劉存輝 王 茵 張關(guān)超

(北京河沐生態(tài)科技有限公司，北京 102206)

河湖底泥，是長時(shí)間物化反應(yīng)沉積在河道底部的泥、垃圾等和水的混合體，是水體污染物轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化的媒介，帶有重金屬、磷等污染物[1-3]。大量的氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)是湖泊發(fā)生富營養(yǎng)化和水環(huán)境惡化的重要原因[4-6]。在2022年1—6月國家有關(guān)部門監(jiān)測的210個(gè)重點(diǎn)湖(庫)中，劣Ⅴ類水質(zhì)湖庫個(gè)數(shù)占比5.2%。主要污染指標(biāo)為總磷、化學(xué)需氧量和高錳酸鹽指數(shù)。湖泊中度富營養(yǎng)占5.0%，輕度富營養(yǎng)占20.4%，水污染現(xiàn)狀污染嚴(yán)重，不容小覷，亟待解決[7]。

河湖底泥是重金屬、氨氮、磷等污染物的蓄積庫，隨著外源污染物的吸附、轉(zhuǎn)化和沉降作用，河道會(huì)得到一定的凈化[8，9]。但隨著污染物的不斷聚積，河湖底泥中的污染負(fù)荷增加，最終成為河湖內(nèi)源污染源，通過懸浮等方式向水體釋放污染，對(duì)河湖水體造成持續(xù)且嚴(yán)重的污染影響[10-11]。目前，河湖帶水清淤是解決河湖底泥內(nèi)源污染的常用技術(shù)。河湖帶水清淤技術(shù)是在河湖不排干的情況下完成清淤作業(yè)，與傳統(tǒng)干挖清淤方式對(duì)比，具有無須排干水體、節(jié)約水資源、施工影響小、措施費(fèi)少以及生態(tài)環(huán)境效益好等優(yōu)點(diǎn)?？蓱?yīng)用于城市河湖“底部襯砌、硬質(zhì)護(hù)坡、渠化河道、多閘壩調(diào)控、多水草、多垃圾”等工況。借鑒前期的河湖清淤經(jīng)驗(yàn)，本研究對(duì)目標(biāo)河段采用環(huán)保罩吸清淤脫水工藝進(jìn)行河底淤泥疏浚，探討了此工藝清淤作業(yè)過程對(duì)河水水質(zhì)的影響時(shí)間和區(qū)域范圍。

1 工程概況

本次清淤工程位于北京市東直門閘和昆玉河繡漪閘。東直門閘清淤面積約3822m2，河底淤泥厚度為0.20～1.40m，總清淤方量約為1500m3。昆玉河繡漪閘清淤面積為3500m2，河底淤泥厚度為0.6～0.9m，總清淤方量約為2900m3(見圖1)。

圖1 清淤范圍

本研究對(duì)東直門閘河底淤泥取樣并進(jìn)行顆粒分析(見圖2)。檢測結(jié)果表明，其0.075mm以下、0.25～0.075mm、0.5～0.25mm、2～0.5mm、5～2mm淤泥粒徑，質(zhì)量占比分別為13.5%、33.3%、21.4%、19.1%、13.1%。東直門閘河底淤泥主要為0.075～2mm以上粒徑的細(xì)砂粒，質(zhì)量占比高達(dá)86.9%，是河湖底泥污染物吸附和遷移的重要原因。繡漪閘河底淤泥在水下自然狀態(tài)下的平均含固率為62%。結(jié)果顯示其河底淤泥粒徑偏小，主要淤泥粒徑集中在2～0.5mm以下，占比高達(dá)88.2%。

2 材料與方法

2.1 環(huán)保罩吸清淤脫水工藝

清淤作業(yè)采用液壓臂罩吸式清淤船，施工時(shí)其罩頭緊貼河底，罩頭將罩殼內(nèi)外水體隔開，泥漿泵將罩殼內(nèi)泥漿抽送至脫水站(見圖3、圖4)。

圖4 清淤罩吸頭

在脫水站，對(duì)泥漿先投加混凝劑(PAC)，用篩分機(jī)篩除泥漿的垃圾雜物，然后用濃縮箱對(duì)泥漿進(jìn)行濃縮減量。隨后對(duì)濃縮產(chǎn)生的泥漿投加絮凝劑(PAM)，通過帶式壓濾機(jī)對(duì)泥漿脫水干化。壓濾后的尾水經(jīng)沉淀箱沉淀處理后，排入市政污水管道(見圖5)。

圖5 環(huán)保罩吸清淤脫水工藝

2.2 清淤脫水工藝設(shè)備參數(shù)

清淤脫水站占地長度為33m，寬度為12m，占地面積396m2(見表1、圖6)。

表1 清淤脫水工藝設(shè)備參數(shù)

2.3 樣品采集與采樣點(diǎn)布設(shè)

東直門閘清淤工程布設(shè)3個(gè)檢測點(diǎn)位，其中，背景點(diǎn)位S1位于清淤區(qū)域上游50m；檢測點(diǎn)位S2位于清淤區(qū)域中心位置，在壩河分洪閘閘口上游；檢測點(diǎn)位S3位于東直門閘前，在亮馬河口位置。繡漪閘清淤工程共布設(shè)6個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位：S1(京密引水渠繡漪閘上游100m)、S2(清淤區(qū)域繡漪閘附近)、S3(清淤區(qū)域尾端拱橋下)、S4(清淤區(qū)域尾端拱橋下游200m)、S5(清淤區(qū)域尾端拱橋下游400m)、S6(清淤區(qū)域尾端拱橋下游800m)。

繡漪閘清淤工程還監(jiān)測了清淤時(shí)擾動(dòng)位置和清淤結(jié)束時(shí)間對(duì)區(qū)域水質(zhì)的影響。清淤時(shí)擾動(dòng)位置設(shè)置為未擾動(dòng)前(原河水)，擾動(dòng)0m、20m、40m、60m、80m。清淤結(jié)束時(shí)間設(shè)置為未擾動(dòng)前，清淤結(jié)束10min、20min、30min、40min、50min(見圖7)。

圖7 采樣點(diǎn)布設(shè)

3 結(jié)果與討論

3.1 東直門閘施工期間河道水質(zhì)參數(shù)變化分析

3.1.1 尾水水質(zhì)分析

表2 尾水水質(zhì)分析

3.1.2 清淤過程對(duì)河水水質(zhì)影響時(shí)間和范圍

圖8 帶水清淤施工過程對(duì)河水水質(zhì)影響時(shí)間和范圍

3.2 繡漪閘施工期間河道水質(zhì)參數(shù)變化分析

3.2.1 尾水水質(zhì)分析

圖9 帶水清淤施工對(duì)河水水質(zhì)的影響

3.2.2 清淤過程對(duì)河水水質(zhì)影響時(shí)間和范圍

圖10 清淤時(shí)擾動(dòng)位置對(duì)區(qū)域水質(zhì)影響

圖11 清淤結(jié)束時(shí)間對(duì)區(qū)域水質(zhì)影響

4 結(jié) 論