文國(guó)來(lái)

（中冶華天南京工程技術(shù)有限公司深圳分公司 廣東深圳 518000）

引言

黑臭水體底泥大致可分為原位治理和異位處理。原位治理不需要進(jìn)行清淤，采用除黑除臭劑和固化劑、土工材料、菌劑-好氧富氧集成技術(shù)、生物生態(tài)修復(fù)技術(shù)等治理底泥，治理成本低，二次污染少[1～6]。異位處理需要清淤，李鋼等[7]針對(duì)底泥污染物和有機(jī)質(zhì)含量高，提出熱解處理的能源化利用途徑。魏清福等[8]對(duì)無(wú)錫市錫山區(qū)宛山湖底泥進(jìn)行了生態(tài)清淤研究，表明生態(tài)清淤有效削減底泥內(nèi)源污染，促進(jìn)宛山湖水體水質(zhì)改善。

中山市位于廣東省南部，水系發(fā)達(dá)，多年污染積累導(dǎo)致很多河涌成為黑臭水體，整治過(guò)程中的清淤工程產(chǎn)生大量底泥，難以原位修復(fù)消納，若不妥善處理將會(huì)造成嚴(yán)重二次污染?！吨猩绞谐鞘泻诔羲w治理攻堅(jiān)戰(zhàn)實(shí)施方案》提出要科學(xué)實(shí)施清淤疏浚，一是在綜合調(diào)查評(píng)估城市黑臭水體水質(zhì)和底泥狀況的基礎(chǔ)上，合理制定并實(shí)施清淤疏浚方案；二是在清淤底泥污染調(diào)查評(píng)估的基礎(chǔ)上，妥善對(duì)底泥進(jìn)行處理處置，嚴(yán)禁沿岸隨意堆放或作為水體治理工程回填材料；三是清淤底泥屬于危險(xiǎn)廢物的，須交由有資質(zhì)的單位進(jìn)行安全處置。按照中山市政府要求和治理思路，本文以中山市部分黑臭水體整治工作為例，介紹黑臭河涌底泥生態(tài)清淤及處理情況，為相關(guān)底泥處理工程提供參考。

1 工程概況與生態(tài)清淤方案

1.1 工程概況

本工程包括中山市中心城區(qū)12 條黑臭河涌的整治，整治前河涌水質(zhì)為輕度黑臭至重度黑臭，河涌情況見(jiàn)表1。整治內(nèi)容包括控源截污、正本清源、岸線修復(fù)、清淤疏浚、景觀綠化、生態(tài)修復(fù)等，整治目標(biāo)消除黑臭。

表1 黑臭河涌情況

1.2 河涌底泥基本情況

全部河涌底泥均進(jìn)行了檢測(cè)，選取其中代表性的河涌南村涌（有工業(yè)廢水排口）、朗心渠（生活污水、面源污染為主）、黃邊坑（水質(zhì)較好）為例，底泥檢測(cè)結(jié)果如表2 所示。南村涌底泥重金屬含量超過(guò)土壤環(huán)境背景值，表明底泥中重金屬累積，總砷含量接近《農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》（GB15168-2018）中的篩選值。南村涌底泥中總銅、總鋅、總砷含量相對(duì)較高。朗心渠底泥重金屬含量超過(guò)土壤環(huán)境背景值，表明底泥中重金屬累積。底泥總砷含量超過(guò)GB15168-2018 篩選值，含量較高。黃邊坑水質(zhì)較好，底泥重金屬指標(biāo)均在GB15168-2018 篩選值內(nèi)，不存在污染風(fēng)險(xiǎn)。以上檢測(cè)結(jié)果表明，河涌底泥中普遍存在銅、鋅、鉛、砷、鉻等重金屬，通過(guò)清淤并對(duì)其進(jìn)行固化穩(wěn)定化，可進(jìn)一步降低危害。

表2 底泥檢測(cè)結(jié)果 （單位：mg/kg）

1.3 清淤方案的確定

清淤既要清除底泥中沉積的污染物，又要為沉水植物、水生動(dòng)物等提供休憩空間，清淤厚度和范圍是重要設(shè)計(jì)參數(shù)。張璐[9]根據(jù)底泥污染情況，并結(jié)合河道的高程和地面標(biāo)高，確定河道底部淤泥的疏浚深度。夏文林等[10]研究指出應(yīng)結(jié)合水質(zhì)考核目標(biāo)、底泥污染評(píng)價(jià)、防洪排澇標(biāo)準(zhǔn)及河道邊坡的穩(wěn)定性等因素確定清淤深度。本工程通過(guò)重金屬污染程度判斷表層是否為受污染底泥（詳見(jiàn)表2），并根據(jù)防洪排澇標(biāo)準(zhǔn)及河道邊坡穩(wěn)定性確定了清淤深度（詳見(jiàn)表1）。清淤總量為水下方107055m3。

清淤大致分為排干清淤和水下清淤，流量小的河道適用排干清淤（干法），清淤?gòu)氐祝|(zhì)量容易保證，但受季節(jié)影響宜在枯水期施工。流量大的河道，適用水下清淤（濕法），但清淤不徹底，質(zhì)量不易控制，施工攪動(dòng)造成一定的水體污染。經(jīng)綜合對(duì)比具體清淤方式，選擇了挖掘式干法、水力沖挖、生態(tài)智能絞吸3 種清淤方法。

2 底泥處理工藝流程

清淤底泥采取全覆蓋密閉車運(yùn)輸，防滲漏、防遺撒、防雨淋，運(yùn)輸過(guò)程采用五聯(lián)單管理，即每一批淤泥1 個(gè)五聯(lián)單，分別交項(xiàng)目業(yè)主單位、施工單位、運(yùn)輸單位、接收處置單位，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程、全封閉管理。建設(shè)的底泥廠淤泥處理量平均為1800 m3/d，其中1220 m3/d 干法淤泥，含水率60%，密度2t/m3，質(zhì)量為2440t；580m3/d 濕法淤泥，含水率85%，密度1.6t/m3，質(zhì)量為928 t。脫水后泥餅產(chǎn)出量1872t/d，含水率約40%。 河道底泥處理工藝流程如圖1 所示。底泥通過(guò)汽車運(yùn)輸?shù)谷雰?chǔ)泥池，采取粗隔柵粗篩分、軸震動(dòng)篩分機(jī)細(xì)篩分、絮凝濃縮調(diào)節(jié)后再機(jī)械壓濾，待固化泥餅達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后制磚利用。壓濾水進(jìn)入三級(jí)沉淀池處理，出水回用于生產(chǎn)，剩余尾水達(dá)標(biāo)排放。

圖1 河道底泥處理工藝流程

3 運(yùn)行效果分析

3.1 底泥脫水及固廢處理

葉春梅等[11]利用高效重金屬穩(wěn)定化材料與硅酸鹽水泥配制復(fù)配材料，用于固化/穩(wěn)定化重金屬污染底泥。黃文海等[12]考察了典型無(wú)機(jī)絮凝劑（PAC）和有機(jī)高分子絮凝劑（PAM）對(duì)清淤底泥脫水性能的改善作用，表明各種絮凝劑均可通過(guò)增加底泥絮凝顆粒粒徑和降低底泥表面電荷而有效改善底泥的脫水性能。本工程泥漿在進(jìn)行板框壓濾脫水前，加入一定劑量的絮凝劑和助凝劑加速脫水。泥漿池中的泥漿由絞吸船抽至調(diào)質(zhì)池內(nèi)，由自動(dòng)加藥裝置將淤泥脫水藥劑聚丙酰胺（PAM）和聚合氯化鋁（PAC）添加至調(diào)質(zhì)池內(nèi)，充分?jǐn)嚢杌旌虾蟊盟椭涟蹇驂簽V機(jī)。PAM 藥劑投入量為20 kg/泥餅10m3，每天 1440m3泥餅，共計(jì)2.9t/d。PAC 藥劑投入量為200kg /泥 餅10m3，每 天1440 m3泥餅，共計(jì)28.8 t/d。

絮凝濃縮調(diào)節(jié)后的泥漿抽送至板框壓濾機(jī)內(nèi)，板框壓濾機(jī)通過(guò)施加壓力，使濾液在壓力下通過(guò)濾布、沿溝槽與孔道排出濾機(jī)，實(shí)現(xiàn)脫水，淤泥脫水后含水率40%左右。本工程單套板框壓濾機(jī)泥餅產(chǎn)能約為240 m3/d，共有6 套板框壓濾設(shè)備投入使用，產(chǎn)能1440m3/d，泥餅重量1872t/d，其它固廢篩分垃圾9.3t/d，定期交環(huán)衛(wèi)部門清運(yùn)處理；篩分細(xì)砂14.4t/d，定期運(yùn)至在建工程河道填筑利用。

3.2 泥餅檢測(cè)結(jié)果

在底泥廠壓濾車間采集樣品，檢測(cè)結(jié)果如表3 所示，可知各項(xiàng)指標(biāo)均在《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置制磚用泥質(zhì)》（GB/T 25031-2010）限值范圍內(nèi)，泥餅作為制磚原料，送本工程協(xié)議的建筑材料廠，可實(shí)現(xiàn)安全化、資源化利用。

表3 泥餅檢測(cè)結(jié)果（單位：mg/kg）

3.3 尾水處理及排放

底泥處理過(guò)程水平衡如圖2 所示。尾水自流入尾水處理池，經(jīng)三級(jí)沉淀處理后回用于生產(chǎn)。

圖2 水平衡圖

尾水排放量為277t/d，水質(zhì)情況見(jiàn)表4。淤泥經(jīng)篩分、加藥和壓濾處理后，有機(jī)質(zhì)、重金屬等污染物基本固化在泥餅中，壓濾液污染物濃度較低。由表4 中數(shù)據(jù)可見(jiàn)水質(zhì)指標(biāo)滿足廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二時(shí)段三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和當(dāng)?shù)匚鬯幚韽S設(shè)計(jì)進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn)。尾水就近排入市政污水管網(wǎng)，進(jìn)入城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)行處理。

表4 尾水主要污染物排放情況 （單位：mg/L）

4 成本經(jīng)濟(jì)分析

本工程費(fèi)用包含生態(tài)清淤費(fèi)用、底泥運(yùn)輸費(fèi)用、底泥處理廠建設(shè)分?jǐn)傎M(fèi)用、底泥脫水及處置費(fèi)用、措施費(fèi)等，底泥總量107055m3，總工程費(fèi)用4980.9 萬(wàn)元，經(jīng)測(cè)算綜合單價(jià)約465 元/m3，相比底泥原位治理250 元/m3[1]處理成本相對(duì)較高，但清淤能徹底消除河涌?jī)?nèi)源污染，運(yùn)輸過(guò)程五聯(lián)單全封閉管理，底泥集中在底泥處理廠處理，能有效控制二次污染，是一種安全有效的處置方式，環(huán)境效應(yīng)好。

5 建議

河涌清淤設(shè)計(jì)階段應(yīng)合理規(guī)劃清淤范圍和清淤深度，本工程根據(jù)河涌底泥情況清淤深度0.5～0.9 m，清淤工程量107055 m3；采取的生態(tài)清淤方式分為干法清淤和濕法清淤，具體為挖掘式干法，生態(tài)智能絞吸和水力沖挖，黑臭水體整治產(chǎn)生大量清淤底泥，處理方法因城、因地而宜，原位治理和異位處理是2 種主要途徑；采取生態(tài)清淤、淤泥脫水、泥餅制磚利用的異位處理方式，底泥處理廠平均淤泥處理量1800m3/d，產(chǎn)出含水率40%的泥餅1872t/d。泥餅經(jīng)檢測(cè)，重金屬、礦物油、揮發(fā)酚、總氰化物等指標(biāo)濃度滿足GB/T 25031-2010 限值要求，送本工程協(xié)議的建筑材料廠利用；壓濾尾水經(jīng)檢測(cè)出水水質(zhì)滿足DB44/26-2001 第二時(shí)段三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和當(dāng)?shù)匚鬯幚韽S設(shè)計(jì)進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn)，排入市政管網(wǎng)由城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)一步處理。

結(jié)語(yǔ)

綜合而言，河湖淤泥的研究和工程實(shí)例較多，需要摸清底數(shù)，合理制定清淤方案，判定淤泥固廢屬性，屬于危險(xiǎn)廢物的按照國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄進(jìn)行管理，屬于一般工業(yè)固體廢物的，參考城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置方式，如園林綠化、土地改良、制磚、路基用土、海綿城市設(shè)施用土等資源化利用。