梁 康，楊佘維

（1.廣東環(huán)科院環(huán)境科技有限公司；2.廣東省環(huán)境科學(xué)研究院，廣州，510045）

我國現(xiàn)存的污染河道往往存在截污不徹底或者未截污的情況，大量高濃度污水的長期匯入，通常會導(dǎo)致底泥淤積，形成嚴重的內(nèi)源污染。在一定條件下，淤積在底泥中的存量污染物會釋放到上覆水體中，影響上覆水體水質(zhì)[1]。已有研究表明，當?shù)啄嘀械奈廴疚餄舛瘸^其對應(yīng)的本底值的2～3倍時，它就會對水體構(gòu)成潛在的危害，需要對其進行治理[2]。

根據(jù)底泥處理的位置不同，可將治理方法分為原位治理與異位處理。各種處理處置方法優(yōu)缺點各異，工程上尚未有有系統(tǒng)的、規(guī)范的底泥治理技術(shù)標準可以參考借鑒[3]?；诖?，筆者在對國內(nèi)外的內(nèi)源污染治理技術(shù)進行充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身工程經(jīng)驗，對常用底泥治理技術(shù)進行了總結(jié)，特別是對一些具有應(yīng)用前景的方法進行了詳述，以期為有關(guān)技術(shù)人員提供參考。

1 原位治理

原位治理指的是底泥無需進行清淤疏浚，直接在底泥上采用物理、化學(xué)或生物修復(fù)的方法穩(wěn)定或去除底泥中的污染物。常見的原位治理方法如圖1所示。

圖1 常見原位治理方法

1.1 物理處理

底泥的原位物理處理相對簡單，目前，底泥覆蓋技術(shù)是研究與應(yīng)用最廣泛的物理處理方法，其原理是通過覆蓋一層適宜的覆蓋材料將水體與底泥阻隔開，從而減少底泥污染物向上覆水體的遷移釋放。原位覆蓋雖然簡單方便，但也存在著較大的局限性。底泥覆蓋只是將底泥中的污染物隔離，并沒有徹底移除，因此一旦覆蓋層破損，污染物仍會向水體擴散。此外，覆蓋也會增加底泥的厚度，從而改變河床坡度，對河道的泄洪蓄水存在著潛在的影響，在水流較大的區(qū)域，覆蓋物也容易被沖走[4]。

底泥覆蓋已被廣泛地應(yīng)用于各國的河道治理，但高效覆蓋材料來源緊張限制了該技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用。常用底泥覆蓋材料包括天然功能土、粉煤灰、改性材料、合成覆蓋材料等[5]。Fan Y等開發(fā)了一種由沸石/含水氧化鋯復(fù)合物組成的獨特底泥覆蓋材料，并研究了其對磷的去除，經(jīng)過28 d的底泥覆蓋試驗后，上覆水體的濁度、總磷和溶解性磷濃度明顯降低[6]。楊潔揚利用高爐煤渣覆蓋受污染水體底泥，結(jié)果表明，采用曝氣與覆蓋相結(jié)合的方法可以使上覆水的NH3-N、TP濃度保持0.2 mg/L和0.07 mg/L左右[7]。

1.2 化學(xué)處理

底泥的原位化學(xué)處理是指向底泥中投加化學(xué)試劑，固定或者轉(zhuǎn)化底泥中的污染物，從而降低底泥的污染程度，根據(jù)化學(xué)藥劑的作用和性質(zhì)，化學(xué)處理技術(shù)也分為氧化還原技術(shù)與鈍化技術(shù)等。

氧化還原技術(shù)的原理是向底泥沉積物中注射氧化還原試劑，促使底泥污染物因發(fā)生氧化還原反應(yīng)而去除。目前，常用的氧化劑有硝酸鈣、高錳酸鉀、雙氧水等。孫士權(quán)對比了不同原位氧化還原修復(fù)方法對東洞庭湖底泥磷釋放的控制效果，結(jié)果表明，在溶解氧≥20%時，對磷的控制效果依次為：硝酸鈣原位處理＞沸石覆蓋＞曝氣≥未處理[8]。

原位鈍化技術(shù)是向底泥或者水體中投加鈍化藥劑，鈍化藥劑可以捕獲水中污染物，降低水體的污染物濃度，沉降下來的鈍化藥劑會形成鈍化層覆蓋在底泥上，抑制底泥的懸浮。常用的鈍化劑有鋁鹽、鈣鹽、鐵鹽等。趙衛(wèi)民等研究了不同鈍化劑對河道底泥的鈍化作用，結(jié)果表明，鋁鹽和鈣鹽鈍化劑對,TN、TP、COD釋放的抑制效果比鐵鹽鈍化劑好，摻加4 g鋁鹽鈍化劑和摻加6 g鈣鹽鈍化劑后的河道底泥污染物的釋放量較小[9]。Gan F研究了天然富鈣凹土進行700℃高溫熱處理后，用于底泥鈍化，這樣可以顯著提高其對磷的吸附效率，吸附量可達42.0 mg/g[10]。

1.3 生物修復(fù)

底泥的生物修復(fù)是利用微生物、動植物的代謝作用將底泥中的污染物分解、轉(zhuǎn)化固定成無害物質(zhì)。相比于物理、化學(xué)修復(fù)，生物修復(fù)是一種適用性強、廉價且對環(huán)境干擾少的方法。目前，常用的底泥生物修復(fù)技術(shù)主要包括：微生物修復(fù)、植物修復(fù)等。

底泥的微生物修復(fù)研究以固定化微生物技術(shù)為主，涂諱靈利用碳纖維生態(tài)草固定反硝化菌修復(fù)黑臭底泥，處理6周后，底泥有機質(zhì)去除率、削減厚度分別為14.2%、1.79 cm，上覆水NH3-N、CODCr、TP、TN去除率分別為93.9%、66.5%、90.2%、84.6%[11]。林舒康將光合細菌固定在沸石上，并以0.5 kg/m2均勻投加到河道底泥中，修復(fù)5個月后上覆水NH3-N、CODCr、TP、TN下降了93.61%、57.51%、86.96%、95.16%，底泥有機質(zhì)下降了27.20%[12]。謝佩君則研究了不同沉水植物對Cu、Pb復(fù)合污染底泥的修復(fù)效果[13]。結(jié)果表明，對Cu的富集能力為黑藻＞金魚藻＞苦草；對Pb的富集能力為苦草＞黑藻＞金魚藻。

2 異位處理

底泥的異位處理是指將河道的底泥挖出，運送到指定的地點，進行相應(yīng)的處理。常見的異位修復(fù)方法如圖2所示。

圖2 底泥常見異位處理方法

2.1 土地利用

河道清淤底泥由于其富含N、P、K等營養(yǎng)元素，在嚴格控制底泥中污染物含量的前提下，進行土地利用，既可以減少因處理帶來的整治費用，又可變廢為寶，充分利用底泥中營養(yǎng)成分，避免造成二次污染。目前，疏浚底泥的土地利用方式主要包括：園林綠化利用、農(nóng)田利用、土地改良利用、林業(yè)利用等。底泥不同利用方式對其相應(yīng)的污染物含量有不同的要求，我國尚未針對清淤底泥的土地利用出臺相應(yīng)的標準。清淤底泥的園林綠化利用、農(nóng)田利用、林業(yè)利用可分別參考《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 園林綠化用泥質(zhì)》（GB/T 23486-2009）、《農(nóng)用污泥污染物控制標準》（GB4284-2018）、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 林地用泥質(zhì)》（CJ/T 362-2011）的相關(guān)規(guī)定[14]。此外，河道底泥的土地利用宜根據(jù)施用地點、土壤本底值、土地利用面積、種植植物類型等確定合理的方式。

常熟南湖濕地公園利用湖內(nèi)底泥填筑湖邊魚塘，成片種植蓮藕，金秋季節(jié)，荷花盛開，成為濕地公園一道亮麗的風景[15]。謝瑞桃將黑臭底泥用于馬尼拉草、高羊茅草、四季青草、福壽花種植中，發(fā)現(xiàn)綠化植物在常溫（18～22℃）下發(fā)芽率較高，四種植物對TN、TP、有機質(zhì)去除率均值分別為52.67%、75.95%、49.91%[16]。魏嵐利用水庫底泥種植蔬菜，并研究了底泥添加對芥菜的生長和品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，隨著底泥加入比例的增加，芥菜生物量先升高后降低，當m（底泥）:m（土壤）=2:1時，芥菜的生物量最高[17]。林智將河塘底泥與周邊沙地混合，構(gòu)建了30 cm厚耕作層，分別種植了空心菜與苦瓜，結(jié)果表明，疏浚出來的底泥與河沙混合后用于土地改良種植農(nóng)產(chǎn)品是可行的[18]。

2.2 建材利用

隨著我國土地利用政策的調(diào)整，可工業(yè)開發(fā)的地表黏土資源越來越少，河道底泥因其含有大量無機質(zhì)，是磚瓦、水泥和陶料等建筑材料的優(yōu)良替代原料。河道底泥用于建材利用不僅減少了因堆放而侵占的耕地，同時避免了因取土對農(nóng)田造成的破壞，環(huán)境效益與社會效益顯著。目前，清淤底泥的建材利用主要包括：水泥窯協(xié)同焚燒制水泥、摻雜制水泥、協(xié)同制陶粒等。

上海吳淞水泥公司利用蘇州河底泥生產(chǎn)水泥，生產(chǎn)的水泥質(zhì)量滿足使用要求，一個日產(chǎn)1 000 t的生產(chǎn)線每天可處置約200 t（干基）底泥[19]。翁晶晶利用河道清淤底泥，以發(fā)泡聚苯乙烯顆粒作為摻合料，成功制備了滿足市場需求的輕質(zhì)墻體磚，其容重 1.31 g/cm3，強度等級可達MU10[20]。李鋮研究了利用污水處理廠污泥和河道底泥燒制陶粒的可行性，發(fā)現(xiàn)污泥干重占混合污泥的5%～15%，預(yù)熱溫度300℃下，預(yù)熱20～30 min，焙燒溫度1 120～1 150℃下焙燒10 min，陶粒的體積、堆積密度、簡壓強度和表觀密度等物理性質(zhì)均滿足建材性能的要求[21]。

2.3 填埋

清淤底泥可以與生活垃圾混合填埋，但用于填埋的底泥應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋用泥質(zhì)》（GB/T 23485-2009）和《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB 16889-2008）的規(guī)定[22]。

2.4 填方筑壩

底泥固化后可以用作填土或道路工程的填方材料，與一般的土料相比，固化的底泥具有不產(chǎn)生固結(jié)沉降、強度高、透水性小等優(yōu)點。張春雷對無錫五里湖疏浚出的底泥進行了固化處理和筑堤試驗，結(jié)果表明，底泥固化后用作為土方材料，其28 d強度、滲透和變形系數(shù)均能夠滿足堤防筑堤的要求[23]。廣州市通過將底泥固化后運送至填埋場作為填方土，解決了廣州市300萬m3底泥的處置難題。

2.5 海洋傾倒法

海洋傾倒法主要適用于沿海城市，是將疏浚泥運送到海洋管理部門指定的海洋拋泥區(qū)內(nèi)，傾倒于海中。底泥的海洋傾倒應(yīng)符合《海洋傾倒物質(zhì)評價規(guī)范疏浚物》（GB30980-2014）的規(guī)定，具體如圖3所示。但近年來，隨著我國對海洋環(huán)境保護的重視以及近海傾倒區(qū)的飽和，部分沿海地區(qū)已經(jīng)禁止向海洋傾倒底泥。

2.6 其他無害化、資源化處置方法

疏浚后的底泥還可用于填地造景、開發(fā)旅游資源等。杭州西湖南面的江洋畈，從1999年開始吸納西湖疏浚的底泥，2003年庫滿后，山谷經(jīng)過多年的發(fā)展，底泥中的種子逐漸萌發(fā)生長，形成了一片茂盛的沼澤林地，如今已被修建成為江洋畈公園，成為杭州市的一張亮麗名片[24]。

底泥由于含有大量的有機質(zhì)，還可用于堆肥處理。吳楨芬對滇池清淤底泥氣化利用進行了技術(shù)和經(jīng)濟性分析，結(jié)果表明，底泥氣化在技術(shù)及經(jīng)濟上均可行，是較合理的湖泊底泥資源化利用方法[25]。但與其他有機物料相比，底泥含水量高，水分不易蒸發(fā)，易黏結(jié)成塊，通氣性差，因此需添加適量的調(diào)理劑如刨花、稻殼、麥稈、花生殼、鋸末、干草等調(diào)節(jié)整個堆體的通氣性[26]。

圖3 底泥海洋傾倒法的分類和評價流程

3 結(jié)論

河道的底泥治理應(yīng)以去除存量污染物，改善水質(zhì)，恢復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)為目的。目前，隨著我國水污染防治攻堅戰(zhàn)進行，河道底泥的處理也越來越多地受到人們的關(guān)注。關(guān)于污染河道的底泥處理，筆者提出如下建議。目前，我國尚未出臺底泥處理處置的相關(guān)規(guī)范或指導(dǎo)性文件，底泥清淤后的處理與處置僅能參考污水處理廠污泥處理的相關(guān)標準與規(guī)范，但兩者性質(zhì)差異較大，在應(yīng)用中面臨較多的難題，因此建議盡快出臺河道底泥處理與處置技術(shù)規(guī)范。河道的底泥治理應(yīng)在充分了解底泥污染物和污染特性的基礎(chǔ)上，充分考察河道周邊區(qū)域的處理能力，選擇一種或多種處理方式，解決底泥量大、難消納的問題。

底泥的原位化學(xué)修復(fù)是一種高效的底泥修復(fù)方式，但化學(xué)藥劑的使用對河流生態(tài)系統(tǒng)帶來的潛在影響目前尚不明確，因此建議加強底泥原位化學(xué)處理對河流生態(tài)系統(tǒng)造成的影響研究。底泥建材利用能夠及時消納大量底泥，而且高溫條件下底泥中大部分有毒有害物質(zhì)將被徹底分解，避免了二次污染，這是底泥資源化利用的最佳出路。目前，底泥建材利用技術(shù)相對成熟，但制成的磚瓦、水泥的出路是制約底泥建材利用的瓶頸。因此，建議國家加強對底泥建材產(chǎn)品應(yīng)用的引導(dǎo)與推廣，確保底泥制成的建材產(chǎn)品能夠得到有效利用。