生態(tài)修復(fù)河道清淤固化在城市黑臭水體治理中的應(yīng)用

王珂

摘要：近年來，全國各地對黑臭水體進(jìn)行了大規(guī)模的處理和處理，大量清淤產(chǎn)生的沉積物未經(jīng)有效處理就作為礦渣、土壤或建筑垃圾運(yùn)輸儲存，嚴(yán)重危害了生態(tài)環(huán)境。采用污泥脫水固化技術(shù)對污泥進(jìn)行處理，形成高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)和土壤，可用作路基填料、透水磚、河湖護(hù)岸和生態(tài)混凝土。該技術(shù)是一種生態(tài)安全、無二次污染的污泥處置技術(shù)，實現(xiàn)了污泥的就地處置和資源化利用，具有良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：河道;清淤方法;淤泥固化技術(shù);城市黑臭水體治理

城市黑臭水體是人們普遍反映出來的一個嚴(yán)重的水環(huán)境問題，它不僅破壞了城市人居環(huán)境，而且嚴(yán)重影響了城市形象。然而，現(xiàn)有的排水基礎(chǔ)設(shè)施不能滿足污水收集、運(yùn)輸和處置的要求，導(dǎo)致大量的污水未經(jīng)處理直接排入天然水體，使其呈現(xiàn)出“黑臭”甚至“重黑臭”的狀態(tài)。在政策的推動下，大規(guī)模地在全國各地開展黑臭水、綜合治理工作。沉積物清淤是消除黑臭水體內(nèi)部污染最有效的工程手段之一。然而，在我國黑臭水處理工程實踐中，大量疏浚底泥被隨機(jī)運(yùn)輸和儲存，甚至被遺棄在魚塘或農(nóng)田中，對生態(tài)環(huán)境造成了危害。隨著黑臭水體的改善，污泥產(chǎn)量逐年增加，但處置能力停滯不前，環(huán)境承受壓力急劇上升。因此，合理選擇污泥處理處置技術(shù)，可以減少土地資源的二次污染和浪費(fèi)，對促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。

1.黑臭水體形成的原因

城市水體中發(fā)生黑臭的主要原因有三：（1）水中氧的消耗：當(dāng)大量外源性有機(jī)物進(jìn)入城市水體時，由于有機(jī)物的分解，水中溶解氧迅速消耗。當(dāng)溶解氧降至低水平時，大量有機(jī)物會在厭氧菌的作用下進(jìn)一步分解，產(chǎn)生硫化氫、胺、氨等難聞氣味。（2）內(nèi)源性污染：當(dāng)水體、污染物、污染物通過沉積或吸附沉積物中的顆粒物在厭氧條件下積累時，沉積物產(chǎn)生甲烷、硫化氫和其他不溶于水氣的物質(zhì)，此外，大量的營養(yǎng)物質(zhì)可導(dǎo)致河中藻類過度繁殖，這些藻類死后可分解和礦化，形成耗氧有機(jī)物和氨氮。（3）水溫停滯和上升的影響：水體生態(tài)功能喪失，流動性經(jīng)常降低或完全消失，直接導(dǎo)致水體復(fù)氧能力下降，局部水域或水層嚴(yán)重缺氧，形成適合藍(lán)藻快速繁殖的水動力條件，增加水藻風(fēng)險，導(dǎo)致水質(zhì)惡化。此外，水溫的升高會加速微生物和藻類殘留物對有機(jī)物和氨氮的分解，加速溶解氧的消耗，使黑臭水質(zhì)惡化。

2.淤泥固化處理技術(shù)

河道疏浚會產(chǎn)生大量淤泥。粉土一般含水量高，強(qiáng)度低。部分淤泥可能含有有毒有害物質(zhì)，對周圍水環(huán)境造成二次污染。因此，有必要妥善處置沉沙后產(chǎn)生的淤泥。根據(jù)固體廢棄物處理“減量化、無害化、資源化”的原則，盡可能考慮對淤泥資源的利用。從廣義上講，只要廢棄污泥可以再利用，所采用的方法屬于資源化利用。例如，采用污泥固化、干燥、土壤等方法都是污泥回收利用技術(shù)。軟土固化技術(shù)是利用固化劑對軟土體進(jìn)行現(xiàn)場固化，使土體達(dá)到一定強(qiáng)度或其他要求，使土體能夠現(xiàn)場使用或滿足地基要求的一種方法。近年來，黑臭水處理的研究主要集中在改善水凈化、凈化能力和生態(tài)多樣性方面。但是，燒結(jié)過程消耗大量能源，對大氣造成二次污染，需要設(shè)置燒結(jié)設(shè)備，以增加工程總投資。

2.1物理處理方法

物理處理方法是通過蒸發(fā)、滲透和自然沉降、人工機(jī)械強(qiáng)化等物理措施降低污泥含水量，去除污泥中的多余自由水，如場地排水、低真空預(yù)壓、熱處理、現(xiàn)澆處理和機(jī)械加固等傳統(tǒng)的干強(qiáng)化和人工強(qiáng)化措施都是通過物理原理進(jìn)行的。實踐表明，物理處理方法不能去除污染物，對于高污染的疏浚污泥，還需要進(jìn)一步的物理、脫水和固化處理，以防止二次污染。

2.2化學(xué)處理方法

化學(xué)固化是將固化物加入污泥中，通過化學(xué)反應(yīng)形成穩(wěn)定的固化物的過程。固化產(chǎn)物強(qiáng)度高，透水性低，能封閉重金屬污染物，最大限度地控制生化條件，防止二次污染。污泥的化學(xué)固化過程包括水解酸化、水化和碳酸化。污泥固化技術(shù)已在國外應(yīng)用了幾十年，是一項成熟的技術(shù)。處理后的污泥強(qiáng)度可控，結(jié)構(gòu)簡單，速度快，可轉(zhuǎn)化為可再生資源。

2.3復(fù)合干化法

復(fù)合干燥法是將污泥固化與殘水處理相結(jié)合的一種技術(shù)方法。疏水劑的強(qiáng)氧化作用和疏浚底泥的電荷作用可以實現(xiàn)疏浚管道內(nèi)毛細(xì)水的分子分離。復(fù)合干化法可以顯著縮短疏浚淤泥場的施工周期，但它是一種養(yǎng)護(hù)成本高、工程經(jīng)驗少、施工不確定性大的新技術(shù)。用于河湖護(hù)岸，可解決河湖邊坡結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，水土流失嚴(yán)重、生態(tài)效應(yīng)差等問題;還能根據(jù)需要，在固化淤泥表面種植多種挺水和沉水植物，提高水體生態(tài)多樣性和透明度。

3.工程應(yīng)用分析

3.1工程概況

在福州某黑臭水處理工程中，通過采取清淤、截污、生態(tài)處理等工程措施，降低了進(jìn)入河流的鱈魚、氮、磷等污染物的總量。本工程選用半干式清淤方式，對河流采用高壓水槍，對河底泥沙進(jìn)行沖刷破壞，然后利用泥漿泵將泥沙排到淤泥密集地、處置區(qū)。污泥放置約12小時，排干上清液，然后通過脫水和固化處理。工程項目的總清淤量為23416立方米。

3.2技術(shù)方案

本項目采用無機(jī)聚合物絮凝劑聚合氯化鋁，絮凝劑用量為1%，采用板框壓濾機(jī)將粉土含水量迅速降低到75%左右，硅酸鹽水泥和石膏固化劑強(qiáng)度等級為42.5級，水泥用量為8%，石膏用量為2%，固化污泥直接用于河道護(hù)岸工程。同時，在施工過程中，制作了幾組尺寸為15cmX15cmX15cm的固化粉土方塊，分別于第7、14、21和28天測試了其抗壓強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，以研究固化粉土的強(qiáng)度增長規(guī)律，驗證其是否符合邊坡防護(hù)的要求，并對試驗結(jié)果進(jìn)行了抗壓強(qiáng)度分析。

3.3試驗結(jié)果與討論

3.3.1固化淤泥試塊抗壓強(qiáng)度

從實驗數(shù)據(jù)可以看出，固化污泥的早期抗壓強(qiáng)度迅速增加，在7天內(nèi)達(dá)到10.87MPA。隨著時間的延長，固化污泥的抗壓強(qiáng)度無明顯增加，28天時達(dá)到11.33MPA。以往的研究和工程實踐表明，當(dāng)生態(tài)護(hù)坡抗壓強(qiáng)度達(dá)到2-15MPA時，可滿足。本工程采用8%水泥和2%石膏作淤泥固化劑，7天內(nèi)試塊抗壓強(qiáng)度可達(dá)10.87MPA，施工周期短，投資少，可滿足抗壓強(qiáng)度和護(hù)坡度的要求。

3.3.2生態(tài)護(hù)岸建設(shè)和土方平衡

該工程河道全長3.3公里，目前的駁船主要由砂漿塊石制成。工程采用固化淤泥，對現(xiàn)有駁船進(jìn)行生態(tài)重建。工程駁船總長5.7km，重建平均所需泥沙量3.96立方米/米，污泥總量22572立方米，污泥總量844立方米，僅占淤泥總量的3.6%。

4.下一步工作建議

4.1淤泥固化劑研發(fā)

根據(jù)不同的污泥性質(zhì)和資源化利用方向，有針對性地研究開發(fā)高效污泥固化劑，優(yōu)化水泥、石灰、石膏、粉煤灰等外加劑的配比，提高固化污泥的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、透水性等理化指標(biāo)，改善固化污泥的堿度和孔隙度，以滿足不同類型植物的生長需要。

4.2淤泥脫水固化資集成設(shè)備生產(chǎn)

綜合污泥篩選、除砂、脫水、固化和資源化技術(shù)，提高污泥去除率、水固化資源化效率，減少設(shè)備面積，形成工業(yè)化的集成技術(shù)、技術(shù)體系和成套設(shè)備產(chǎn)品。

結(jié)束語

黑臭水體的處理可以改善水體水質(zhì)，提高水體的生物多樣性，但排沙對沉積物的二次污染不容忽視。因此，在實際工程應(yīng)用中，污泥脫水固化技術(shù)可以實現(xiàn)污泥的快速減量化和資源化利用，大大減少污泥隨意處置對環(huán)境造成的危害。同時，根據(jù)場地的實際情況和機(jī)械設(shè)備的配置，將淤泥的篩分、除砂、脫水、固化和資源化工藝相結(jié)合，可大大提高污泥脫水和固化的效率，實現(xiàn)較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

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（作者單位：湖南百舸水利建設(shè)股份有限公司）