李 廣 陳 龍 劉興峰
中國(guó)電建市政建設(shè)集團(tuán)有限公司
巢湖是全國(guó)五大淡水湖之一,在蓄洪、給水、水產(chǎn)飼養(yǎng)、旅游等方面起到強(qiáng)大作用。同時(shí)也是全國(guó)重點(diǎn)防治的“三河三湖“之一。多年以來,各類污染源進(jìn)入河湖,經(jīng)過積累,逐步留存了大量污染底泥,成了巢湖主要的污染源頭。整個(gè)巢湖清淤試點(diǎn)區(qū)域面積為5.52km2,清淤深度為20cm~50cm,平均清淤深度基本控制在0.29m,清淤工程量為158.8萬(wàn)立方米。淤泥是由河湖中污染物持續(xù)堆積而成的,是河湖內(nèi)源污染的起點(diǎn),引發(fā)河湖二次污染,從而導(dǎo)致水污染、富營(yíng)養(yǎng)化和水藻的爆發(fā);從而造成河湖中水體缺氧,而且嚴(yán)重破壞著周邊水與生態(tài)環(huán)境。
生態(tài)清淤就是在符合環(huán)保的條件下,以利用合適的機(jī)器進(jìn)行淤泥固化等一系列處理工藝,以實(shí)現(xiàn)淤泥的資源再利用,以改進(jìn)河湖水質(zhì)及生物生息環(huán)境,促進(jìn)水生態(tài)體系的恢復(fù),避免淤泥二次污染。
(1)在河湖清淤過程中,應(yīng)盡可能地減少泥沙攪拌,防止底泥四處擴(kuò)散、泄漏措施,避免對(duì)河湖產(chǎn)生“二次污染”現(xiàn)象。
(2)在清除沉積已久的污染底泥時(shí),要注意保護(hù)河湖底原始底泥不被毀壞,以便于水生植被及生物種群的生態(tài)平衡。
(3)對(duì)淤泥輸送上岸后,通過淤泥干化余水處理分離,經(jīng)脫水分離的底泥進(jìn)入臨時(shí)堆場(chǎng),余水經(jīng)過高效截留澄清及水質(zhì)監(jiān)測(cè),在余水滿足排放標(biāo)準(zhǔn)回排至湖區(qū),避免污染物對(duì)環(huán)境的次生污染。
(4)采用固化劑與底泥充分混合,生成膠凝物質(zhì),黏結(jié)土顆粒,進(jìn)行水化反應(yīng)將淤泥固化處理,可將含水率較高、強(qiáng)度較低的淤泥轉(zhuǎn)化為工程回填用土進(jìn)行資源再利用。淤泥固化實(shí)施時(shí)產(chǎn)生大量的氨氣殺滅淤泥中滋生的病菌、寄生蟲、病毒等,從而使得PH值導(dǎo)致病毒、寄生蟲卵、病菌等失活,淤泥中的重金屬穩(wěn)定,滿足《綠化種植土壤》(CJT 340—2011)《園林綠化栽植土質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(DGTJ08—231—2013)中對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量要求的指標(biāo)。
圖1 工藝流程圖
3.2.1 施工準(zhǔn)備
(1)技術(shù)準(zhǔn)備。項(xiàng)目部施工技術(shù)管理人員熟悉圖紙,編制專項(xiàng)施工方案,同時(shí)對(duì)各類作業(yè)人員的安全技術(shù)作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行交底工作。
(2)設(shè)備準(zhǔn)備。根據(jù)清淤工程量和工期要求選擇絞吸船,挖掘機(jī)、壓路機(jī)、帶式壓濾機(jī)等設(shè)備按需求準(zhǔn)備。
3.2.2 絞吸船清淤疏浚
(1)排泥管線布設(shè)。絞吸式挖泥船在清淤前首先要鋪設(shè)一條配套的排泥管,主要以不影響周邊環(huán)境和最小排泥輸送距離為最優(yōu)原則,可以使用潛管并適當(dāng)配以生產(chǎn)必需的浮管連接至水下潛管一端,沿陸地管線一直延伸至堆土圍護(hù)區(qū),進(jìn)入排泥堆積場(chǎng)內(nèi)。
(2)浮管敷設(shè)。絞吸式挖泥船通常采用長(zhǎng)6m鋼管穿浮筒形式布設(shè)浮管,為使得泵管間有良好的活動(dòng)空間通常采用1.5m橡膠軟管連接,在浮管鋪設(shè)時(shí)要形似流線彎曲,并采取錨定位,防止水流及風(fēng)速造成管道擺動(dòng),影響施工。
(3)潛管敷設(shè)。水下潛管在鋪設(shè)之前要選擇一塊寬敞、平整的場(chǎng)地進(jìn)行輸泥管的連接,輸泥管在連接時(shí)為確保流線彎曲自由,毎相隔3節(jié)采用柔性橡膠管連接,管線一端采用專用橡膠墊圈封堵,使用絞吸船拖入水中,并在水中潛行至預(yù)定的方位點(diǎn),連接的兩點(diǎn)通過配備的水泵及空氣壓縮機(jī)以1.8m3∕min的速度,為使管線下潛可以向潛管內(nèi)注水以及呼吸閥排氣共同實(shí)現(xiàn)。
(4)岸管敷設(shè)。在岸上鋪設(shè)的管道主要有鋼管及不同的彎頭,橡膠墊等構(gòu)成,使用法蘭加橡膠墊,并以螺栓輔助連接。在岸上管道鋪設(shè)時(shí)多為人工挑抬施工,過程中要保證鋪設(shè)的管道平順,盡量避免出現(xiàn)打的死彎道。
(5)絞吸式挖泥船定位。首先確定河湖的清淤坐標(biāo)定位點(diǎn)并將施工圖中坐標(biāo)輸入清淤監(jiān)測(cè)控制軟件,依據(jù)GPS坐標(biāo)指示及風(fēng)向和水流情況,挖泥船在清淤施工區(qū)域內(nèi)以坐標(biāo)點(diǎn)定位。按照絞吸船的基本停泊順序,基本先拋設(shè)上風(fēng)口、上游錨。在拋錨時(shí)應(yīng)將絞刀移動(dòng)到挖泥邊線上,并下放至淤泥中定住船身,要掌控好拋錨的位置即可停泊,并收緊移纜,待上下游向移拋錨抓住后,聯(lián)系實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)絞刀下放深度經(jīng)過深度監(jiān)控儀進(jìn)行準(zhǔn)確復(fù)位,并調(diào)整絞刀頭開挖傾斜角及防護(hù)罩平行并密封,使其緊靠泥面。
(6)清淤疏浚。利用絞吸式挖泥船在河湖庫(kù)區(qū)淤泥采挖區(qū)內(nèi),通過斗輪頭分層切削挖除土方,泥泵吸泥,再經(jīng)過密封排泥管線和多級(jí)接力泵站層層加壓輸送至排泥場(chǎng)內(nèi)。其余開挖上斷面土方由絞吸式挖泥船直接按設(shè)計(jì)斷面開挖后輸送至排泥場(chǎng)內(nèi)。一般開挖方式分為:①分條開挖,即挖泥船移動(dòng)到挖泥邊線上,并將定位樁打設(shè)在河底泥層中,促使船身以船尾定位樁為中心,船身長(zhǎng)度為半徑,斗輪頭以扇形左右擺動(dòng),促使挖泥船完成扇形橫挖法作業(yè);②分層開挖法,即絞吸式挖泥船在施工條幅內(nèi)開挖作業(yè)時(shí),以適合開挖層厚分層開挖,能有效減小回淤量,提高開挖精度,減少已開挖區(qū)在實(shí)施過程中的再次落淤,為減小污染擴(kuò)散,清淤時(shí)要求絞刀低抬速、低轉(zhuǎn)速運(yùn)行作業(yè),并保持慢速均速移動(dòng),將絞刀對(duì)周圍水體的擾動(dòng)規(guī)模盡可能的限制在較小。
3.2.3 脫水干化處理
一般絞吸船的泥漿泵吸入的底泥含水率在85%~95%,并且在泥漿中含有大量的沙石和垃圾。為了減少沙石和垃圾等物體對(duì)脫水機(jī)械的纏繞和損傷,首先利用垃圾分選機(jī)械對(duì)吸入底泥進(jìn)行篩分,將含在內(nèi)部的石塊及垃圾等篩分出來,然后由污泥干化設(shè)備將泥漿中含水率控制在30%之內(nèi)。在除去砂石及垃圾后通過污泥干化設(shè)備的二、三級(jí)精密篩分將0.045mm以上粒徑的泥篩分出來,剩余部分微小的懸浮膠體顆粒隨大量余水進(jìn)入余水處理系統(tǒng)。
截留的淤泥含水率很高,通過管道排入污泥調(diào)蓄池,經(jīng)過絮凝劑的絮凝,凝結(jié)形成大的絮狀物,直接通過帶式壓濾機(jī)來實(shí)現(xiàn)脫水,淤泥經(jīng)過濃縮以及被壓形成含水率小于60%的泥餅,濾液澄清回排至湖區(qū),含水率較低的泥餅將進(jìn)入臨時(shí)堆場(chǎng)。
污泥干化設(shè)備可篩分的底泥粒徑為大于0.045mm,底泥在疏浚前處于相對(duì)的水泥平衡狀態(tài),依據(jù)《疏浚與吹填工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》(JTJ 324—2006),整個(gè)巢湖清淤試點(diǎn)區(qū)域清淤深度為20cm~50cm,平均清淤深度基本控制在0.29m,清淤工程量為158.8萬(wàn)立方米,表層浮泥層15cm左右,易擾動(dòng),糊狀粘稠。絞吸船針對(duì)懸浮層切削面篩分大量懸浮膠體顆粒,通過余水截留處理回排。第二層開始,由于泥漿因壓實(shí)度成團(tuán)塊狀,絞吸船切削制漿經(jīng)輸泥管線進(jìn)入污泥干化設(shè)備,經(jīng)過機(jī)械三級(jí)分離系統(tǒng)篩分后,90%~95%的底泥篩分出料,剩余5%~10%的微小顆粒經(jīng)過管道進(jìn)入余水截留處理回排。該設(shè)備處理實(shí)現(xiàn)余水清澈,主要是去除余水中的SS,可有效地消除余水中的有機(jī)物,通過設(shè)備被物化高效截留后,回排水中的SS達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),然后回排湖區(qū)。
3.2.4 淤泥回填
淤泥經(jīng)過安全化、穩(wěn)定化處置達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)后,運(yùn)至填埋區(qū)采用鋪設(shè)HDPE膜進(jìn)行安全防滲處理。干泥污染物濃度檢測(cè)值應(yīng)小于《綠化種植土壤》(CJT 340—2011)《園林綠化栽植土質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(DGTJ08—231—2013)中對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量要求的指標(biāo)。
防滲工程完成后,將處理合格的淤泥運(yùn)送至回填區(qū)域進(jìn)行回填,主要可適用于礦山修復(fù)、濕地帶建設(shè)。每層回填厚度50cm碾壓密實(shí);然后上部再填筑一層20cm~30cm厚的原生土,碾壓密實(shí)后上報(bào)監(jiān)理工程師驗(yàn)收,驗(yàn)收合格后進(jìn)行下一層填筑,如此填筑,直至回填至設(shè)計(jì)標(biāo)高。
傳統(tǒng)常規(guī)的清淤設(shè)備一般為抓斗、絞吸式、斗輪式、耙吸式等挖泥船。傳統(tǒng)的挖泥設(shè)備由于未配備防擴(kuò)散裝配,在實(shí)施過程中易攪拌大量懸浮泥沙、涉及規(guī)模較大,造成實(shí)施以后回淤量過大,往往無法滿足設(shè)計(jì)要求,則通過利用超挖的方式,這樣既毀壞了原始土,又不能徹底進(jìn)行污染物的清除,污泥擴(kuò)散將對(duì)水體造成二次污染。
絞吸式挖泥船通過利用專用絞刀頭清淤,牢固的葉片滾動(dòng)輕削淤泥,使用密封罩裝置防止懸浮與流動(dòng)狀淤泥擴(kuò)散,并使之利用導(dǎo)流槽導(dǎo)向吸入口,泥泵通過管道將污染物運(yùn)送至淤泥堆放指定地點(diǎn),可清除河湖中懸浮與流淌狀淤泥,通過余水截留處理回排。增強(qiáng)密封罩的防擴(kuò)散效果,減小清淤對(duì)周圍水域環(huán)境的滋擾影響,但是無法挖除硬地質(zhì),對(duì)湖底的原狀土不形成破壞。
為確保挖泥船在開挖區(qū)域平面質(zhì)量精確控制,控制的實(shí)測(cè)定位的方式有經(jīng)緯儀、測(cè)距儀、全站儀測(cè)放樣坐標(biāo)及GPS跟蹤定位。同時(shí),為確保工程質(zhì)量精確開挖高程的效果,不影響工程質(zhì)量評(píng)定,采取最佳的高程控制方式人工測(cè)桿、測(cè)深儀、人工結(jié)合儀器等。
絞吸挖泥船在河湖進(jìn)行實(shí)施清淤時(shí),減少泥沙攪拌,盡可能防止底泥擴(kuò)散、外泄,利用機(jī)械進(jìn)行淤泥固化等一系列處理工藝,以實(shí)現(xiàn)淤泥的資源再利用,避免淤泥二次污染。生態(tài)清淤是改善河湖湖水質(zhì)和底棲環(huán)境的最直接、最有效、最環(huán)保的措施。采用固化劑與底泥充分混合,生成膠凝物質(zhì),黏結(jié)土顆粒,進(jìn)水化反應(yīng)等,經(jīng)過對(duì)淤泥固化處理技術(shù),可將含水率較高、強(qiáng)度較低的淤泥轉(zhuǎn)化為工程回填用土進(jìn)行資源再利用,給工程帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益。