疏浚底泥資源化利用前景分析

蔣 益，莊 楊，徐焯俊，談新鋒

（1.常州市城市防洪工程管理處,江蘇 常州 213165；2.江蘇大禹水務(wù)有限公司,江蘇 常州 213165）

0 引言

老運(yùn)河（京杭大運(yùn)河常州段）,是江南運(yùn)河最古老的河段之一。歷經(jīng)多代及當(dāng)代的開挖拓寬、改線,當(dāng)下已形成“一河四支,四河并城”的獨(dú)特水系格局。運(yùn)河西起武進(jìn)區(qū)奔牛鎮(zhèn)與丹陽市呂城鎮(zhèn)交界處,東至武進(jìn)區(qū)橫林鎮(zhèn)與無錫交界處,長44.7 km,其中市區(qū)段長23.8 km。沿河工業(yè)和生活污水常年排入運(yùn)河,污染了水環(huán)境,各種重金屬和有害化合物也在河道底泥中不斷富集,是水體黑臭的元兇之一。長年累月的集聚效應(yīng)導(dǎo)致河道底泥影響河道過流能力,汛期會(huì)直接威脅到沿岸居民生命財(cái)產(chǎn)安全,管理單位需不時(shí)組織實(shí)施河道疏浚。但疏浚工程之后如何消納淤泥是長期存在的難題,付費(fèi)堆放是常見的處理方式,可是底泥異味以及污染物超標(biāo)等情況常影響到堆填區(qū)附近居民的正常生活,科學(xué)規(guī)劃底泥資源化利用方向,加強(qiáng)底泥利用力度,可以有效解決這一難題。

國內(nèi)外學(xué)者們?yōu)榇俗隽舜罅康难芯抗ぷ?目前已應(yīng)用到土地利用、建筑材料、填方材料等多個(gè)方面[1],這不僅可以解決疏浚底泥安置問題,減少環(huán)境的污染,還會(huì)產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)效益,向?qū)崿F(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。但疏浚底泥中含有各種重金屬和有害化合物,在加以利用前需根據(jù)底泥成分檢測結(jié)果,分析、控制利用方向,選用合適的固化方式,降低利用成本。

1 底泥檢測

本次試驗(yàn)在老運(yùn)河位于常州市遠(yuǎn)東煤炭公司東南側(cè)河道至中國華電戚墅堰發(fā)電有限公司西南側(cè)河道的區(qū)間范圍內(nèi)設(shè)置河道底泥檢測點(diǎn),對(duì)全長約25 km的流道進(jìn)行了等間距的底泥采樣檢測,25 個(gè)測點(diǎn)都涉及的檢測因子有：pH、鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳、錳、鈷、硒、釩、銻、鉈、鉬16 項(xiàng)。其中4 號(hào)、9 號(hào)、14 號(hào)、20 號(hào)、24 號(hào)5 個(gè)測點(diǎn)進(jìn)行全因子檢測,增加有機(jī)質(zhì)、氨氮、有效磷、苯并（a）芘、總石油烴、礦物油等項(xiàng)目。

圖1 測點(diǎn)分布圖

2 底泥分析

根據(jù)以往清淤經(jīng)驗(yàn),常州地區(qū)疏浚底泥垃圾含量約占邊坡淤泥層的14%,建筑垃圾為主；河底淤泥層雜物以生活垃圾、雜物為主,占比約為5%,現(xiàn)階段通過吹泥可進(jìn)行垃圾有效分離,這種程度的底泥垃圾占比對(duì)資源化利用前景沒有直接影響。淤泥利用的重中之重在于確定其資源化利用方向時(shí)的技術(shù)控制,需對(duì)底泥中有毒、有害的成分進(jìn)行檢測分析,檢測結(jié)果的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要參考《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618-2018）和《土壤環(huán)境質(zhì)量 建筑用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 36600-2018）,這兩種標(biāo)準(zhǔn)中不涉及的檢測因子則參考《綠化種植土壤》（GJ/T 340-2016）和《上海市場地土壤環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估篩選值（試行）》。

2.1 重金屬與無機(jī)物分布情況與濃度分析

底泥分析報(bào)告檢測數(shù)據(jù)顯示：老運(yùn)河干流表層混合泥樣中,重金屬和無機(jī)物的濃度從低到高依次是鉈、鉬、汞、銻、鎘、硒、砷、鈷、釩、鉛、鎳、銅、鉻、鋅、錳,按濃度排列繪制圖2。

圖2 重金屬濃度走勢圖

由圖2 可知,在該測段不同種類重金屬和無機(jī)物濃度相差很大,同種元素則沿線呈多鋒分布,上下游河段含量無明顯的變化趨勢,不同于其他重金屬,無機(jī)物硒含量較為穩(wěn)定,不存在明顯的鋒面；部分重金屬濃度走勢一致,但是就整體而言不存在明顯的分界點(diǎn)；相較之下,8 號(hào)、23 號(hào)、25 號(hào)測點(diǎn)附近處多種元素濃度處在波峰,4 號(hào)、17 號(hào)、18 號(hào)、19 號(hào)、20 號(hào)測點(diǎn)則濃度處于低點(diǎn)。

同時(shí),底泥檢測結(jié)果顯示：25 個(gè)測點(diǎn)pH值取值范圍是[7.2,8],小于7.5 的數(shù)量占8 個(gè),其余均大于等于7.5。根據(jù)本文選用的農(nóng)業(yè)用地規(guī)范,底泥中重金屬含量都低于農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)的篩選值；滿足綠化種植Ⅱ土壤重金屬含量的技術(shù)要求,部分測點(diǎn)甚至滿足綠化種植Ⅰ級(jí)土的要求。但是該測段底泥因鉻濃度普遍較高,對(duì)照建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控規(guī)范,僅滿足第二類管制用地要求。

2.2 化合物分析

全因子檢測點(diǎn)主要檢測：揮發(fā)性有機(jī)物、半揮發(fā)性有機(jī)物、農(nóng)藥類、總石油烴濃度檢測結(jié)果均低于標(biāo)準(zhǔn)限值,其中,甲苯濃度低于0.35 mg/kg；菲、熒蒽濃度低于0.3 mg/kg；芘、?、苯并（b）熒蒽濃度低于0.2 mg/kg；苯酚、2-甲基萘、苯并（a）蒽、苯并（a）芘,濃度穩(wěn)定在0.1 mg/kg左右；總石油烴的撿出成份主要為C10-C14、C15-C28、C29-C40,其含量分別處于≤10 mg/kg、68 mg/kg~226 mg/kg、85 mg/kg~232 mg/kg,且各項(xiàng)化合物濃度除C15-C28、C29-C40之外,不同測點(diǎn)之間濃度差別不大,參照《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 36600-2018）中建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)的篩選值和管制值,5個(gè)測點(diǎn)所取樣品中化合物濃度均能滿足建設(shè)用地第一類用地要求。由此判定,各項(xiàng)化合物濃度在選取該流段底泥資源化利用方向,以及固化脫水方式中不起決定性作用。

3 底泥資源化利用前景與固化處理技術(shù)

為加速底泥資源化利用進(jìn)程,采用統(tǒng)一規(guī)劃的思路,就各斷面的檢測結(jié)果而言,樣品中重金屬、無機(jī)物、揮發(fā)性有機(jī)物、半揮發(fā)性有機(jī)物、農(nóng)藥類、總石油烴含量均能滿足《綠化種植土壤》（GJ/T 340-2016）II級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求,和建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)第二類管制用地要求。綜合考據(jù)底泥轉(zhuǎn)換為綠化種植土壤后,植株可以通過富集作用吸收底泥中的重金屬物質(zhì),如鎘、鉛等,能有效修復(fù)底泥土壤,降低重金屬擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)植株可以從底泥中獲取部分生長所需營養(yǎng)元素,降低人工肥的需求和經(jīng)濟(jì)投入,由此產(chǎn)生生態(tài)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等多方效益,而且將底泥用于綠化種植還能避開人類食物鏈,降低各類風(fēng)險(xiǎn)。由此,本文認(rèn)為該流段底泥資源化利用方向與綠化種植的契合度更高[2]。

在底泥投用前,要對(duì)其進(jìn)行脫水固化,常見的固化方式主要分物理、化學(xué)、高溫處理三個(gè)方向[3],其中物理固化最為簡便,投入低,但對(duì)固化過程的占地面積需求較高；化學(xué)固化處理技術(shù)可以短時(shí)間內(nèi)有效降低淤泥含水率,多用于填海等大型工程；高溫固化處理技術(shù)對(duì)設(shè)備、技術(shù)要求較高,常用于污染物含量嚴(yán)重超標(biāo)的疏浚底泥清潔處理,使用頻率不高。在實(shí)際應(yīng)用中要綜合考慮疏浚底泥的體量、重金屬、化合物濃度、含水率、資源化利用方向等多個(gè)方面因素,選用合適的固化方式。

對(duì)于準(zhǔn)備利用與綠化種植的底泥,可以采用物理固化處理,這種方法既便于控制含水率變化,又可以降低固化成本。鑒于底泥中含有重金屬,為降低重金屬活性,避免重金屬的擴(kuò)散,減少底泥毒性,同時(shí)為了方便運(yùn)輸和提高固化處理效率,建議采用物理固化方式中的土工袋處理工藝或者機(jī)械脫水法。

4 結(jié)語

疏浚工程需要以確保河道的防洪承澇能力為出發(fā)點(diǎn),同時(shí)兼顧消除現(xiàn)狀底泥污染,避免底泥對(duì)河道的二次污染,統(tǒng)籌考慮通航要求、景觀生態(tài)等因素。

（1）底泥檢測數(shù)據(jù)顯示：疏浚河段底泥中的污染物基本都呈現(xiàn)表層低、中層高、原狀土層最低的分布特點(diǎn),建議在疏浚時(shí)考慮合適的疏浚深度,盡可能將污染物含量高的底泥移除,避免污染物暴露于水體,影響河水水質(zhì)。在技術(shù)能夠完成的范圍內(nèi),盡可能分批次清淤,將不同深度的淤泥分批移除,方便后期資源化利用,同時(shí)降低重金屬擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)。

（2）結(jié)合多地疏浚資料,除個(gè)別重污染河段外,擬疏浚河流只要不低于Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn),絕大多數(shù)底泥都能滿足《綠化種植土壤》（GJ/T 340-2016）中對(duì)綠化種植用地Ⅲ級(jí)土壤的技術(shù)要求（pH值大于7.5）,由此建議疏浚底泥經(jīng)過簡單的分析檢測后,在考慮資源化利用方向時(shí)可以側(cè)重于還林利用。

（3）河道底泥檢測結(jié)果不但可以用于自身資源化利用規(guī)劃,還可以作為沿岸企業(yè)排污管理的依據(jù)。不同管理部門之間可以加強(qiáng)聯(lián)動(dòng)合作,河道管理、防洪管理部門在清淤工程中如果發(fā)現(xiàn)某種重金屬超高的流段,在排除污染物長期沉積作用的情況下,應(yīng)該及時(shí)向環(huán)保部門反應(yīng)情況,加強(qiáng)沿岸企業(yè)污水針對(duì)性檢測,及時(shí)發(fā)現(xiàn)超標(biāo)排放情況,協(xié)同做好社會(huì)管理工作。