疏浚淤泥的固化處理技術(shù)與資源化利用

陳彥霖

（湘潭建工集團(tuán)有限公司，湖南 湘潭 411101）

疏浚淤泥工程幫助遭受污染的湖泊進(jìn)行人工處理，從而恢復(fù)原本的生態(tài)系統(tǒng)；淤泥的成因是生活污水、城市工業(yè)廢水等造成的，這些污染物集成為淤泥，進(jìn)而讓疏浚淤泥工程得到了大力發(fā)展。這種工程發(fā)展與我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相伴生，隨著工業(yè)化基礎(chǔ)完成，改革開(kāi)放引進(jìn)粗放的工業(yè)技術(shù)等，都在一定程度上加重了環(huán)境污染，疏浚淤泥工程也就順勢(shì)發(fā)展起來(lái)。

1 疏浚淤泥工程概述以及工程難點(diǎn)

1.1 疏浚淤泥工程

疏浚淤泥是指通過(guò)疏通河流、湖泊等水體的沉積物，而產(chǎn)出的泥水混合物。淤泥主要分為工業(yè)廢水、生活污水、地表徑流與大氣降水后產(chǎn)生的顆粒物，通過(guò)一系列的化學(xué)、物理反應(yīng)過(guò)程，并在一定的條件下，沉積在水體的底部。根據(jù)疏浚的工藝不同，進(jìn)而得到淤泥含固率在10%-40%之間，一部分的淤泥受到重金屬等有毒物質(zhì)的污染，還需要對(duì)其進(jìn)行特殊處理。淤泥的疏浚工作，很多都需要機(jī)械疏浚與水力吹填施工，而形成的疏浚淤泥工程特性是非常差的，其主要體現(xiàn)在黏粒含量高且含水率高、壓縮性大與強(qiáng)度低、排水固結(jié)緩慢，進(jìn)而造成疏浚淤泥工程特性差的最終原因就是在于疏浚淤泥的黏粒含量高，而很多都是呈薄片狀。表面還帶有負(fù)電荷，同時(shí)還會(huì)吸附帶極性的水分子，導(dǎo)致表面會(huì)形成吸附水層，并且黏滯性非常強(qiáng)。

1.2 淤泥處理難點(diǎn)

（1）淤泥由于長(zhǎng)期處于水體下層，導(dǎo)致其天然含水率是非常高的；淤泥本身是一種連接松散且孔隙中充滿水的低強(qiáng)度土。淤泥表層的含水率在100%-150%，在進(jìn)行清淤時(shí)，通常會(huì)采用泵吸、水力沖控等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)清淤，經(jīng)過(guò)施工的擾動(dòng)淤泥在挖出后體積會(huì)增大，而淤泥的含水率非常高，一般情況下在400%左右。

（2）細(xì)顆粒含量高，河道的底泥來(lái)源于水土流失，成分是以細(xì)顆粒土為主，如太湖表層的底泥多數(shù)為粉砂，一部分的淤泥細(xì)顆粒物是以次生黏土礦物為主。

（3）污染物，淤泥中含有大量的雜草、重金屬物質(zhì)、污水等，所以淤泥的原生質(zhì)量是非常差的，在清淤后還需要對(duì)淤泥做排除污染物的處理，才能保證淤泥可以繼續(xù)使用。在我國(guó)眾多湖泊的河底，淤泥的重金屬含量都是十分顯著的，而杭州西湖的底泥的有機(jī)物與N、P、K的含量還超過(guò)了人類的糞便。太湖、巢湖等地都有不同程度的污染。底泥中富含有機(jī)質(zhì)與營(yíng)養(yǎng)鹽，如果作為農(nóng)作物的肥料是非常好的，但是其內(nèi)部同樣含有很多的重金屬，所以在用淤泥做肥料之前先要對(duì)其進(jìn)行去除重金屬的處理。

2 固化處理技術(shù)與資源化在疏浚淤泥中的使用

2.1 固化處理技術(shù)

2.1.1 物理固化處理技術(shù)

這種方法是指用晾曬、機(jī)械脫水等方式去除淤泥中的自由水，當(dāng)產(chǎn)生的淤泥量少且有場(chǎng)地進(jìn)行晾曬時(shí)，就可以采取晾曬的方法。但是這種辦法局限性非常大，只能適合少量淤泥和有大量場(chǎng)地的場(chǎng)景，此時(shí)才能使用這種辦法。機(jī)械脫水是指可以脫水的機(jī)械將淤泥中多余的水分進(jìn)行去除，但是這種辦法有一個(gè)非常明顯的缺點(diǎn)，就是由于淤泥量非常大，而普通的脫水設(shè)備價(jià)格非常高且脫水效率比較低，所以難以滿足大型淤泥疏浚的要求。袋充方法施工速度非常快、造價(jià)低等特點(diǎn)，但是其局限性同樣非常大。這幾種物理處理方法，都只是將孔隙中的水分全部蒸發(fā)后，依舊存在污染性，因此對(duì)于有高污染的淤泥，在疏浚完成后還需要做二次防污染處理。目前國(guó)內(nèi)有很多采取直接晾干的辦法，如杭州西湖等的底泥疏浚工程，在國(guó)外最為常見(jiàn)的是機(jī)械脫水廠，就是采用離心脫水機(jī)進(jìn)行脫水，這種辦法對(duì)于高含水率的淤泥有著非常好的作用。以往的機(jī)械脫水廠工作效率非常差，所以難以適應(yīng)大規(guī)模的疏浚工程需求。通過(guò)近幾年的技術(shù)研發(fā)，改進(jìn)了技術(shù)設(shè)備，進(jìn)而讓工作效率得到了非常大的提高。

2.1.2 化學(xué)固化處理技術(shù)

這種方法是指向淤泥中添加固化資料；通過(guò)攪拌、養(yǎng)護(hù)，使得淤泥與固化材料融合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而在淤泥表面產(chǎn)生膠凝物質(zhì)，使得淤泥顆粒具有水穩(wěn)定與強(qiáng)度穩(wěn)定性。除此之外，具有膠凝性質(zhì)的水化產(chǎn)物可以在淤泥中形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；結(jié)晶類的水化產(chǎn)物可以填充網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的縫隙，等待其硬化后淤泥才能具備一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。所以化學(xué)技術(shù)不僅可以增大淤泥顆粒的粒徑還可以通過(guò)固化材料的加成，有效地降低淤泥的含水率。同時(shí)包裹淤泥顆粒的凝結(jié)硬化殼也可以降低污染物的活性。（1）化學(xué)固化處理的優(yōu)點(diǎn)：適合用于大量的淤泥處理且可以廣泛的使用于填海等大型工程，施工非常簡(jiǎn)便且可以最大限度縮短工期，還可以根據(jù)固化疏浚淤泥的用途來(lái)設(shè)計(jì)最終配方，進(jìn)而還可以一次性做到滿足施工要求。固化反應(yīng)后的凝結(jié)硬殼可以降低污染物的有效活性，達(dá)到減污的效果。（2）化學(xué)固化處理技術(shù)的缺點(diǎn)：前期設(shè)備投入較大且成本較高，不適合小規(guī)模的清淤填筑工程。

2.1.3 高溫固化處理技術(shù)

高溫固化處理技術(shù)是指通過(guò)高溫處理使得淤泥脫水，同時(shí)還可以把其中的有機(jī)成分分解，還可以使得顆粒之間的黏結(jié)等進(jìn)行溶解，最后使得淤泥形成強(qiáng)度較大的固體顆粒。這種方法可以在最大程度上對(duì)淤泥進(jìn)行徹底清理，也是解決淤泥問(wèn)題的有效途徑，但是對(duì)于淤泥的性質(zhì)一定的要求，并且這種技術(shù)只能在大型固定工廠進(jìn)行，而大型工廠一般在郊區(qū)，這對(duì)于運(yùn)輸來(lái)說(shuō)是個(gè)非常大的壓力，并且處理量是非常有限的；而處理的設(shè)備是固定資產(chǎn)且投入巨大，所以不利于大量淤泥的處理。

2.2 資源化利用

（1）通過(guò)物理固化處理的淤泥，在曬干后，可以將其作為填土材料使用。

（2）化學(xué)固化處理技術(shù)處理的淤泥：如果采用工業(yè)廢料如粉煤灰等材料，作為化學(xué)固化劑就可以進(jìn)一步降低工程的造價(jià)，同時(shí)還可以抵消了這些廢料，可以產(chǎn)生較好的環(huán)境效益。

（3）高溫技術(shù)處理的淤泥：這種方法處理的淤泥可以制作成建材，其主要用途有輕質(zhì)陶粒、生產(chǎn)水泥等。輕質(zhì)陶?？梢杂米髀坊牧希蛘咭部梢宰龀苫炷凉橇虾突ɑ艿母采w料；但是由于成本等問(wèn)題所以還沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用。在日本研制成功了一款淤泥微晶玻璃，該物品是建筑物種非常優(yōu)良的品種，類似于人造大理石，外觀、耐熱性等都是非常優(yōu)良的。同時(shí)利用淤泥制造的生態(tài)水泥成本只有普通水泥的1/3，但是其原料成分是不同的，因?yàn)橛倌嗟暮}量非常高從而會(huì)使得鋼筋出現(xiàn)銹蝕，所以只能用于地基的強(qiáng)化，如果用淤泥制作磚塊，其特性是重量輕透氣性好，但是作為路面鋪設(shè)磚塊就會(huì)讓水滲透過(guò)磚塊直接進(jìn)入地下，同時(shí)還能防止因?yàn)橄滤琅潘粫扯斐傻姆e水，蘇州某區(qū)域就使用過(guò)這樣的磚塊。浙江省也出臺(tái)了關(guān)于利用河道淤泥制磚的扶持政策，而一些制磚廠也紛紛響應(yīng)了政府的號(hào)召。

2.3 處理淤泥的常規(guī)方法

常規(guī)處理淤泥的方法一般有2種。

（1）海洋對(duì)于陸地來(lái)說(shuō)，其空間要更大，所以可以將一定的淤泥拋棄在一定區(qū)域內(nèi)，底泥的污染物通過(guò)洋流稀釋與降解。就不會(huì)對(duì)海洋造成致命的傷害，海洋可以較快的恢復(fù)到或者接近原來(lái)的水平。這種辦法在淤泥量比較少的情況下，各國(guó)都在大量使用這種方法，如紐約的淤泥在1977年直接劃定了專門(mén)的淤泥拋擲地區(qū)。隨著我國(guó)的海洋工程的發(fā)展，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)在1997年時(shí)淤泥總量在3000萬(wàn)立方米，而到21世紀(jì)已經(jīng)突破了1億立方米?，F(xiàn)今海洋拋泥的問(wèn)題在于隨著淤泥逐漸遞增，同時(shí)淤泥污染也在逐年遞增，所以近海的拋泥容量已經(jīng)接近飽和狀態(tài)。這種辦法對(duì)于近海的海洋生態(tài)會(huì)有比較嚴(yán)重的破壞；而如果把拋泥的地點(diǎn)往外移就會(huì)增加相應(yīng)的運(yùn)距，而這也會(huì)增加相應(yīng)的拋泥成本，因?yàn)閽伳嗟霓k法本就是為降低成本而出現(xiàn)的，所以現(xiàn)今很多人已經(jīng)舍棄了這種方法。

（2）陸地處置，這種是針對(duì)于內(nèi)陸的清淤所出現(xiàn)的一種方法，通常表現(xiàn)是征用魚(yú)塘等低洼地帶，同時(shí)還要在四周設(shè)置圍墻，防止淤泥出現(xiàn)外滲。

3 結(jié)語(yǔ)

本文先從疏浚淤泥工程的難點(diǎn)與內(nèi)容進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，然后針對(duì)于淤泥的固化處理技術(shù)與資源利用。疏浚淤泥可以幫助眾多湖泊快速恢復(fù)破壞的環(huán)境，同時(shí)如果把淤泥進(jìn)行二次處理就可以把淤泥作為一些其他材料，如農(nóng)田肥料、淤泥磚塊等。雖然淤泥等物質(zhì)給環(huán)境帶來(lái)了非常嚴(yán)重的損害，但是如果從淤泥資源化的利用來(lái)看，它又可以給人們帶來(lái)新的材料。現(xiàn)今國(guó)家對(duì)環(huán)保要求進(jìn)一步重視起來(lái)，疏浚淤泥工程一定有著更好的發(fā)展前途。