河道底泥處理和處置現(xiàn)狀及發(fā)展研究

宋淑貞，趙婷婷，2

（1.水發(fā)規(guī)劃設(shè)計有限公司；2.山東省湖泊流域管理信息化工程技術(shù)研究中心，濟南 250101）

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國生態(tài)環(huán)境受到一定破壞，其中河道污染尤為嚴重。河道污染主要包括內(nèi)、外兩方面的污染。近年來，我國在污水處理方面投入巨大，取得了不錯的成績，但是河道污染治理的關(guān)注度遠不如污水治理。本文介紹了河道污染中的底泥處理和處置現(xiàn)狀，對其今后發(fā)展提出合理建議。

1 河道污染現(xiàn)狀及其對水質(zhì)的影響

作為城市不可或缺的組成部分，河道能幫助城市改善環(huán)境、提高景觀作用、維持生態(tài)平衡等。隨著我國工業(yè)發(fā)展加快，城市經(jīng)濟得到快速發(fā)展，大量污水未經(jīng)有效處理直接排入河流，使河道污染加重，造成河道黑臭、富營養(yǎng)化等問題日益加重[1]。河道污染治理迫在眉睫。

河道底泥是河流的重要組成部分，會與河水進行物質(zhì)交換，也會為水生物提供生活場所。在一定條件下，底泥可以改善河道水質(zhì)，當(dāng)污染物排入河流時，河道泥底中的微生物會降解、吸附這些污染物，使河水污染程度降低。但是，大部分污染物最終會沉積在底泥中，經(jīng)長時間積累，底泥會儲藏大量污染物，底泥中污染物的含量會比河水中污染物含量高很多。當(dāng)?shù)啄嗟奈廴疚餄舛冗^高時，其中的污染物會釋放到水體中，成為污染水體的內(nèi)源。有研究表明，城市河道的污染源主要為內(nèi)源污染，所以要想處理好河道污染問題，人們必須有效治理河道底泥。

2 河道污染治理現(xiàn)狀

目前，河道污染治理方法分為兩種，一類是原位修復(fù)，另一類是異位修復(fù)[2]。原位修復(fù)技術(shù)是指在河道原位置對污染底泥進行修復(fù)處理，采用化學(xué)、物理、生物等方法降解污泥中的污染物，使河道水質(zhì)變好。異位修復(fù)技術(shù)是目前應(yīng)用最廣的技術(shù)，它是將河道內(nèi)的污泥挖出，然后在河道外采用化學(xué)、生物等手段將污泥處理，再把處理后的污泥填埋。異位修復(fù)可以將河道內(nèi)受污染的污泥完全去除，但挖出來的污泥填埋到其他位置可能會對其他位置產(chǎn)生環(huán)境污染。下面對幾種河道處理方法進行詳細介紹。

3 異位修復(fù)技術(shù)

底泥疏浚是從河道內(nèi)將底泥挖出，然后運送到別處，對挖出的底泥單獨進行處理。底泥疏浚技術(shù)治理簡單、見效快，目前被廣泛使用。對挖出的污泥進行何種處理是該技術(shù)的關(guān)鍵，當(dāng)前采用的污泥處理主要是填埋和焚燒兩種原始方法。

污泥填埋主要利用大自然的自我代謝能力，將挖出的河道污泥埋在地下，通過幾年甚至幾十年的自然分解，污泥逐漸達到無害、無毒的效果。填埋的優(yōu)點是利用大自然凈化能力，投資較少，可處理的污泥量大，但是填埋工藝需要占用大量土地，會浪費土地資源。另外，填埋工藝可能會對土地、地下水造成二次污染，不符合綠色處理的要求。焚燒是另一種疏浚污泥的處理方法，適合處理含有礦物質(zhì)和持久性有機質(zhì)豐富的河道底泥，也適用于土地資源緊張的地區(qū)。焚燒工藝能消滅底泥中的所有微生物，持久性有機物等有害物質(zhì)能被焚燒降解，金屬元素大部分留在底泥中。焚燒工藝占地面積少，但是后期維護費用較高，會產(chǎn)生二次污染，所以不是一種可持續(xù)的方法。

4 原位修復(fù)技術(shù)

4.1 原位掩蔽

原位掩蔽技術(shù)是在河道底泥上放置覆蓋物，將河道底泥與河水分離，目的是將底泥中的污染物與河水分離。原位掩蔽技術(shù)在處理底泥中持久性有機物方面效果顯著，該技術(shù)的成本較低，能有效阻斷底泥中重金屬和有機物擴散到水體中產(chǎn)生污染。原位掩蔽技術(shù)的核心是選用覆蓋層。覆蓋層分為天然材料和改性材料，天然材料有土壤、沙子等，改性材料有改性黏土、方解石等。覆蓋層是利用物理作用將污染物隔斷，該工藝的弊端是會增大底泥的體量、減少河道的水體容量。因此，該技術(shù)不適用于水流較快的地區(qū)。

4.2 化學(xué)修復(fù)技術(shù)

化學(xué)修復(fù)是一種人工修復(fù)技術(shù)，該技術(shù)是向河道內(nèi)添加化學(xué)藥品，使化學(xué)藥品與河道底泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，達到降解底泥污染物的目的。有試驗證明，聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵等化學(xué)物質(zhì)加入到污泥中對氮磷的處理有顯著效果[3]。有研究人員在試驗中將硝酸鈣加入河道底泥中，結(jié)果顯示，底泥中的有機污染物被氧化，河道底泥的黑臭問題得到解決，取得了良好的效益[4]?；瘜W(xué)修復(fù)技術(shù)常用的化學(xué)藥品是硝酸鈣，它有三方面作用：硝酸鈣能夠氧化有機物，在投加后，硝酸根離子能夠激發(fā)底泥中微生物的活性，促進有機碳的分解；硝酸鈣能夠抑制磷元素的釋放，在硝酸根離子作用下，底泥中的亞鐵離子被氧化為鐵離子，能夠加強鐵氧化物對磷的吸附；硝酸鈣能消除底泥黑臭現(xiàn)象，底泥中的氨氮等物質(zhì)會使河道產(chǎn)生黑臭現(xiàn)象，硝酸根離子相比于硫酸根離子擁有較高的電位，在微生物作用時會首先被利用，因此不會再產(chǎn)生硫化氫、氨氣等異味氣體。

化學(xué)修復(fù)技術(shù)處理簡單，只需向河道內(nèi)投加化學(xué)藥品，但是投加化學(xué)藥品的用量不好控制，投加少了起不到效果，投加多了，河道內(nèi)的生物會受到損害，造成魚蝦等死亡，水體生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞。因此，化學(xué)修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵在于確定好化學(xué)用藥量。

4.3 生物修復(fù)技術(shù)

生物修復(fù)技術(shù)是依靠人工栽培水生植物或者添加微生物來降解底泥中的污染物。該工藝能夠依靠生物來吸收水體中的氮磷物質(zhì)，改善水體環(huán)境，促進有益生物的生長繁殖，加速污染物的降解。

4.3.1 植物修復(fù)技術(shù)

植物修復(fù)技術(shù)常用的植物有沉水植物、挺水植物等，它們發(fā)達根系結(jié)構(gòu)的代謝活動能夠降解水中的有機物、氮磷等物質(zhì)，還能夠為生物修復(fù)提供反應(yīng)場所。研究人員在受污染的河道中種植了黑麥草等植物，發(fā)現(xiàn)黑麥草的根系富集了大量的重金屬元素，這說明該生物能夠有效地富集重金屬，防止其擴散。另外，黑麥草對河道中的持久性有機物也有不錯的降解效果，試驗證明其降解率達到了73%[5]。有機物被降解為二氧化碳和水，大分子的有機物也被降解為小分子的有機物，說明植物修復(fù)能夠有效去除重金屬污染和有機污染。

4.3.2 微生物修復(fù)

向污染水體中投加微生物也是生物修復(fù)技術(shù)中的一種有效手段。針對水中的有機物類型，人們可以選出合適的微生物，利用污染物作為微生物繁殖的營養(yǎng)物，使其在河道中大量繁殖，以降解、去除水中的污染物。在微生物修復(fù)中，人們可以根據(jù)底泥條件，添加各種菌類微生物（好氧型、厭氧型、兼性型等菌種）。微生物修復(fù)技術(shù)一般需要和植物修復(fù)技術(shù)聯(lián)用，為其提供生長環(huán)境和生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)。

4.4 聯(lián)合修復(fù)方法

近年來，人們研發(fā)出許多聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，有化學(xué)-生物聯(lián)合修復(fù)、生物-植物聯(lián)合修復(fù)等，聯(lián)合修復(fù)的優(yōu)點是能夠取長補短，通過相互作用發(fā)揮各自修復(fù)的最佳效果[1]。

4.4.1 化學(xué)-生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)單獨作用，都存在優(yōu)點和缺點，兩種修復(fù)技術(shù)可以聯(lián)合使用，以發(fā)揮協(xié)同作用，達到理想的應(yīng)用效果。在生物修復(fù)中，生物反應(yīng)主要發(fā)生在水中，造成生物修復(fù)不能完全去除底泥中的污染物，影響了處理效果?；瘜W(xué)修復(fù)能夠增加污染物的溶解度，使污染物擴散分布，能幫助微生物更好地吸收。目前，許多化學(xué)生物聯(lián)用技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在污染河道治理中，例如，臭氧和生物聯(lián)合修復(fù)能夠促進微生物的分解作用。

化學(xué)-生物聯(lián)合修復(fù)應(yīng)用的關(guān)鍵在于對底泥進行充分調(diào)研，選擇合適的化學(xué)試劑和投加量來配合微生物投加。不適宜的投加會造成水環(huán)境的繼續(xù)惡化，同時，人們應(yīng)該考慮河道修復(fù)成本。

4.4.2 微生物-植物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

該技術(shù)需要構(gòu)建微生物和植物的共生體系，該修復(fù)系統(tǒng)的植物根系能夠產(chǎn)生豐富的分泌物，分泌物能夠給微生物提供生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)，還能強化微生物對河道泥底有機物的分解能力。在植物根系的周圍，根系具有分泌氧的能力，所以根系周圍會出現(xiàn)好氧、缺氧等分區(qū)，對氧氣有不同需求的微生物能夠在不同的分區(qū)生長。在微生物-植物聯(lián)合修復(fù)體系中，微生物與植物共生，植物為微生物提供生長載體，微生物降解底泥污染物，富集重金屬反向利于植物生長。

微生物-生物聯(lián)合修復(fù)工藝目前已經(jīng)在黑臭水體處理中廣泛應(yīng)用，但是在河道底泥修復(fù)中應(yīng)用較少。需要注意的是，使用該工藝時，人們要合理挑選植物和微生物，微生物應(yīng)該選擇厭氧菌或者兼性厭氧菌，植物應(yīng)該選擇根系較發(fā)達的種類。在微生物-植物聯(lián)合技術(shù)中，植物應(yīng)該定期切割，以免根系過多，死亡的根系會對河道底泥產(chǎn)生污染。

除了以上介紹的兩種技術(shù)，聯(lián)合修復(fù)技術(shù)還有微生物與生物促進劑的聯(lián)合作用、曝氣與微生物聯(lián)合修復(fù)以及多種修復(fù)方式共同修復(fù)等方法。有研究人員采用生物促生劑和除草劑聯(lián)合修復(fù)水環(huán)境，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩種修復(fù)技術(shù)聯(lián)合比單獨修復(fù)的效果要好[6]。

5 結(jié)論

異位修復(fù)和原位修復(fù)是常見的兩類河道底泥處理工藝，異位修復(fù)技術(shù)因為開挖量大、不環(huán)保等缺點在底泥污染處理中的應(yīng)用越來越少，而原位修復(fù)技術(shù)因為綠色、環(huán)保、工程量小等優(yōu)點被逐漸研究應(yīng)用。新興的聯(lián)合修復(fù)技術(shù)具備各單獨修復(fù)工藝的優(yōu)點，應(yīng)該重點開發(fā)研究。當(dāng)前，人們應(yīng)建立適宜的底泥環(huán)境評價體系，分析底泥的生態(tài)系數(shù)指標(biāo)、沉積指標(biāo)等參數(shù)，正確評價河道底泥中氮磷、有機物含量對底泥的污染程度，選擇適宜的修復(fù)技術(shù)來處理河道污泥。