泥餅檢測結果見表2。

表2 處理后底泥檢測結果

板框壓濾機的工作原理主要是讓濾液透過濾布從濾板排水孔排出，為泥水分離系統循環利用。當濾室壓力達到一定數值后，板框壓濾機PLC自動控制停止泵入泥漿，轉而進入二次壓榨環節，利用供氣系統中的螺桿空壓機提供壓力擠壓濾板對濾室內的泥漿深度脫水，并用空氣反吹壓濾機進泥通道為下次泵入泥漿做好準備，壓榨完成后板框壓濾機自動轉為放空環節，卸載濾板內的空氣壓力至常壓后，啟動卸料程序，打開濾板，卸出硬塑狀泥餅。

1.3 泥餅資源化利用

近年來，黑臭河涌底泥的處置面臨重大挑戰。國家及行業發布了相關標準，處置分類可參考《城鎮污水處理廠污泥處置分類》(GB/T 23484—2009)，一般大致分為土地利用、污泥埋填、建筑材料及焚燒，但這些處置方法必須滿足國家及行業的相關標準。

本工程經過固化處理后大約可產生70萬m3的泥餅，對這些泥餅進行資源化利用，其用途主要有四點，一是用于本項目其他專業工程的施工材料，即管網工程溝槽和道路工程路基回填土；二是在泥餅中加入一些輔材生產各種強度滿足要求的生態護坡及景觀砌塊；三是可做混凝土骨架和花卉的覆蓋料；四是運往附近的磚廠制成免燒磚(即利用粉煤灰、煤渣、煤矸石、尾礦渣、化工渣或者天然砂、海涂泥等作為主要原料，不經高溫煅燒而制造的一種新型墻體材料。

1.4 尾水處理

經儲泥池中絞吸船疏浚后底泥與水充分混合，會使得泥漿中污染物濃度上升，雖經過沉淀和壓濾等環節處理后，污染物大幅度減少，濃度降低，但還需采取進一步的處理措施，以確保余水滿足排放要求，避免對環境造成二次污染。依據現場的實際情況，余水采用一臺一體化尾水處理系統進行處理，處理后尾水排進尾水沉淀池內。處理后的尾水經檢測合格后，一部分中供儲泥池絞吸船工作使用，實現水資源循環利用；另一部分排入鄰近的市政管網。

1.5 垃圾處理

底泥處置過程中通常會產生大量的垃圾，垃圾主要來源于清淤過程中河涌內，以生活垃圾、建筑生產垃圾和底泥中的雜質垃圾為主，如何處理這些垃圾也是一個棘手的問題。

目前國內處理垃圾的方式主要有三種，即衛生填埋、高溫堆肥和焚燒等。本工程在底泥處置過程中大約產生2萬m3垃圾，為了響應中山市政府對環境保護政策的要求，采用“先分類、后處理”，科學制定垃圾處理方案，將垃圾分為可焚燒垃圾和可利用垃圾，將生活垃圾運往垃圾處理站進行集中焚燒處理，建筑垃圾則分揀出可回收的木料和鋼材，剩余的磚石、水泥塊破碎成骨料，經過篩分，除去雜質，形成一定粒徑要求的建材原料，然后在原料中添加水泥和粉煤灰等輔料，加入一部分水后進行攪拌，形成不同的建筑材料。通過分類處理，盡可能將環境損失降到最低程度。

2 結束語

本文先對城鎮黑臭河涌底泥進行了簡單分析，然后結合實際工程案例針對底泥固化處置過程中的清淤、固化處置及尾水處理等進行詳細闡述。底泥固化處置技術在實際工程中已經達到逐步實現泥漿垃圾分揀、分類處理，可資源化利用取得良好的效果。

隨著社會的發展，生態環境治理越來越受到人們的重視，城市黑臭河涌底泥處置也將是環境治理過程中的重大難題。為進一步解決這些問題，研究新的底泥處置工藝就顯得尤為重要。在實際生產過程中，應當根據研究報告、施工圖紙及底泥檢測結果選擇合適的底泥處置工藝，并對處理的產物進行資源化利用，目前的底泥處置技術在實際工程應用中有很多局限性，還需要在后期的研究中不斷改良并進一步實踐。