城區(qū)河道底泥污染評價及底泥清淤方案分析

徐春萍

摘? 要：隨著城市化及工業(yè)化的發(fā)展，城市河道受到人類活動的影響越來越大，河道的淤泥污染越來越嚴(yán)重。河道底泥含有較多的有害物質(zhì)，應(yīng)做好及時清淤，而清淤中也應(yīng)選擇合理的清淤方案，避免二次污染，所以，應(yīng)做好城區(qū)河道底泥清淤方案的分析。本文概述了城區(qū)河道清淤特點，對其底泥污染進(jìn)行了評價分析，找出了底泥淤泥清挖、運(yùn)輸、脫水的對比方案，以選擇有效的優(yōu)化方案，確保河道清淤的有效實施。

關(guān)鍵詞：城區(qū)河道? 底泥污染? 清淤方案? 分析

中圖分類號：X522? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）10（b）-0068-03

Abstract： With the development of urbanization and industrialization， urban river channel is more and more affected by human activities， and the river silt pollution is more and more serious. River sediment contains more harmful substances， should be done in a timely manner， and the dredging should also choose a reasonable dredging plan， to avoid secondary pollution， so， should do a good job of urban river sediment dredging plan analysis. This paper summarizes the characteristics of river dredging in urban areas， evaluates and analyzes the sediment pollution， and finds out the comparison scheme of sediment dredging， transportation and dehydration， so as to select the effective optimization scheme and ensure the effective implementation of river dredging.

Key Words： Urban river course; Sediment pollution; Desilting scheme; Analysis

1? 城區(qū)河道淤積特點

城區(qū)河道位于城市中，是城市的排洪主要通道，水體滯流較大，自凈能力差。城區(qū)河道河干地勢一般較緩，各小支流的泥沙都流入河中，河道歷年較久，泥沙沉積較多，如多年未清淤，會造成河道淤堵。另外，有些工業(yè)廢水直接排入河流，使其有害物質(zhì)沉積河底，形成黑色浮泥，污染水質(zhì)及環(huán)境。且大量生活污水及生活垃圾經(jīng)排水管排入河流，造成河流污染，引起淤積。

城區(qū)河道兩側(cè)多建有綠化、公園、娛樂等設(shè)施，且毗鄰城市道路及配套設(shè)施，兩側(cè)居民、商業(yè)較密集，橋梁及跨河橋較多。河道清淤工作面受到限制，與城市交通、城市居民生活及環(huán)境保護(hù)存在矛盾。清淤時涉及到多方面問題，清淤工藝復(fù)雜，所以，城區(qū)河道的清淤應(yīng)慎重，結(jié)合城區(qū)實際情況，做好清淤方案的設(shè)計分析，采用合適的清淤方案，使其切實可行。

2? 城區(qū)河道底泥污染評價

2.1 城區(qū)河道污染的成因

河道污染物隨著河道泥沙沉積于河底，上覆水體環(huán)境一旦出現(xiàn)變化，底泥污染物會釋放污染物至水體，造成河道水資源污染，加大水環(huán)境的治理難度。根據(jù)相關(guān)研究統(tǒng)計，城區(qū)河道污染底泥污染的成因有：其一，降雨的雨水徑流帶走地表上砂石、樹枝殘渣、垃圾等流入河道。其二，河道周邊區(qū)域的生活污水、垃圾的排入，及河道周邊工業(yè)生產(chǎn)廠的廢棄污水排入;其三，河道的小支流流入的污染物;其四，底泥向上部覆水體釋放出污染物;其五，合流制劑不完全分流制管網(wǎng)的溢流排入。

2.2 河道底泥污染物檢測

首先對河道底泥檢測樣品進(jìn)行采集，采集點為城區(qū)河道的污染源排放口下游、與其他水體混合均勻處。使用彼得生取樣器取得河道底泥表層0～15cm處底泥1.5kg，放入塑料桶，待其沉淀后撇開表面的泌水，經(jīng)篩除垃圾、落葉、硬質(zhì)顆粒物后裝入聚乙烯密封塑料袋，帶回實驗室。將污泥樣本倒入玻璃容器，讓其自然風(fēng)干，風(fēng)干后將其放于硬質(zhì)塑料板上，使用玻璃棒壓碎，并去除樣本中殘體、樹枝、砂石，取150g倒入缽中研磨后用尼龍篩進(jìn)行篩分，將留于尼龍篩上樣本倒入研缽再進(jìn)行碾碎，確保底泥樣本全部過篩，用四分法縮分，把獲得的最終樣本混合均勻后裝入密封袋，放于4度以下環(huán)境保存。再采用鮑士旦的土壤農(nóng)化分析進(jìn)行檢測，底泥的pH值用酸度計直接測量濕泥，全氮使用半微量開氏法測定，有機(jī)質(zhì)使用重鉻酸鉀容量法測定，全磷使用H2S04-HCL04消解、鉬銻抗比色法測定，重金屬Pb、Cr、Cd使用四酸法消解（HCI-HN03-HCL04-FH）及原子吸收法進(jìn)行測定[3]。

2.3 河道底泥污染評價

其一，總氮和總磷污染評價。氮磷是植物生長的限制因素，正常河流的氮磷含量較少，一旦超標(biāo)，植物會瘋長。氮磷存在于生活污水、農(nóng)田排水、工業(yè)廢水中，排入河流后，河流水中營養(yǎng)物質(zhì)增長，藻類植物突出，短生命周期植物繁殖、死亡增加，消耗水中溶解氧，造成溶解氧不足引起厭氧反應(yīng)，產(chǎn)生有毒氣體。且過多腐爛的藻類導(dǎo)致水體發(fā)臭，引起魚類及生物死亡，水體生態(tài)系統(tǒng)破壞，水體自凈能力降低。其二，有機(jī)物質(zhì)污染評價。有機(jī)物質(zhì)直接影響水體酸堿度及溶解氧的循環(huán)，較大的影響微量金屬離子及有機(jī)污染物的形態(tài)毒性、遷移轉(zhuǎn)化、生物有效性。其三，沉積物重金屬的污染評價。重金屬是持久性污染物，不能被微生物降解，且有累計效應(yīng)。國內(nèi)多采用單因子指數(shù)評價法、綜合污染指數(shù)法、地累積指數(shù)法、潛在生態(tài)危害系數(shù)對重金屬污染進(jìn)行評價。單因子指數(shù)評價法是對單一污染物進(jìn)行評價，以土壤元素為標(biāo)準(zhǔn)評價重金屬污染累計程度。但其不能反映綜合的污染情況。綜合污染指數(shù)法是在單因子評價基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合評價，可反映多因子重金屬污染情況。地累積指數(shù)法是研究重金屬污染程度的定量指標(biāo)，以河道底泥中重金屬含量反映重金屬污染水平程度。潛在生態(tài)危害系數(shù)是根據(jù)重金屬的性質(zhì)及其處于環(huán)境特點，以沉積學(xué)角度評價底泥中的重金屬污染，將重金屬含量、生態(tài)效益、環(huán)境效益、毒理學(xué)結(jié)合起來，進(jìn)行可比的等價屬性指標(biāo)進(jìn)行評價，以定量區(qū)分潛在的生態(tài)危害程度。

3? 城區(qū)河道清淤方案分析

河道清淤方案主要涉及到三個方面，即淤泥清挖、淤泥運(yùn)輸、脫水處理[5]。所以，應(yīng)針對這三個環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，以形成有效的清淤方案。

3.1 干槽清淤

干槽河道清淤是傳統(tǒng)的清淤方法，施工前需將全部洪園閘門提升將水放出，再進(jìn)行挖掘機(jī)清挖河道淤積物。河道淤泥清挖后的運(yùn)輸和存放是此方案的主要考慮問題，清挖后的堆放會占據(jù)大量用地，會造成河道兩邊綠化及設(shè)施損害，且清挖時間較長，淤泥惡臭會影響空氣質(zhì)量，不利于城市及居民的良好生活環(huán)境。另外，淤泥含水分較多，不易成型，加大了運(yùn)輸難度，對運(yùn)輸加載要求較高，且運(yùn)輸途中的保護(hù)措施必須加大，避免滲漏影響環(huán)境。此外，清挖出的淤泥處理也是個問題，需要占用較大用地，且淤泥中的有害物質(zhì)滲漏進(jìn)地表，會污染地下水，不利于生態(tài)環(huán)境。鑒于此問題，漸漸改善了干槽清淤方法，將河道的水體排干后，對河道底泥進(jìn)行晾曬，待其干化結(jié)板后，再使用挖掘機(jī)進(jìn)行開挖清淤，再經(jīng)汽車運(yùn)輸?shù)礁苫瘓龅剡M(jìn)行進(jìn)一步的淤泥干化。但因干槽清淤需將水體排干后進(jìn)行固結(jié)開挖，所以，僅適合城區(qū)中水量不大、水文情況較好的河流。

3.2 淤泥清挖方案分析

目前國內(nèi)常用的淤泥清挖方案有：絞吸式挖泥船方法、浮船機(jī)械清挖、遙控水下清淤車。其一，絞吸式挖泥船方法，此方法是近年來使用較廣泛的水力式挖泥船。此方法可連續(xù)完成淤泥的清挖、輸送、干化處理及疏浚程序。具體工作方法是：選用排泥量350m3/h的環(huán)保絞吸式挖泥船，為21m×5.2m×1.5m船型，船體吃水深1.3m，船兩側(cè)定位樁為9m，使用水吸水管前端的環(huán)保絞刀及其密封罩裝置，切割、攪拌河道的底泥，吸泥管將絞起的底泥泥沙經(jīng)泵力直接輸送至儲泥場，對距離較遠(yuǎn)和超額的，可在中間設(shè)置接力加壓泵站，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的底泥泵送，其施工過程全部在水下完成，適合底泥泥漿含泥量15%。絞吸式挖泥船方法的優(yōu)點是連續(xù)性作用較強(qiáng)，綜合成本較低、生產(chǎn)效率高;缺點是泥漿含水量過大，且設(shè)備的體積較大，適合城區(qū)河面較寬、淤泥量較大的河段，不適合小河道。其二，浮船機(jī)械清挖，此方法是對傳統(tǒng)的機(jī)械清淤方法的改進(jìn)，具體工作方法是：選用20m×20m×1.5m浮船，長臂和普通挖掘機(jī)各一臺，將兩臺挖掘機(jī)放置在浮船兩端，普通挖掘機(jī)進(jìn)行清淤施工固定浮船和輔助浮船移動，長臂挖掘機(jī)在浮船水面上進(jìn)行淤泥清挖。浮船機(jī)械清挖的優(yōu)點是操作較方便，淤泥含水量較少;缺點是設(shè)備體積大、成本高、效率低，適合河道較寬、淤泥量大的城區(qū)河段，且其運(yùn)輸需要脫水設(shè)備和駁船完成。其三，遙控水下清淤車，此方法是全自動的水下清淤遙控方法，多用于城區(qū)小河道清淤。選用車體為4.7m×2.4m×2m尺寸，排泥量為50～100m3/h，功率為30kw，排距為500m，揚(yáng)程為15m，遙控距離為400m。清淤車通過履帶行走直接于水下作業(yè)，具體工作方法是：用清淤車上的八字型螺旋攪力刀具絞割淤泥，泥漿經(jīng)泥漿泵吸入、提升，再經(jīng)輸泥管運(yùn)輸?shù)絻δ鄨觯瑢Τ~及超距的，可中間設(shè)置接力加壓泵，實現(xiàn)長距離的運(yùn)輸。遙控水下清淤車的優(yōu)點是設(shè)備體積較小、操作靈活、減少了人力投入、成本較低;缺點是泥漿含水量較大、清淤工期長、效率低，適合于城區(qū)小河道的清淤。

3.3 淤泥輸送方案分析

河道清挖產(chǎn)生的泥漿輸送一般分為管道輸送及駁船輸送，管道運(yùn)輸又分為地面輸泥管運(yùn)輸和水面輸泥管運(yùn)輸。而城區(qū)河道一般受地理條件、支流入口、跨河橋梁、綠化景觀等制約，地面輸泥管運(yùn)輸較受限制。所以，可選用水上輸泥管運(yùn)輸及泥駁船運(yùn)輸。水上輸泥管運(yùn)輸可避免淤泥運(yùn)輸中帶來的二次污染，減小對河岸等環(huán)境的影響。清淤船吸出河底淤泥后，經(jīng)水面布置可移動的輸泥管及接力泵，選用DN500全封閉的輸泥鋼管，長距離中間設(shè)和挖泥船泥泵力匹配的接力泵，確保每套接力泵系統(tǒng)帶動3km的輸泥管線，將泥漿通過輸泥管直接輸運(yùn)至儲泥場。其優(yōu)點是不占用用地、減小了環(huán)境破壞污染，且可長距離運(yùn)輸，效率較高;缺點是管線順直要求較高，防止死彎，且要考慮水流、風(fēng)浪影響，間隔14m需設(shè)置橡膠浮體，長距離還需要加壓泵，投資較大。泥駁船輸送淤泥是應(yīng)用較廣泛的河道運(yùn)輸，采用泥艙容積為150m3泥駁，載貨吃水為1.65m深，速度為24km/h，配置一臺Q=300m3/h泥泵，將泥漿運(yùn)至淤泥處理場，經(jīng)配置的泥漿泵把泥駁中淤泥送至堆放及處理構(gòu)筑物內(nèi)。工作以裝載-航行-卸載-返航為循環(huán)。其優(yōu)點是投資少、不會污染環(huán)境，且能實現(xiàn)長距離運(yùn)輸;缺點是每次運(yùn)輸量有限，工作循環(huán)，工期較長。

3.4 淤泥脫水方案分析

河道清淤中淤泥含水量一般較大，需進(jìn)行相應(yīng)的脫水處理。其方法主要有：自然脫水干燥、機(jī)械脫水、生態(tài)土管系統(tǒng)處理。自然脫水干燥就是自然的晾曬，此方法較傳統(tǒng)，不適合現(xiàn)代生態(tài)環(huán)境要求。機(jī)械脫水是采用離心脫水機(jī)的泥漿脫水設(shè)備進(jìn)行。其工作方法是：空心轉(zhuǎn)軸將泥漿送入轉(zhuǎn)筒，經(jīng)其高速旋轉(zhuǎn)離心作用被甩入轂腔內(nèi)。因污泥顆粒的比重大，其產(chǎn)生離心力也大，甩貼在轂腔壁上形成固體層，在旋輸送器的推動下，被送到轉(zhuǎn)載錐端，再經(jīng)轉(zhuǎn)載出口排出，液體則經(jīng)堰四溢流排出轉(zhuǎn)載外，經(jīng)匯集后排出脫水機(jī)，處理后的淤泥形狀呈泥團(tuán)狀。生態(tài)土管系統(tǒng)處理方法是近年來生活環(huán)境發(fā)展中的新興脫水處理技術(shù)，是生態(tài)土工管袋和藥劑脫水法的結(jié)合。其脫水過程分為充填-脫水-固結(jié)三個階段。先將淤泥充填至生態(tài)土管中，投入絮凝劑，以加速脫水，促進(jìn)淤泥中固體顆粒的固結(jié)。再經(jīng)生態(tài)土管材質(zhì)的過濾結(jié)構(gòu)及袋內(nèi)液體壓力動力因素進(jìn)行脫水。脫水后固體顆粒存留于生態(tài)土管中，而滲出水收集后流回河道。固體顆粒填滿生態(tài)土管袋后，移走生態(tài)土管和填充物，進(jìn)行填埋或資源利用。此方法可一次完成泥漿收集、運(yùn)輸、充填、脫水、固結(jié)，且在封閉環(huán)境中完成，對環(huán)境影響極小，尤其適用于城區(qū)底泥的河道清淤。其優(yōu)點是操作較簡單，工期較短，效率高，對環(huán)境保護(hù)較好;缺點是生態(tài)土管用量較大，且臨時占地較多，為適應(yīng)城區(qū)場地條件的限制，可采用小型的生態(tài)土管系統(tǒng)方法，同時進(jìn)行脫水、固結(jié)和運(yùn)轉(zhuǎn)，以優(yōu)化場地使用。

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