陳偉彬

(廣東金松建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，廣東 佛山 528300)

在國(guó)內(nèi)外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易迅速發(fā)展的同時(shí)，河道以及港口成為了貿(mào)易必經(jīng)之路，為了保證商業(yè)通道的安全運(yùn)行，對(duì)河道底部淤泥的處理技術(shù)則需要不斷更新[1]。近年來(lái)，河道清淤技術(shù)迅速發(fā)展，保護(hù)生態(tài)環(huán)境、凈化水質(zhì)已經(jīng)成為首要任務(wù)[2- 3]，在保證技術(shù)安全的前提下，必須充分利用河涌生態(tài)自?xún)裟芰?，減少對(duì)于集中式污水處理廠(chǎng)的過(guò)度依賴(lài)，貫徹節(jié)能生態(tài)的治水理念[4]。我國(guó)目前加強(qiáng)了中小河道以及農(nóng)村河道的整治力度，其中清淤工程為主要治理措施，有效的清淤方式有排干清淤、水下清淤以及環(huán)保清淤等[5]；沈杰[6]通過(guò)壓濾處理清淤后高含水率的淤泥，發(fā)現(xiàn)土的含水率可以降低至40%～60%，并且在施工過(guò)程中，其清淤效果僅對(duì)挖泥船絞刀頭附近20m左右有影響，并不會(huì)影響水庫(kù)取水口處的水質(zhì)；金雪林等[7]簡(jiǎn)述了生態(tài)清淤與淤泥速干技術(shù)相結(jié)合的集成清淤體系，該體系在一定程度上能夠提高脫水泥料含固率；崔鵬飛[8]通過(guò)采取抓斗式和鏟斗式相配合的清淤方式，發(fā)現(xiàn)抓斗自重能夠有效提高作業(yè)效率，并且不受水深限制。

一般在港口所使用的大規(guī)模清淤設(shè)備并不適用于中小河道，針對(duì)這一問(wèn)題，本文提出一種生態(tài)清淤與淤泥快速處理相結(jié)合的一體化裝備，該技術(shù)不僅能夠修復(fù)生態(tài)，而且可以有效緩解堆泥用地緊張的問(wèn)題，為了改善環(huán)境和保障人們的正常生活，解決這些問(wèn)題刻不容緩[9]。

1 工程概況

佛山市順德區(qū)桂畔海水系綜合整治范圍包括桂畔海河水系和倫教大涌水系。桂畔海水系總工程量約256.7萬(wàn)m3，其中桂畔海河水系工程量為128.74萬(wàn)m3，分為大良片區(qū)和逢沙片區(qū)；倫教大涌水系工程量為127.96萬(wàn)m3，分為大會(huì)片區(qū)和雞洲片區(qū)。

2 污泥檢測(cè)分析

本次污泥采樣覆蓋56條河涌，86個(gè)采樣點(diǎn)。污泥檢測(cè)結(jié)果表明：絕大數(shù)樣本底泥的總氮、總磷的含量在0.2%以下，總鉀的含量在2.5%以下，底泥的肥力較低。取樣底泥有機(jī)質(zhì)含量為4.4～216.3g/kg，比重在1.6～2.1之間。底泥有機(jī)質(zhì)含量變化幅度比較大，銀涌河、龍公涌、大良河華南居委會(huì)附近和桂畔海云良路附近的河段底泥基本上未受到有機(jī)污染，紅崗涌、古鑒涌、后街涌、大良河古鑒涌入口至金榜居委會(huì)之間河段、大良河紅崗涌入口至大門(mén)河之間河段、桂畔海除云良路附近的其他河段、永豐工業(yè)區(qū)無(wú)名涌、通天河、鱭魚(yú)涌河涌底泥受到有機(jī)污染嚴(yán)重，有機(jī)污染主要來(lái)源于生活污水、工業(yè)廢水。

3 淤泥處理工藝選擇

根據(jù)河道淤泥的土質(zhì)、有機(jī)質(zhì)含量、重金屬是否超標(biāo)、淤泥處理場(chǎng)占用面積等因數(shù)，淤泥脫水處理分別采用機(jī)械脫水工藝和土工管袋脫水，淤泥資源化利用分別采用淤泥農(nóng)用(園林綠化)、淤泥燒結(jié)磚、水泥窯協(xié)同處置、安全填埋等，見(jiàn)表1[10]。

表1 淤泥處理方式分類(lèi)表

3.1 技術(shù)介紹

針對(duì)當(dāng)前城市水環(huán)境整治主要呈現(xiàn)的富營(yíng)養(yǎng)化污染嚴(yán)重、堆泥場(chǎng)用地緊張、傳統(tǒng)清淤工藝無(wú)法施工等現(xiàn)狀，本次技術(shù)將生態(tài)清淤與淤泥快速處理有效集成，開(kāi)發(fā)一體化裝備(包括生態(tài)清淤船、淤泥處理站等)，以生態(tài)修復(fù)為最終目的進(jìn)行施工，避免影響沿河建筑物的安全[11]。作業(yè)全過(guò)程泥不落地、無(wú)跑冒滴漏、無(wú)揚(yáng)塵，確保無(wú)二次污染，保證真正做到生態(tài)清淤，形成管網(wǎng)運(yùn)送、工廠(chǎng)處理、數(shù)據(jù)管理以及企業(yè)運(yùn)營(yíng)的安全線(xiàn)路。該技術(shù)能夠在沒(méi)有排泥場(chǎng)的情況下實(shí)現(xiàn)大規(guī)模清淤，吸取淤泥的同時(shí)對(duì)其不會(huì)造成擾動(dòng)，真正做到日產(chǎn)日清。在清淤準(zhǔn)備階段，可以根據(jù)工程環(huán)境以及作業(yè)量快速組裝系統(tǒng)，方便快捷，并且干化土可直接作為苗木花卉農(nóng)作物堆肥、也可用于工業(yè)制磚、生產(chǎn)有機(jī)肥料等，余水也可回收利用，綜合成本較低。

3.2 機(jī)械脫水處理

淤泥脫水系統(tǒng)主要由垃圾分離、淤泥濃縮調(diào)理、淤泥脫水、尾水凈化等工藝組成。

(1)垃圾分離。通過(guò)垃圾分離裝置的高頻振蕩篩分可以有效清除上岸泥漿中0.5mm以上的垃圾、礫石和細(xì)沙等固體雜質(zhì)，極大地減少了泥漿中細(xì)沙等雜質(zhì)顆粒對(duì)后續(xù)工藝中機(jī)械設(shè)備的磨損，保護(hù)后續(xù)處理設(shè)施。粗振動(dòng)篩采用高頻振動(dòng)篩，加速了大密度雜質(zhì)的篩分和析離，降低了篩分物的含水率，從而提高泥漿篩分預(yù)處理的效率。經(jīng)處理后獲得的垃圾及沙石等由皮帶機(jī)輸送至指定地點(diǎn)等待后續(xù)轉(zhuǎn)運(yùn)，剩余泥漿流入淤泥濃縮裝置進(jìn)行后續(xù)處理。

(2)淤泥濃縮調(diào)理。淤泥調(diào)理工藝分為淤泥濃縮和淤泥調(diào)理2個(gè)部分。淤泥濃縮是將剩余泥漿經(jīng)過(guò)加藥后泵送至平流式濃縮箱進(jìn)行強(qiáng)化混凝，在凈化池中同時(shí)開(kāi)展澄清和濃縮工作，清水、過(guò)濾、沉降以及壓縮層同時(shí)存在，最終將箱體內(nèi)清液直接排入管道，使沉積在池體底部的濃縮泥漿流到淤泥調(diào)節(jié)箱進(jìn)行后續(xù)處理；淤泥調(diào)理則是在濃縮泥漿流到淤泥調(diào)節(jié)箱后，利用攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢枵{(diào)節(jié)，經(jīng)管道加藥由管道混合器實(shí)現(xiàn)混合并輸送至淤泥脫水裝置。

(3)快速脫水。將濃縮泥漿輸送至淤泥專(zhuān)用板框壓濾裝置，通過(guò)初級(jí)過(guò)濾、高壓壓榨等手段完成固液分離。分離后的尾水流入尾水箱二次沉淀，將泥餅卸料在皮帶機(jī)上輸送至臨時(shí)堆場(chǎng)等待后續(xù)清運(yùn)。

(4)尾水凈化。機(jī)械脫水處理后的尾水進(jìn)入尾水凈化池，凈化后達(dá)標(biāo)排放。

3.3 土工管袋脫水處理

土工管袋用于底泥處置。江河湖海等地區(qū)受到多種因素污染，傳統(tǒng)的處理方法是清除沉積在這些地方的淤泥，這些沉淀物將被運(yùn)送到垃圾填埋場(chǎng)，但由于不能有效地除去泥中所含的水，并且泥漿體積非常大，明顯增加了運(yùn)輸和處理成本[12]。根據(jù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的工程實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)土工管袋的使用方法經(jīng)濟(jì)、快捷，河流和湖泊中含有污染物的泥漿被填充到土工管道袋中，泥漿中的水由于袋狀材料本身的過(guò)濾作用而被去除[13]。研究表明，填充在袋體中的泥漿固形物將保留99%，其體積減少80%以上，因此可以重復(fù)填充袋體，直到達(dá)到袋體的允許高度為止，這不僅減少了廢物占據(jù)的空間，而且減少了廢物的體積，從管袋中濾出的水比清洗后的污泥混合物中的有害元素指數(shù)低92%～96%。

泥場(chǎng)自然脫水的傳統(tǒng)方式是直接通過(guò)泥漿的自然沉淀，剩余的水被排出，盡管該方法操作簡(jiǎn)單，但占用面積大，大多數(shù)國(guó)內(nèi)項(xiàng)目都采用這種效率很低的方法，將受污染的沉積物存儲(chǔ)在院子中的方式仍然具有一定的環(huán)境和安全隱患。由于堆場(chǎng)底部的泥漿暴露在外，并與周?chē)h(huán)境直接接觸，如果堆場(chǎng)剩余的水處理不符合標(biāo)準(zhǔn)，將對(duì)周?chē)w造成二次污染。然而通過(guò)機(jī)械脫水、干化與干燥工藝需進(jìn)行構(gòu)筑物、大型設(shè)備以及廠(chǎng)房建設(shè)，單方成本高，不適合大量的底泥脫水處理工藝。

土工管袋脫水固化技術(shù)將進(jìn)水和土壤的分離以及污泥的脫水和固化結(jié)合在一起，該過(guò)程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，根據(jù)管道中被污染的沉積物的情況自動(dòng)調(diào)節(jié)凈水劑的用量并調(diào)理被污染的底部污泥，將處理過(guò)的泥漿放入土工管道袋中，以實(shí)現(xiàn)快速脫水和減容[14]。與傳統(tǒng)工藝相比，其加工性能更穩(wěn)定，工藝更簡(jiǎn)單，效果更好，總投資和加工成本更低，在市場(chǎng)上更具競(jìng)爭(zhēng)力。

管袋技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：①經(jīng)濟(jì)，不需要大規(guī)模的設(shè)備和工廠(chǎng)投資，只需要少量的非專(zhuān)業(yè)操作人員，污泥脫水部分無(wú)需用電，具有節(jié)能減排的優(yōu)點(diǎn)；②土工管袋方便可調(diào)節(jié)，可塑性強(qiáng)，堆疊性強(qiáng)，易于運(yùn)輸；③全封閉結(jié)構(gòu)使其幾乎無(wú)噪音進(jìn)行，一定程度避免了二次污染；④效率高，能充分滿(mǎn)足廢水和污泥的處理，并且泵的流量和管袋數(shù)量可根據(jù)處理量變化適當(dāng)調(diào)整[15]。

為了確保工程質(zhì)量安全、在規(guī)定工期內(nèi)完成作業(yè)，土工管袋施工工藝首先需要確保施工過(guò)程中最關(guān)鍵的工序—充泥管袋施工；第二步手動(dòng)將袋子鋪好，固定并連接噴嘴，啟動(dòng)泥漿泵并開(kāi)始填充，在灌裝過(guò)程中注意觀(guān)察泥漿的流動(dòng)、流向和速度，并及時(shí)調(diào)整出水口的方向，以免因袋體受力不均勻而引起變形和移位；第三步需要在管袋充滿(mǎn)后注意其內(nèi)部壓力的大小，防止其壓力過(guò)大而破裂，每層管袋厚度0.5～0.6mm，若一次無(wú)法達(dá)到理想充填厚度，采用二次充填并且注意同一層管袋厚度要基本保持一致，同時(shí)要注意以下幾點(diǎn)。

(1)加強(qiáng)充填過(guò)程中測(cè)量工作。

(2)充填袋體在施工時(shí)應(yīng)分層鋪設(shè)，與堤軸線(xiàn)保持平行或垂直，堆迭整齊，上、下層交錯(cuò)排列，不允許袋體與袋體間留有空隙、通縫。

(3)加強(qiáng)充填過(guò)程中的控制，從開(kāi)始充填到濾水結(jié)束保證袋體均勻加高，使管袋平整。濾水結(jié)束后，管口處人工填沙找平。

(4)在濾水完畢之前，不宜在袋體上部充填另一只袋體。

在土工管袋施工過(guò)程中根據(jù)底泥重金屬污染程度對(duì)淤泥進(jìn)行分別處理，若底部淤泥金屬含量較低，則只需在土工管袋脫水減容時(shí)加入絮凝劑PAM，但當(dāng)重金屬含量超標(biāo)時(shí)需另外加入重金屬穩(wěn)定劑，具體技術(shù)路線(xiàn)如圖1所示。

圖1 底泥處理工藝流程

4 結(jié)論

針對(duì)河道底泥環(huán)保疏浚的問(wèn)題，本文通過(guò)對(duì)土工管道脫水和機(jī)械脫水的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較， 推薦采用生態(tài)清淤與淤泥快速處理相結(jié)合的清淤方式，此方法可以使得清淤集中干化處理過(guò)程中極大縮短清淤、堆放、干化所需要的時(shí)間，有效減少河道內(nèi)源污染對(duì)水質(zhì)的負(fù)面影響， 確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)。但是，針對(duì)于底泥處理的工藝流程，最終處置的管理體系不健全以及管理技術(shù)關(guān)聯(lián)性不完整是目前該工藝的最大障礙，應(yīng)從根本上完善該管理體系，必要時(shí)應(yīng)對(duì)底泥處理涉及的所有企業(yè)與員工進(jìn)行培訓(xùn)。