鄭好 徐民主 李立 李露露 陳益人

（三川德青科技有限公司 湖北武漢 430074）

改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)業(yè)高速增長(zhǎng)，同時(shí)城市化進(jìn)程逐漸加速，城市范圍不斷擴(kuò)大，人口向城市集聚，導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)及人類(lèi)社會(huì)生活排放了大量廢水和污水。在過(guò)去城市管網(wǎng)雨污分流不到位的情況下，大量廢水、污水未經(jīng)充分處理排入到河湖中，導(dǎo)致了河湖水質(zhì)逐漸惡化，水體污染嚴(yán)重，水環(huán)境問(wèn)題日益凸顯，黑臭水體成為公眾關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題。

河湖底泥作為河湖生態(tài)的重要組成部分，在水質(zhì)長(zhǎng)期嚴(yán)重污染的情況下，底泥和水體中環(huán)境生物、污染物等相互流通。底泥既是水體污染的承接載體，也成為了水體環(huán)境的內(nèi)源污染釋放源頭，即底泥同時(shí)承擔(dān)了河湖污染“匯”和“源”兩種屬性。因此，做好河湖底泥治理，控制河湖內(nèi)源污染，是黑臭水體有效治理的先決手段。

1 河湖整治相關(guān)政策

為全面貫徹創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開(kāi)放、共享的發(fā)展理念，加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，建設(shè)美麗中國(guó)，落實(shí)國(guó)家“十三五”規(guī)劃綱要和《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》提出的關(guān)于全面改善水環(huán)境質(zhì)量的要求，近年國(guó)家和湖北省密集發(fā)布了多項(xiàng)水環(huán)境治理的政策、規(guī)劃。

2015年4月，國(guó)務(wù)院印發(fā)了《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，成為一定時(shí)期內(nèi)全國(guó)水污染防治工作的行動(dòng)指南。

2015年8月，由住房城鄉(xiāng)建設(shè)部和生態(tài)環(huán)境部 （原環(huán)保部）聯(lián)合發(fā)布《城市黑臭水體整治工作指南》。

2016年8月，國(guó)家發(fā)改委印發(fā)《“十三五”重點(diǎn)流域水環(huán)境綜合治理建設(shè)規(guī)劃》。

2016年，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于全面推行河長(zhǎng)制的意見(jiàn)》，并通知要求各地區(qū)各部門(mén)結(jié)合實(shí)際認(rèn)真貫徹落實(shí)。同年，水利部、生態(tài)環(huán)境部制定了《貫徹落實(shí)〈關(guān)于全面推行河長(zhǎng)制的意見(jiàn)〉實(shí)施方案》。

2016年初，習(xí)近平總書(shū)記在重慶召開(kāi)的深入推動(dòng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展座談會(huì)上強(qiáng)調(diào)：“當(dāng)前和今后相當(dāng)長(zhǎng)一個(gè)時(shí)期，要把修復(fù)長(zhǎng)江生態(tài)環(huán)境擺在壓倒性位置，共抓大保護(hù)，不搞大開(kāi)發(fā)”。3月25日，中共中央政治局召開(kāi)會(huì)議，審議通過(guò)《長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展規(guī)劃綱要》，長(zhǎng)江生態(tài)保護(hù)上升到國(guó)家戰(zhàn)略高度。同年9月，《長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展規(guī)劃綱要》正式印發(fā)。

2019年1月，生態(tài)環(huán)境部、發(fā)展改革委聯(lián)合印發(fā)《長(zhǎng)江保護(hù)修復(fù)攻堅(jiān)戰(zhàn)行動(dòng)計(jì)劃》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《行動(dòng)計(jì)劃》），同年，湖北省生態(tài)環(huán)境廳和省發(fā)展改革委印發(fā) 《湖北省長(zhǎng)江保護(hù)修復(fù)攻堅(jiān)戰(zhàn)工作方案》（鄂環(huán)發(fā)〔2019〕13 號(hào)）。

2020年2月，水利部河湖管理司印發(fā)《2020年河湖管理工作要點(diǎn)》。

2020年4月，生態(tài)環(huán)境部梳理出各地正在實(shí)施和即將實(shí)施的114項(xiàng)重大生態(tài)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和生態(tài)修復(fù)治理工程項(xiàng)目清單。

以上政策規(guī)劃，均將河湖清淤及底泥處理作為黑臭水體治理、河湖綜合整治的關(guān)鍵任務(wù)在文件中列出。

2 河湖底泥治理技術(shù)

2.1 清淤技術(shù)現(xiàn)狀

在河湖水體污染的大環(huán)境下，目前河湖清淤已經(jīng)從過(guò)去提高排澇、防洪能力的水利清淤轉(zhuǎn)變?yōu)橐詼p少河道內(nèi)源污染、改善水質(zhì)的環(huán)保清淤。主要清淤方式可分為干法清淤、濕法清淤及生態(tài)環(huán)保清淤。

2.1.1 干法清淤

干法清淤法需修筑圍堰并抽干河湖積水，分為人工/機(jī)械挖掘和水力沖填。

人工/機(jī)械挖掘方法是在排干水的圍堰作業(yè)區(qū)內(nèi)，根據(jù)施工條件及工程特點(diǎn)，采用人工開(kāi)挖或挖掘設(shè)備開(kāi)挖。清挖出的底泥在工程項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置堆場(chǎng)干化或直接由密封渣土車(chē)外運(yùn)至處置場(chǎng)。

水利沖挖是在作業(yè)區(qū)排干水后，采用高壓水槍沖刷底泥，將底泥擾動(dòng)成泥漿，采用泥漿泵將泥漿吸出泵送，通過(guò)管道輸送至工程項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置的堆場(chǎng)或集漿池內(nèi)［1］。水利沖挖河道水無(wú)需完全排干，因此也可稱(chēng)作半干式清淤。

干法清淤可以直接看見(jiàn)施工作業(yè)面，施工狀況直觀，質(zhì)量易保證，但受天氣影響大，且施工期間需將作業(yè)區(qū)河湖水排干，影響部分河湖功能，適用于流量較小的小型河湖。

2.1.2 濕法清淤

濕法清淤無(wú)需進(jìn)行圍堰排水，通常清淤設(shè)備以清淤船作為施工平臺(tái)在水面上進(jìn)行底泥開(kāi)挖，清挖底泥經(jīng)過(guò)管道輸送上岸堆積或進(jìn)一步處理。濕法清淤主要分為機(jī)械式、水力式和氣動(dòng)泵式，其代表清淤方式分別為抓斗式、絞吸式和氣動(dòng)泵式等。

抓斗式清淤是利用抓斗深入水下抓取淤泥后，將淤泥直接卸入靠泊在挖泥船舷旁的駁泥船中，再通過(guò)駁泥船運(yùn)輸至淤泥堆場(chǎng)。抓斗抓取污泥含水率通常為60%左右。

普通絞吸式清淤是利用絞刀的旋轉(zhuǎn)、切削底泥。形成的泥水混合物通過(guò)泵送設(shè)備將泥漿吸入吸泥管，再經(jīng)全封閉管道輸送至堆場(chǎng)中［1］。絞吸底泥含水率通常95%左右。

氣動(dòng)泵式清淤是以壓縮空氣為動(dòng)力進(jìn)行吸排淤泥。利用真空泵筒吸泥，再利用壓縮空氣將泵筒中的淤泥排出，實(shí)現(xiàn)清淤的目的。氣動(dòng)泵清出底泥濃度明顯高于絞吸底泥，但此技術(shù)尚不成熟，不便于大規(guī)模清淤工程使用。

濕法清淤過(guò)程中不會(huì)對(duì)河道通航產(chǎn)生影響，施工不受天氣影響。抓斗式對(duì)底泥擾動(dòng)大，易造成河水的二次污染，絞吸式、氣動(dòng)泵式對(duì)底泥擾動(dòng)小，環(huán)境影響小。

2.1.3 生態(tài)環(huán)保清淤

生態(tài)環(huán)保清淤是由普通絞吸清淤技術(shù)改進(jìn)發(fā)展出來(lái)，以避免清淤作業(yè)對(duì)水利環(huán)境產(chǎn)生影響和水質(zhì)改善為目標(biāo)的清淤技術(shù)。環(huán)保絞吸式清淤船利用環(huán)保絞刀頭進(jìn)行全方位封閉式清淤，盡可能避免對(duì)底泥及水體的擾動(dòng)，開(kāi)挖后的淤泥通過(guò)大功率泥漿泵進(jìn)入全封閉輸泥管道輸送至指定區(qū)域進(jìn)一步處理［2］。

生態(tài)環(huán)保絞吸清淤整個(gè)過(guò)程基本全封閉進(jìn)行，且施工精度較高，防止超挖或欠挖，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)薄層清淤而不擾動(dòng)原生土，清淤施工對(duì)水體的二次污染，施工精度高，底泥清除率可達(dá)到95%以上；技術(shù)適用性強(qiáng)，可用于各種規(guī)模河道、湖泊及水庫(kù)清淤工程，為現(xiàn)在常用的清淤技術(shù)。

2.2 底泥脫水技術(shù)

底泥處理技術(shù)有干化技術(shù)、板框脫水、離心脫水、真空預(yù)壓脫水、濕法分級(jí)脫水、固化脫水等。其中離心脫水較不徹底且能耗大；真空預(yù)壓脫水法需鋪設(shè)大量排水管，且抽真空過(guò)程耗時(shí)長(zhǎng)，故此兩種方法在常規(guī)河湖清淤脫水工程中應(yīng)用較少。在此簡(jiǎn)單介紹實(shí)際底泥處理中應(yīng)用較普遍的干化技術(shù)、板框壓濾技術(shù)、濕法分離分級(jí)技術(shù)及固化脫水技術(shù)。

2.2.1 底泥干化技術(shù)

底泥自然干化即將底泥堆放、攤鋪在一定場(chǎng)地，通常堆放厚度不大于3 m［3］，主要通過(guò)日照蒸發(fā)、風(fēng)干、自然下滲等途徑，去除底泥中的水分。底泥中細(xì)顆粒較多，其干化時(shí)間長(zhǎng)；且易受天氣如降雨等影響，將進(jìn)一步延長(zhǎng)干化時(shí)間；同時(shí)底泥干化占地較大，造成土地資源浪費(fèi)。

為加快干化堆場(chǎng)排水，可在堆場(chǎng)設(shè)置放射狀、平行線狀、枝狀等形式的排水系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)堆場(chǎng)主動(dòng)排水，可經(jīng)濟(jì)有效實(shí)現(xiàn)淤泥排水。

底泥干化適用于干法挖掘和抓斗清淤的底泥，因此類(lèi)底泥本身含水率相對(duì)較低，有干化的可行性。

2.2.2 板框壓濾技術(shù)

框壓濾法指的是使用板框式污泥壓濾機(jī)實(shí)現(xiàn)底泥脫水。板框式污泥壓濾機(jī)由濾板、濾框排列構(gòu)成濾室，在輸料泵的壓力作用下，將料液送進(jìn)濾框內(nèi)，通過(guò)濾布實(shí)現(xiàn)固液分離，壓濾后濾渣堆積在框內(nèi)，濾液從排液口排出。

板框壓濾法分離效果好、適用范圍廣、操作簡(jiǎn)單且成本較低，適用于細(xì)顆粒物料的脫水。缺點(diǎn)是濾布易堵塞，維護(hù)比較麻煩，且屬于間歇性設(shè)備，無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)施工。在實(shí)際工程中，在泥漿進(jìn)入板框壓濾機(jī)前，通常會(huì)加入絮凝劑、石灰［4］等以縮短壓濾時(shí)間。

2.2.3 泥水分離分級(jí)技術(shù)

底泥泥水分離分級(jí)技術(shù)，是將底泥泥漿經(jīng)過(guò)預(yù)篩、振動(dòng)篩、旋流器等不同分離粒徑的分級(jí)脫水設(shè)備，將泥漿中的固體物質(zhì)盡可能的分離成不同粒徑的產(chǎn)物，如大塊垃圾、卵石、砂等；未分離出的細(xì)顆粒泥漿在沉淀濃縮后可接入壓濾設(shè)備，壓濾成細(xì)顆粒泥餅。

泥水分離分級(jí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了底泥按不同粒徑的分離，分離出的物質(zhì)可直接或進(jìn)一步處理后作為建筑材料或土材料使用。

2.2.4 固化脫水技術(shù)

固化脫水技術(shù)是在一定含水率的底泥中，添加固化劑（如水泥、石灰、石膏或各種自主研發(fā)固化藥劑），當(dāng)固化材料接觸到底泥中的水分時(shí)，自由水一部分因固化反應(yīng)放熱而蒸發(fā)散失，一部分轉(zhuǎn)化到水化產(chǎn)物中；同時(shí)水化反應(yīng)產(chǎn)生的鈣礬石等針狀結(jié)晶體將存在于淤泥空隙中快速產(chǎn)生絮凝沉淀，實(shí)現(xiàn)水與底泥固體物質(zhì)的分離、沉淀。另外，固化劑中的部分堿性成分能吸收水和空氣中的二氧化碳，發(fā)生碳酸化作用，生成不溶于水的碳酸鈣，增加了底泥的強(qiáng)度［5］。同時(shí)水化膠凝產(chǎn)物會(huì)凝結(jié)、包裹底泥中的細(xì)小顆粒，形成較高強(qiáng)度的晶體并相互穿插形成一定的空間結(jié)構(gòu)，起到骨架作用，隨著反應(yīng)進(jìn)行，膠凝體會(huì)進(jìn)一步膠結(jié)硬化形成一定強(qiáng)度的整體。因此固化后的底泥含水率快速降低的同時(shí)，抗壓、抗剪強(qiáng)度不斷增大。

固化脫水方法的優(yōu)點(diǎn)是見(jiàn)效快，結(jié)合不同攪拌均混設(shè)備可處理不同規(guī)模的底泥，工期可控，且固化淤泥在滿(mǎn)足條件下，可作為回填土等使用。

3 河湖底泥處置技術(shù)趨勢(shì)

疏浚底泥常規(guī)的處置方式主要有填埋、海洋處置，這些處置方式某種程度上僅完成了對(duì)底泥的空間貯存，并未考慮底泥上岸后可能造成新的環(huán)境問(wèn)題。比如目前河湖底泥的主要處置方式為含水率降低到適當(dāng)含水率后，作為一般固體廢棄物進(jìn)入填埋場(chǎng)，底泥填埋將占用大量土地，且各種清淤方法含水率不一，脫水、運(yùn)輸、填埋選址困難，同時(shí)填埋管理、控制措施不到位可能造成污染底泥中的有害成分滲出，造成二次污染，污染填埋區(qū)土壤甚至地下水。而海洋處置雖在沿海城市已有一定歷史，但海洋生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性及潛在危害的不確定性，很多國(guó)家已經(jīng)立法禁止該處置方式。

實(shí)際上，底泥中含有部分碎石、卵石、砂等，可作為建筑原材料。近年來(lái)，隨著環(huán)保疏浚項(xiàng)目的增多，底泥處置及資源化成為必然。且近年在長(zhǎng)江大保護(hù)的政策下，嚴(yán)禁河道采砂也在逐步落實(shí)，砂成為了一種極有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的資源。同時(shí)也可將底泥中分離出來(lái)的材料作為部分原材料，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)募夹g(shù)處理，制備成透水磚、免燒磚、行道磚等。

底泥中富含氮、磷等有機(jī)元素及一定量的金屬元素，可添加適當(dāng)?shù)奶砑觿黾拥啄嗟氖杷赏笟庑?，將底泥制備為園林、綠化用土等土材料使用。

另外，固化處理后的底泥強(qiáng)度大大提高，經(jīng)過(guò)適當(dāng)調(diào)理達(dá)標(biāo)后可作為回填土使用。

因此，底泥資源化利用在今年已成為一個(gè)研究熱點(diǎn)，對(duì)不同性質(zhì)及污染程度的底泥進(jìn)行針對(duì)性的資源化利用，可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益的良好統(tǒng)一。但由于淤泥含污染物的出身，天然土材料、建筑材料的廉價(jià)易得，使得底泥資源化并沒(méi)有大規(guī)模應(yīng)用的案例。因此，未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，底泥資源化主要的攻堅(jiān)方向是市場(chǎng)接納和政策導(dǎo)向的支持。

4 未來(lái)河湖底泥系統(tǒng)性處理處置路線建議

在底泥污染的大環(huán)境下，未來(lái)建議建立以長(zhǎng)期水環(huán)境監(jiān)測(cè)為管理手段、以監(jiān)測(cè)及調(diào)查大數(shù)據(jù)為工作依據(jù)、以清淤及污染物處理為工作目標(biāo)、以淤泥資源化利用為最終目的的“河湖水環(huán)境管理中心”。

“河湖水環(huán)境管理中心”擬在長(zhǎng)期調(diào)研、監(jiān)測(cè)河湖底泥的基礎(chǔ)上，大量收集數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，建立數(shù)據(jù)平臺(tái)，通過(guò)平臺(tái)預(yù)警，顯示淤積、污染河湖。根據(jù)河湖情況有針對(duì)性的展開(kāi)清淤工程，同時(shí)設(shè)立河湖底泥污染處理及資源化處理站，實(shí)現(xiàn)對(duì)底泥的集中式 “安全處理+及時(shí)消納+資源化利用”，使底泥變?yōu)榛靥钣猛?、園林用土、綠化種植土等，甚至制成高附加值的磚或者集料等。

清淤后的河湖后期進(jìn)行持續(xù)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，對(duì)再次出現(xiàn)問(wèn)題的河段，將重新啟動(dòng)清淤處理流程，河湖水環(huán)境中心工程流程見(jiàn)圖1。

在“河長(zhǎng)制”、“長(zhǎng)江大保護(hù)”等的政策下，未來(lái)河湖底泥處理處置將向集中化、鏈條化發(fā)展，形成產(chǎn)業(yè)化的處理方式。