盧敬斌

（廣州資源環(huán)保科技股份有限公司，廣東 廣州528300）

1 工程概況

東莞北海仔河流域綜合整治項(xiàng)目共涉及北海仔河及13條支流，河長(zhǎng)61.13km，流域面積約25.5km2。根據(jù)《東莞市河涌水環(huán)境綜合治理攻堅(jiān)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃（2019-2021）》《中堂鎮(zhèn)全面加強(qiáng)水污染防治工作的實(shí)施方案》要求，結(jié)合流域內(nèi)已建、在建和擬建河涌治理工程情況，項(xiàng)目的水質(zhì)目標(biāo)為北海仔河干流2019年年底前消除黑臭、2020年年底前達(dá)到地表水V類；北海仔河13條支流，2020年年底前消除黑臭、2021年全部消除劣V類，流域水環(huán)境得到徹底改善。

該項(xiàng)目?jī)?nèi)容包括：控源截污工程、生態(tài)護(hù)岸工程、生態(tài)修復(fù)工程、內(nèi)源治理工程、水系連通工程、活水補(bǔ)水工程、景觀提升工程、在線監(jiān)測(cè)工程及其他配套工程。圍繞項(xiàng)目的內(nèi)源治理工程，針對(duì)北海仔河流域底泥污染現(xiàn)狀，從項(xiàng)目的待治理河涌中篩選確定東泊涌、大窩洲涌和上氹北涌3處典型河涌斷面，采用專項(xiàng)的底泥修復(fù)技術(shù)開展應(yīng)用示范，確定適用于項(xiàng)目的產(chǎn)品用量，支撐項(xiàng)目后續(xù)施工。

2 底泥修復(fù)在黑臭河涌治理工程中的重要性

城鎮(zhèn)生活和生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生的污染物不斷進(jìn)入到河涌，并在底泥與上覆水中不斷積累，最終超過(guò)了河涌的自凈能力，導(dǎo)致了黑臭河涌的產(chǎn)生。雖然通過(guò)雨污分流或沿岸截污改造等手段，可以削減部分外源污染物進(jìn)入河涌，但河涌底泥的污染物成分復(fù)雜，主要有重金屬、POPs（持續(xù)性有機(jī)污染物）、營(yíng)養(yǎng)鹽等[1]，重金屬污染物容易擴(kuò)散并影響到上覆水的水質(zhì)，如鐵錳污染在缺氧的水體中被還原成二價(jià)鐵和二價(jià)錳，在與硫元素結(jié)合成黑色顆粒[2]，導(dǎo)致水體發(fā)黑；有機(jī)污染物在厭氧條件中降解，同樣會(huì)釋放出臭味物質(zhì)；營(yíng)養(yǎng)鹽直接造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，引起嚴(yán)重的水華、浮萍泛濫、水葫蘆爆發(fā)等次生災(zāi)害，加速了河涌黑臭的形成。由此可見，對(duì)黑臭河涌進(jìn)行底泥修復(fù)，對(duì)消除河涌的黑臭是非常重要的。

3 常用的底泥修復(fù)工程方案

對(duì)于黑臭河涌的底泥修復(fù)工程方案，可以分為異位修復(fù)和原位修復(fù)兩大類。

3.1 異位修復(fù)

異位修復(fù)指的是通過(guò)工程手段，對(duì)黑臭河涌進(jìn)行清淤疏浚，清淤疏浚工程方案包括干挖清淤、水力沖挖清淤和清淤船清淤等方式。底泥清掏上岸后需要進(jìn)行固化填埋或物理、化學(xué)、生物等后續(xù)處理處置。清淤疏浚對(duì)于黑臭河涌，尤其是重度黑臭河涌，能夠快速降低黑臭水體的內(nèi)源污染負(fù)荷，避免底泥污染物向水體釋放。但需合理控制疏浚深度，過(guò)深容易破壞河底水生生態(tài)，過(guò)淺不能徹底清除底泥污染物；高溫季節(jié)疏浚后容易導(dǎo)致形成黑色塊狀漂泥；底泥運(yùn)輸和處理處置難度較大，存在二次污染風(fēng)險(xiǎn)，需要按規(guī)定安全處理處置。因此，雖然異位修復(fù)技術(shù)在黑臭河涌底泥修復(fù)工程中有見效較快的優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)也比較明顯，主要是工程量較大，投資成本較高，且清淤疏浚處理效果難以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

3.2 原位修復(fù)

原位修復(fù)則主要指不采用清淤疏浚的工程手段，就地進(jìn)行底泥污染物治理的技術(shù)。原位修復(fù)主要分為原位化學(xué)處理技術(shù)、原位生物修復(fù)技術(shù)、原位物理覆蓋技術(shù)等。

3.2.1 原位化學(xué)處理技術(shù)

原位化學(xué)處理技術(shù)是指通過(guò)向河涌底泥投加化學(xué)藥劑的方式，進(jìn)行原位治理底泥污染。其中包括原位化學(xué)氧化技術(shù)、原位化學(xué)鈍化技術(shù)等。原位化學(xué)氧化技術(shù)主要是指投加氧化劑，如硝酸鈣。硝酸鈣與河涌底泥接觸之后，一方面在厭氧條件下，反硝化微生物利用硝酸鈣作為氧化劑，對(duì)有機(jī)物產(chǎn)生氧化反應(yīng)并完成有機(jī)污染物的降解；另一方面是硝酸鈣能夠抑制厭氧硫還原微生物從而避免臭味的產(chǎn)生。而原位化學(xué)鈍化技術(shù)則是向河涌底泥投加鋁鹽、鐵鹽等混凝沉淀藥劑，既能控制河涌上覆水中的磷污染，同時(shí)能提高水體的透明度，鈍化底泥，并在底泥表面形成隔離層，有效阻止底泥污染物的釋放。

3.2.2 原位生物修復(fù)技術(shù)

原位生物修復(fù)技術(shù)主要分為沉水植物修復(fù)法和微生物修復(fù)法。沉水植物修復(fù)法是指在河涌的底泥上種植沉水植物，植物的生長(zhǎng)可以吸收底泥中的污染物質(zhì)，抑制營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)向上覆水釋放[3]。雖然沉水植物能夠較好地消除底泥中的污染物，但是植物對(duì)污染物的吸收速度較慢，需要較長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到治理目標(biāo)。微生物修復(fù)法主要是向底泥中投加土著微生物或者人工強(qiáng)化微生物，利用微生物的生長(zhǎng)代謝作用，消耗降解底泥中的污染物質(zhì)。但如果投加微生物未能在底泥找到附著點(diǎn)，容易被流動(dòng)的河水帶走從而影響了底泥污染物的降解效果。

3.2.3 原位物理覆蓋技術(shù)

原位物理覆蓋技術(shù)是指在底泥表面覆蓋一層或者多層覆蓋物，使得受到污染的底泥與上覆水隔離，防止污染物向上覆水?dāng)U散遷移的一種工藝技術(shù)。覆蓋層可采用干凈的底泥、礫石、河沙或不易降解的填料。覆蓋層能夠有效避免底泥再懸浮，隔開了底泥與上覆水的接觸，控制了污染物的釋放。但正因?yàn)槲锢砀采w技術(shù)僅僅是對(duì)底泥中的污染物進(jìn)行了封閉處理，并未真正實(shí)現(xiàn)污染物的降解消耗。

4 典型河涌示范斷面的底泥修復(fù)方案

根據(jù)前期調(diào)研結(jié)果，確定在北海仔河流域開展的3處典型河涌示范斷面分別位于東泊涌、大窩洲涌和上氹北涌，斷面位置和示范規(guī)模見表1。

表1 典型河涌示范斷面相關(guān)參數(shù)匯總表

由于該流域整治項(xiàng)目時(shí)間緊、任務(wù)重，而底泥修復(fù)技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，為了確保能夠達(dá)到北海仔河流域整治的預(yù)期目標(biāo)，決定采用原位化學(xué)氧化技術(shù)+原位物理覆蓋技術(shù)作為本次示范斷面底泥修復(fù)的組合工藝，并以SedCaN環(huán)保顆粒產(chǎn)品和Sedblock底泥污染阻斷產(chǎn)品作為主要藥劑進(jìn)行投加。

4.1 SedCaN環(huán)保顆粒的性能特點(diǎn)

SedCaN環(huán)保顆粒是利用水體底泥本身作為修復(fù)劑輔料，改性富集大量黑臭消除功能微生物，配加微生物代謝營(yíng)養(yǎng)，結(jié)合緩釋工藝，形成高效、環(huán)保的水生態(tài)修復(fù)產(chǎn)品。SedCaN基于原位微生物生態(tài)調(diào)控原理，激發(fā)修復(fù)對(duì)象原生微生物的功能活性達(dá)到全方位自組織消除污染的效果，對(duì)比市場(chǎng)上常用的外加人工菌劑，本產(chǎn)品有更強(qiáng)的適應(yīng)性和穩(wěn)定性，符合黑臭水體修復(fù)市場(chǎng)需求。產(chǎn)品采用底泥作為天然的粘土，配合傳統(tǒng)的粘合劑聚乙烯醇和海藻酸鈉進(jìn)一步提升對(duì)硝酸鈣的緩釋效果；同時(shí)經(jīng)反硝化馴化的底泥富集了大量反硝化細(xì)菌（經(jīng)風(fēng)干轉(zhuǎn)化為休眠體），為SedCaN在投入底泥后快速發(fā)揮氧化底泥硫化物提供菌種資源。產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)在于：

（1）采用底泥為天然粘土，具有較強(qiáng)的粘合能力，是良好的造粒劑，其使用方式是物歸原處，避免了以往用異質(zhì)材料如水泥等帶來(lái)的二次污染。

（2）經(jīng)反硝化馴化的底泥富集了大量反硝化細(xì)菌，為SedCaN在投入底泥后快速發(fā)揮氧化底泥硫化物作用提供菌種資源。

（3）海藻酸鈉為天然產(chǎn)物，能顯著提升顆粒的物理特性；聚乙烯醇屬于可降解材料，其形成致密的分子網(wǎng)格能顯著提升緩釋效果，且不為原位修復(fù)現(xiàn)場(chǎng)帶來(lái)二次污染。

（4）活性炭是天然的底質(zhì)改良劑，被廣泛用于環(huán)境修復(fù)。

（5）SedCaN投入到水體中能快速下沉并接觸底泥，避免硝酸鈣在上層水相中的無(wú)效釋放，既避免其污染水體，也降低了硝酸鹽的使用量，克服了以往以液態(tài)形式投放的弊端。

（6）緩慢釋放的硝酸鹽不僅能刺激底泥中的異養(yǎng)反硝化菌降解底泥中的有機(jī)物，同時(shí)也刺激自養(yǎng)反硝化菌氧化底泥中的硫化物，從而緩解黑臭污染。

4.2 Sedblock底泥污染阻斷產(chǎn)品的性能特點(diǎn)

Sedblock內(nèi)源阻斷顆粒是利用粘土礦物的低滲透特性，特別是用于自然水體的底泥內(nèi)源污染控制的專用粘土聚合物復(fù)合產(chǎn)品，旨在水合并在受污染的沉積物上形成連續(xù)且高度不可滲透的隔離層，阻斷和控制底泥（內(nèi)源）污染物。顆粒通常是包括粘土礦物、聚合劑和致密骨料的組合，每個(gè)顆粒都包括：（1）基于粘土的密封劑層形成外殼；（2）與聚合劑固定的由砂石或其他礦粒組成的致密核心。

Sedblock有助于有效輸送反應(yīng)性粘土組分（如膨潤(rùn)土）到污染底泥層，反應(yīng)性組分在1天時(shí)間內(nèi)水合并膨脹，最終顆粒在污染底泥與上覆水之間聚結(jié)成均勻而黏著的粘性屏障，從而有效阻止污染底泥向上覆水釋放氨氮、總磷等污染物質(zhì)，推動(dòng)水體水質(zhì)良性改善。

4.3 藥劑投加量及實(shí)施方法

根據(jù)相近污染程度的佛山市和東莞市多條河涌底泥治理的應(yīng)用案例，確定SedCaN產(chǎn)品的投加量為10kg/m2，確定Sedblock產(chǎn)品（堆積密度=1.78g/cm3）的覆蓋厚度為3cm。本次示范斷面的藥劑投加量匯總見表2。

表2 典型河涌示范斷面藥劑投加量匯總表

藥劑投加的實(shí)施方法為自下而上分層鋪設(shè)，首先最下層為人工攤鋪含有SedCaN的化學(xué)氧化藥劑修復(fù)層，該層主要作用是對(duì)底泥環(huán)境中的有機(jī)物、磷和硫化物均有降解或抑制作用，并且不容易影響水體生物；然后在化學(xué)氧化藥劑修復(fù)層的上方鋪設(shè)承載層，承載層選用無(wú)紡?fù)凉げ伎v向平鋪，土工布規(guī)格為200g/m2，10m×5m，搭接時(shí)，上游土工布?jí)涸谙掠瓮凉げ忌?，搭接寬度?0cm；最后鋪設(shè)含有Sedblock的物理覆蓋層，物理覆蓋層采用機(jī)械攤鋪和人工攤鋪相結(jié)合的形式進(jìn)行，攤鋪完后，適當(dāng)撒5-10mm的河沙作為防護(hù)層，讓河沙由水流推力作用下鋪平施工造成的瑕疵，同時(shí)又可以作為保護(hù)層。

4.4 典型河涌示范斷面的底泥修復(fù)成果

示范斷面的底泥修復(fù)工程完成30天后，再次檢測(cè)河涌的部分指標(biāo)：COD從78mg/L下降到45mg/L，氨氮從18mg/L下降到6mg/L，基本消除了河涌黑臭，而且整個(gè)底泥修復(fù)工程的攤鋪厚度控制在3-5cm，整體成本控制在30元/m2以內(nèi)，并無(wú)二次污染風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

該項(xiàng)目的示范斷面的底泥修復(fù)工程采用原位化學(xué)氧化技術(shù)+原位物理覆蓋技術(shù)組合工藝，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)，消除河涌的黑臭，并且對(duì)河床標(biāo)高影響較少，費(fèi)用投資也較合理，并無(wú)二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。但在工程實(shí)施后發(fā)現(xiàn)，在下雨天排水水流量過(guò)大（流速＞1.2m/s）時(shí)，攤鋪在排口處的覆蓋顆粒容易被沖走，另外在底泥中污染物發(fā)生氧化反應(yīng)后，會(huì)產(chǎn)生氮?dú)獾葰怏w上升到水面，容易局部破壞攤鋪層。針對(duì)以上問題需要對(duì)工藝進(jìn)一步改良。