河道污染底泥修復(fù)與處理技術(shù)探討

賈云輝

搞 要：河道底泥中積累的大量污染物質(zhì)作為二次污染源嚴(yán)重影響了水體環(huán)境。文章分析了底泥的主要污染物種類(lèi)，系統(tǒng)地介紹了各種處理技術(shù)及資源化利用途徑。目的是在實(shí)現(xiàn)底泥減量化、無(wú)害化和資源化利用的同時(shí)探索出一條適合我國(guó)國(guó)情的經(jīng)濟(jì)有效型、環(huán)境友好型的底泥可持續(xù)發(fā)展道路。

關(guān)鍵詞：底泥 修復(fù) 資源化利用

中圖分類(lèi)號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）02（a）-0226-02

Abstract：A large number of pollutants in the river sediment，as a secondary pollutant sources seriously affect the aquatic environment. This paper analyzes of the major types of pollutants in the sediment，systematic introduction to the various treatment technologies and resource utilization means.The purpose is to achieve sediment reduction，harmless and resource utilization while exploring a cost-effective，environment-friendly and sustainable development path for China.

Key Words：Sediment；Repair；Resource Utilizing

隨著社會(huì)和化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，近二十幾年來(lái)河道、湖泊等水體的污染嚴(yán)重，尤其是河道底泥，底泥中含有大量的污染性物質(zhì)，特別是致?。ò?、破壞生態(tài)的持久性的難分解有機(jī)物、嚴(yán)重超標(biāo)的重金屬離子。這些有害物質(zhì)經(jīng)過(guò)食物鏈的累積和擴(kuò)大效應(yīng)，將會(huì)影響人類(lèi)的健康，破壞自然環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)。此外，水體富營(yíng)養(yǎng)化的解決關(guān)鍵也仍與底泥密切相關(guān)。水體底泥污染是世界范圍內(nèi)的一個(gè)環(huán)境問(wèn)題，其污染加劇主要是人為因素造成的，污染物通過(guò)大氣沉降、廢水排放、雨水淋溶與沖刷進(jìn)入水體，大量難降解污染物相當(dāng)一部分積累在水體底泥中并逐新富集，溶解于水中的污染物濃度在很大程度上受到底泥的影響。污染底泥的治理已刻不容緩，勢(shì)在必行。

1 底泥中污染物的種類(lèi)

疏浚底泥具有泥量大，成分復(fù)雜，含水率較高，含有污染物，并且既含有益物質(zhì)又含有害成分等特點(diǎn)。其成分對(duì)處理方案的選擇具有重要意義，主要含有三類(lèi)：一是重金屬，一般指Hg、As、Zn、Cu等，是環(huán)境中普遍存在的一類(lèi)污染物，具有難降解性、生態(tài)毒性和可累積性等特點(diǎn)?？赏ㄟ^(guò)生活污水及生產(chǎn)廢水的排放、降水徑流等途徑進(jìn)入水體，通過(guò)沉淀、吸咐、絡(luò)合等作用而沉積到底泥中。河流底泥中有重金屬與不同載體相結(jié)合，以多種形態(tài)存在，大致有可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)和金屬殘片等，不同形態(tài)的重金具有不同的生物有效性[1]。其與水相保持一定的動(dòng)態(tài)平衡，當(dāng)環(huán)境發(fā)生水力沖刷、外界擾動(dòng)等變化時(shí)，可再次進(jìn)入水體，成為二次污染源。二是有機(jī)物，底泥中有毒有機(jī)物通過(guò)富集作用在生物體內(nèi)達(dá)到較高的濃度，從而對(duì)生物體產(chǎn)生較強(qiáng)的毒害作用，并通過(guò)復(fù)雜的污染生態(tài)化學(xué)過(guò)程，即在氣—水—生物—底泥等多介質(zhì)環(huán)境體系中的遷移、轉(zhuǎn)化和暴露，影響人和動(dòng)物的健康，從而對(duì)人類(lèi)未來(lái)的生存發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重威脅[2]。三是含有N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致水體的富營(yíng)養(yǎng)化。

2 污染底泥修復(fù)與處理技術(shù)

底泥處理的主要目的是降低受污染底泥對(duì)水體的污染，使其對(duì)生態(tài)和環(huán)境無(wú)害。污染底泥的治理，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐，已取得一定效果。

2.1 原位生物修復(fù)技術(shù)

底泥原位生物修復(fù)是指在基本不破壞水體底泥自然環(huán)境件下，對(duì)受污染的環(huán)境對(duì)象不作搬運(yùn)或運(yùn)輸，在原場(chǎng)所進(jìn)行生物修復(fù)。分為原位工程修復(fù)和原位自然修復(fù)。原位工程修復(fù)通過(guò)加入生物生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)來(lái)提高生物活性或添加實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的具有特殊親合性的微生物來(lái)加快環(huán)境修復(fù)；原位自然修復(fù)是利用底泥環(huán)境中原有微生物，在自然條件進(jìn)行生物修復(fù)。對(duì)底泥進(jìn)行生物修復(fù)，促進(jìn)底泥微生物繁殖，底泥有機(jī)質(zhì)在微生物作用下，迅速分解，釋放出氨氮、硫化氫等有害氣體，使得底泥好氧層加厚，泥層減薄，加快底泥微量營(yíng)養(yǎng)的釋放。有利于提高藻類(lèi)多樣性，同也可以阻隔下層黑臭底泥有毒物質(zhì)的釋放，加強(qiáng)在泥水界面間的好氧微生物對(duì)機(jī)污染物分解能力，加快水體生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量循環(huán)，提高水體的自?xún)裟芰Α?/p>

2.2 原位掩蔽技術(shù)

掩蔽是在污染底泥上放置覆蓋物，使污染底泥與水體隔離，防止底泥污染物向水體遷移的物理修復(fù)技術(shù)方法。掩蔽作為底泥的一種原位修復(fù)技術(shù)，對(duì)持久性有毒污染物污染底泥的修復(fù)效果非常明顯，工程造價(jià)低，能有效防止底泥中的持久性有毒污染物污染物進(jìn)入水體而造成的二次污染。但是，掩蔽會(huì)增加底泥的量，使水體庫(kù)容減小，不適于河流、湖泊、港口和水庫(kù)，只適用于深海底泥修復(fù)。目前使用較多的掩蔽材料有未污染的底泥、清潔砂子、礫石、鈣質(zhì)膨潤(rùn)土、灰渣、人工沸石、水泥和其它人工合成材料等。這種掩蔽技術(shù)在國(guó)內(nèi)鮮見(jiàn)應(yīng)用。

2.3 污染物與疏浚物固相分離技術(shù)

淋洗可以是原位修復(fù)也可以是異位修復(fù)，淋洗是將水、油或其它能夠促進(jìn)污染物溶出、溶解遷移的溶劑摻入或注入到污染的底泥中，主要用于重金屬污染土壤，具體是將土壤中的固相重金屬轉(zhuǎn)移至液相中，再進(jìn)行深度處理的過(guò)程，土壤經(jīng)清水洗滌后歸原位再利用。底泥淋洗技術(shù)推廣應(yīng)用和修復(fù)效果的好壞關(guān)鍵在于高效淋洗劑的篩選和研制，既能提取重金屬，又不破壞土壤的結(jié)構(gòu)，不能造成二次污染。目前應(yīng)用較為廣泛的疏浚底泥淋洗劑主要有酸、堿、表面活性劑、植物油和EDTA絡(luò)合劑等。淋洗在美國(guó)、日本和德國(guó)等一些國(guó)家已經(jīng)得到應(yīng)用，其在發(fā)展中國(guó)家推廣應(yīng)用面臨的最大問(wèn)題是費(fèi)用太高，經(jīng)濟(jì)上難以承受。

2.4 清淤疏浚后衛(wèi)生填埋

底泥疏浚，以改善水體環(huán)境質(zhì)量為目的，用機(jī)械手段清除水體底床上層一定范圍內(nèi)富含有機(jī)質(zhì)、氮、磷和重金屬的污染底泥并妥當(dāng)處置，一定程度上去除污染內(nèi)源， 為水體水質(zhì)的好轉(zhuǎn)和穩(wěn)定創(chuàng)造條件。為防止造成二次污染、破壞水體正常生態(tài)層， 因此要著重考慮疏挖及輸送方式的選擇，一般采用水采水運(yùn)方式，即用絞吸式挖泥船進(jìn)行水下疏挖，用加壓管道將泥漿送至堆場(chǎng)。

衛(wèi)生填埋對(duì)于水體底泥處置而言，其優(yōu)點(diǎn)是投資較少、容量大、見(jiàn)效快，且能夠通過(guò)產(chǎn)生填埋氣獲取新能源。但填埋不當(dāng)也會(huì)造成新的污染，主要是有害物質(zhì)溶出對(duì)地表水和地下水帶來(lái)的污染，所以要借鑒城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)建設(shè)，這種廢物填埋場(chǎng)底部鋪有襯層，可防止溶出液體滲透入土壤并污染地下水，溶出液體經(jīng)管道收集后，送污水處理廠(chǎng)進(jìn)行處理。

2.5 干式熱處理

底泥的干式熱處理包括污泥干化、焚燒、熔融三種方式。

底泥的干化處理，是指通過(guò)直接或間接加熱方式，進(jìn)行低溫處理，使污泥脫水、減容，同時(shí)使泥性趨于穩(wěn)定化，它是多種處理工藝中重要的第一步，包括機(jī)械脫水、土工管袋脫水及自然干化脫水等。

焚燒是目前最終處置含有毒物質(zhì)的有機(jī)底泥最有效的方法，適用于土地資源緊張的大中城市采用。將底泥作為固體燃料投入焚化爐中，使其與氧發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成高溫的燃燒氣和少量性質(zhì)穩(wěn)定的固定殘?jiān)?。目前?yīng)用最廣的焚燒設(shè)備是流化床焚燒爐，一般有機(jī)污泥應(yīng)保證燃燒溫度在815℃左右，焚燒過(guò)程中所有的病原體、病菌均被殺滅，有毒有害的有機(jī)殘余物被氧化分解，但會(huì)產(chǎn)生二惡英等空氣污染物。

熔融燃燒溫度與產(chǎn)生底灰與焚燒不一樣，熔融的燃燒溫度高達(dá)攝氏1800℃至2400℃，焚化爐的溫度即便在二次燃燒室也僅有攝氏1600℃～2400℃；而熔融燃燒后的灰渣可回收制造路基，焚化爐底灰利用則相對(duì)較為困難[3]，其發(fā)展趨勢(shì)將會(huì)取代焚化爐。

干式熱處理成本都較高，都有可能產(chǎn)生二次污染，并且處理產(chǎn)物焚燒灰雖可減容90%以上，還需與其他方法結(jié)合使用進(jìn)行最終處置。

3 底泥資源化技術(shù)

3.1 土地利用

此技術(shù)操作簡(jiǎn)單能耗低，較適合作為低污染底泥的處理方式，疏浚的底泥需經(jīng)測(cè)定達(dá)到《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》（GIM284-84）及《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618-1995）規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。主要有農(nóng)業(yè)園林利用、濕地及棲息地建設(shè)、修復(fù)受擾動(dòng)的土地區(qū)三種方式。

底泥的土地利用是一種符合中國(guó)國(guó)情的安全積極的底泥處置方式，此方法需底泥有機(jī)質(zhì)的含量要比較多，需去除有害的病菌、病原體、重金屬、難分解的持久性有害有機(jī)物等物質(zhì)，避免長(zhǎng)期使用對(duì)人體及土地的毒副作用。底泥中含有豐富的有機(jī)物和氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素以及植物生長(zhǎng)必需的各種微量元素鈣、鎂、鐵等施用于農(nóng)田能夠改良土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤肥力、促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)。但是底泥中也含大量病原菌、寄生蟲(chóng)，以及銅、鋁、鋅、鉻、汞等重金屬和多氯聯(lián)苯、二惡英、放射性元素等難降解的有毒有害物[3]。所以，底泥要作土地處置必須經(jīng)無(wú)毒無(wú)害處理，否則底泥中的有毒有害物會(huì)導(dǎo)致水體或土壤二次污染。

3.2 建筑材料

底泥中除了有機(jī)物和重金屬外，還含有20%左右的礦物無(wú)素，如硅、鐵、鋁、鈣等，其組成與粘土基本相似。以往技術(shù)都是以污泥焚燒灰作為原料生產(chǎn)建材，現(xiàn)在可直接利用污泥來(lái)原料來(lái)生產(chǎn)建材，這樣可充分利用污泥自身的熱值，節(jié)省能耗，節(jié)約投資，目前相關(guān)方面的技術(shù)已開(kāi)發(fā)成功。污泥制水泥的原料有三種形式：脫水污泥、干燥污泥、污泥焚燒灰?，F(xiàn)已確認(rèn)以污泥為原料生產(chǎn)水泥時(shí)，水泥窯排出的氣體中NOx含量減少40%，這是因?yàn)槲勰嘀械诟邷叵聯(lián)]發(fā)，與氣體中的NOx反應(yīng)，使之分解，從而起到脫硝劑的作用[4]。另外還有污泥制輕質(zhì)陶瓷、污泥制微晶玻璃、污泥制生化纖維板。選取適當(dāng)?shù)睦猛緩?，可能?shí)現(xiàn)清淤底泥不脫水直接利用，成功在把污泥處理費(fèi)用轉(zhuǎn)移到有用的產(chǎn)品生產(chǎn)上來(lái)，因此，污染底泥用于建筑材料有著顯著的節(jié)能效果，但其適用于性質(zhì)穩(wěn)定、有機(jī)質(zhì)的含量比較低、粘土成份的含量高，無(wú)毒害且不含具有放射性的元素的污染底泥。

3.3 填方材料

疏浚底泥可以通過(guò)脫水、固化和熱處理等預(yù)處理方法使其滿(mǎn)足作為填方材料的要求，固化土有透水性小、強(qiáng)度高、不易固結(jié)沉降的特點(diǎn)，一般應(yīng)用道路路基、低洼地區(qū)的回填、筑堤材料。

3.4 污水處理材料

疏浚底泥能制備污水處理填料與其自身性質(zhì)有關(guān)，含有大量的腐殖質(zhì)，對(duì)金屬離子有吸附交換和絡(luò)合的作用，并且其吸附能力與底泥表面積有關(guān)，表面積越大，吸附能力越強(qiáng)，所以粉狀底泥較顆粒狀底泥具有更強(qiáng)的吸附能力和富集能力。此技術(shù)制備的產(chǎn)品應(yīng)用于污水處理，具有良好的環(huán)保效益[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

由于河流河段不同，污染源差異較大，因此底泥的污染程度和成分也有一定的區(qū)別。所以應(yīng)加強(qiáng)底泥性質(zhì)及處理技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的相關(guān)性研究，以確保取得最佳的處理方式。就是要結(jié)合我國(guó)國(guó)情，實(shí)現(xiàn)底泥減量化、無(wú)害化和資源化利用，降低或者減少底泥對(duì)環(huán)境和對(duì)人體的危害，走一條適合我國(guó)國(guó)情的經(jīng)濟(jì)有效型、環(huán)境友好型的底泥可持續(xù)發(fā)展道路[6]。

參考文獻(xiàn)

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