■ 李學(xué)義 賈烋桾（Jia Xiaojun）

基于生態(tài)清淤的理念，筆者為城市內(nèi)河的黑臭水體提出了整套處理處置方案，被抽吸的物料可直接在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理，并盡可能回收利用，大幅度降低后續(xù)處理處置費(fèi)用。與傳統(tǒng)方法相比較，這一清淤方法不僅快速經(jīng)濟(jì)，簡(jiǎn)單實(shí)用，而且可靠環(huán)保，最大限度的保護(hù)現(xiàn)有生態(tài)環(huán)境，同時(shí)可以較為準(zhǔn)確的估算清淤工程量和清淤時(shí)間。

一、城市黑臭水體形成原因

在城市內(nèi)許多流速緩慢的河流和靜止湖泊會(huì)隨著時(shí)間的推移在水體底部形成淤泥層，產(chǎn)生黑臭和藍(lán)藻等問(wèn)題。這些淤泥的形成一方面是來(lái)自水體本身的有機(jī)顆粒物質(zhì)，例如水生植物和魚(yú)類(lèi)排泄物質(zhì)，但更多是來(lái)自以下外源物質(zhì)：一是未經(jīng)處理的工業(yè)廢水和市政污水的流入。二是降雨時(shí)（合流制系統(tǒng)），初期雨水?dāng)y帶大量污染物質(zhì)進(jìn)入水體。三是垃圾物質(zhì)例如岸邊樹(shù)葉、城市垃圾或動(dòng)物糞便等進(jìn)入河流。

這些沉積的有機(jī)物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致生物厭氧發(fā)酵，并使得水體變得渾濁和發(fā)臭。

城市河流愈小，則淤泥層累積增加的速度也相應(yīng)變快；這種現(xiàn)象導(dǎo)致好氧分解只是在污泥表面進(jìn)行，在污泥內(nèi)部則主要呈現(xiàn)厭氧狀態(tài)，在缺氧條件下，有機(jī)物分解過(guò)程十分緩慢，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生以下兩種不愿看到的現(xiàn)象：一是污泥厚度不斷增加，顏色逐漸變深變黑。二是同時(shí)會(huì)產(chǎn)生沼氣和硫化氫，而這對(duì)于水生物來(lái)說(shuō)是具有毒性的。基于上述原因，水體黑臭現(xiàn)象不可避免。正是出于這一原因，必須對(duì)城市內(nèi)的河道、湖泊、池塘進(jìn)行定期清淤工作。

圖1 黑臭水體在夏季時(shí)狀況

二、城市黑臭水體的清淤方法

目前底泥清淤方法主要有干式清淤和濕式清淤；干式清淤適應(yīng)于沒(méi)有防洪、排澇和航運(yùn)功能的小型河道，通過(guò)圍堰的方式將水排干后進(jìn)行干挖或水利沖挖。雖然清淤工作可控，但需要處理排出的水和回罐清水，而且作業(yè)時(shí)會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成一定的影響。濕式清淤適合于中大型河道或湖泊，不會(huì)對(duì)防洪、排澇和航運(yùn)造成影響；濕式清淤是指將清淤設(shè)備置于船上，通過(guò)輸送管道將淤泥送至岸上指定地點(diǎn)進(jìn)行后處置。主要設(shè)備有：抓斗式挖泥船、泵吸式挖泥船、普通絞吸式挖泥船以及斗輪式挖泥船等。這些清淤設(shè)備雖然都有各自的特點(diǎn)，但在清淤效果以及底泥擾動(dòng)造成二次污染等方面均存在一定的問(wèn)題。

為了有效解決上述問(wèn)題，生態(tài)清淤也稱為環(huán)保清淤設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。生態(tài)清淤一方面是指以水質(zhì)改善為目標(biāo)的清淤工程；另一方面是在清淤過(guò)程中盡可能避免對(duì)水體環(huán)境造成影響；主要特點(diǎn)是：一是在清淤過(guò)程中防止擾動(dòng)和擴(kuò)散，不會(huì)造成水體的二次污染，盡力降低水體的渾濁度，保護(hù)原有生態(tài)環(huán)境。二是清淤設(shè)備應(yīng)用較高的定位精度和挖掘精度，防止漏挖和超挖，不傷及原生土。三是控制機(jī)械的噪音，不干擾周邊居民的正常生活。四是淤泥的后處置方法適合現(xiàn)場(chǎng)條件，不會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成負(fù)面影響。

滿足上述生態(tài)清淤要求的設(shè)備有：環(huán)保絞吸式挖泥船和智能清淤機(jī)器人等。其中環(huán)保絞吸式挖泥船適應(yīng)于工程量較大的大中型河道、湖泊以及水庫(kù)等，但對(duì)于小的河道、湖泊以及池塘則無(wú)用武之地，此時(shí)應(yīng)采用智能清淤機(jī)器人來(lái)完成清淤工作。

三、城市黑臭水體生態(tài)清淤的整體處理方案

一般來(lái)說(shuō)，在生態(tài)清淤工作之前，必須進(jìn)行一些前期準(zhǔn)備工作。除了生態(tài)清淤之外，還必須對(duì)抽吸取出的黑漿淤泥進(jìn)行處理處置，處置方法視污泥性質(zhì)、污泥污染程度以及周邊環(huán)境的情況而定。

(一)修剪水生植物和岸邊植被

在選擇各種生態(tài)清淤過(guò)程中，保護(hù)動(dòng)植物生態(tài)環(huán)境，為兩棲動(dòng)物和魚(yú)類(lèi)提供良好生活條件是一個(gè)十分重要的評(píng)估條件。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，可以事先進(jìn)行以下工作：對(duì)岸邊灌木和大樹(shù)進(jìn)行修剪；從河面上切割取出水生植物，例如蘆葦，水花生等。

（二）河道預(yù)清理

抽吸水泵的最大球狀顆粒穿流尺寸是?40mm。為了防止堵塞，必須事先對(duì)沉積淤泥中的粗大故障物質(zhì)進(jìn)行清理。此時(shí)可以在底泥抽吸裝置上安裝采用各種類(lèi)型的格柵設(shè)備，對(duì)河道進(jìn)行預(yù)清理，將各種故障物質(zhì)（塑料袋，麻袋，可樂(lè)瓶，玻璃瓶，金屬木塊等）分離取出。安裝過(guò)濾格柵的吸泥機(jī)首先沿著河底對(duì)淤泥進(jìn)行篩分過(guò)濾，將上述故障物質(zhì)分離取出，在此過(guò)程，還可對(duì)長(zhǎng)期沉積的泥沙進(jìn)行松化處理。

在進(jìn)行預(yù)清理工作的同時(shí)，可以采用聲納測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)河底淤泥深度和河底基本地形進(jìn)行探測(cè)，并制作3D 圖紙。在了解淤泥層厚度的基礎(chǔ)上計(jì)算清淤工程量。

圖2 安裝在清淤裝置上的格柵過(guò)濾部件

（三）清理取出河底淤泥

在將所有故障物質(zhì)分離取出之后，就可以進(jìn)行生態(tài)清淤工作。具體操作過(guò)程如下：

一臺(tái)耐磨損吸泥水泵安裝在由全不銹鋼材料制成的浮舟之上，通過(guò)一個(gè)液壓升降設(shè)備可將吸泥清理耙精確下沉至所需要的深度。浮舟和吸泥清理耙不會(huì)直接接觸河底，故不會(huì)破壞底部自然形成的河床基礎(chǔ)。

升降裝置內(nèi)配置一個(gè)雙頭螺桿，可在收集運(yùn)輸淤泥的同時(shí)，對(duì)河底淤泥進(jìn)行濃縮處理，在提高污泥固含量的同時(shí)進(jìn)行抽吸處理。整個(gè)清淤過(guò)程是沿著河底進(jìn)行柔和抽吸，不會(huì)產(chǎn)生湍流造成水體污染和河面臭氣擴(kuò)散。

圖3 清淤機(jī)器人在天津某河道的工作現(xiàn)場(chǎng)

（四）淤泥的后處理

1.污泥塘或蘆葦塘

污泥塘。將淤泥抽吸排至污泥塘，待淤泥沉淀固結(jié)后外運(yùn)，尾水排回水體。

蘆葦塘。將淤泥抽吸排至蘆葦塘，利用蘆葦盤(pán)根錯(cuò)節(jié)的根系形成理想的透水層，達(dá)到固液分離的目的。最終可以獲得類(lèi)似于堆肥之后的礦化土壤。

2.管袋脫水

抽吸的淤泥被泵送至管袋內(nèi)，通過(guò)投加絮凝劑使泥水快速分離，濾出的水從管袋流出，通過(guò)收集系統(tǒng)將濾液排回水體；固體物質(zhì)被截留在管袋之內(nèi)，當(dāng)管袋充滿之后，可連同管袋一起填埋處理或者破袋后將污泥挖出外運(yùn)，進(jìn)行后續(xù)的土地利用。

3.移動(dòng)式脫水設(shè)備

抽吸出來(lái)的淤泥要進(jìn)行濃縮沉淀處理，上清液回流至水體，漿液進(jìn)入污泥脫水機(jī)進(jìn)行脫水處理。通常河底淤泥中無(wú)機(jī)物含量較高，故污泥脫水處理之后的固含量可達(dá)30-40%DS 以上。

4.濃縮沉淀處理后外運(yùn)

如果受現(xiàn)場(chǎng)條件的限制不能采用上述方法時(shí)，可采用濃縮沉淀的方法即：將淤泥泵送至濃縮沉淀罐，待泥水分層后將上部水排回水體，下部漿液排至運(yùn)輸車(chē)儲(chǔ)罐內(nèi)運(yùn)至處理廠處理。

5.對(duì)脫水后污泥的處置

脫水后的污泥，根據(jù)化學(xué)分析確定是否含有有毒物質(zhì)和重金屬物質(zhì)以確定最終處置方法，主要有：土地利用，填埋，堆肥以及熱處置等方式。

（五）污水處理

對(duì)于污泥清淤過(guò)程中產(chǎn)生的廢水，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇直接排回水體、排至附近的下水道或經(jīng)過(guò)濾等簡(jiǎn)單處理后排回水體。

四、清淤不必抽干河流

城市河道清淤是治理黑臭水體過(guò)程中最為重要的工程措施。在實(shí)際操作過(guò)程中，河道清淤工作可以分成淤泥抽吸，淤泥岸邊處理和外運(yùn)處置三個(gè)步驟。

從目前在江蘇、浙江等地的調(diào)查情況來(lái)看，許多黑臭河道內(nèi)除了沉積淤泥之外，還有衣服、建筑垃圾、塑料制品、動(dòng)物尸體和樹(shù)葉樹(shù)枝等雜物。為了不影響后續(xù)淤泥抽吸的正常工作，需事先對(duì)河道湖泊內(nèi)的雜物進(jìn)行預(yù)處理，并將其中粗大故障物質(zhì)分離取出。

雖然河道淤泥的清理可采用各種設(shè)備和技術(shù)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。從目前中國(guó)市場(chǎng)的調(diào)查情況來(lái)看，各地用戶基本都傾向于采用生態(tài)清淤方法。主要原因是：河道黑臭現(xiàn)象主要產(chǎn)生在夏季，多數(shù)河流在夏季還承擔(dān)著抗洪防澇的功能，一般夏季根本不允許抽干河體進(jìn)行清淤工作。

傳統(tǒng)的河道清淤方式十分繁雜，除了抽干河流之外，還需要很多人工才可以將淤泥運(yùn)送至岸上。與此相反，采用本文所描述的智能機(jī)器人清淤不僅快速經(jīng)濟(jì)，最重要的是這種清淤方式最為安全可靠和衛(wèi)生環(huán)保。在歐洲已經(jīng)實(shí)施的眾多工程應(yīng)用實(shí)踐已經(jīng)證明，生態(tài)清淤是治理黑臭水體最為經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)措施之一。

目前，這項(xiàng)技術(shù)將很快在天津和江蘇昆山的實(shí)際工程中得到應(yīng)用。