某河道治理工程底泥處理措施

高 冉

(江蘇省宿遷市宿豫區(qū)水利局，江蘇 宿遷 223800)

河道水生態(tài)治理和河道生態(tài)恢復、建設工程已經(jīng)成為城市建設的重要內(nèi)容。隨著對城市生態(tài)環(huán)境建設的不斷重視，利用河道打造城市生態(tài)景觀十分重要。目前，很多城市采取了河道生態(tài)恢復、治理措施，并取得了良好的生態(tài)、社會效益。例如：上海崇明地區(qū)河道治理工程[1]、北京小清河河道治理工程[2]、成都錦江治理工程[3]等。在河道多年淤積的情況下，河道底泥分布面積廣、治理難度大，是影響河道水生態(tài)修復的關鍵因素[4- 9]。

1 工程概況

通過現(xiàn)場調(diào)查和測量，某河道治理范圍內(nèi)出現(xiàn)了較為嚴重的淤積現(xiàn)象。河道淤積不但影響到泄洪能力，也會造成淤積情況不斷加重。如果不及時采取清淤治理措施，影響到河道行洪，甚至造成洪澇災害。河道淤積物中存在大量的有機物和重金屬，對河道生態(tài)環(huán)境以及城市景觀具有嚴重的負面影響。因此，進行河道清淤治理是十分重要的。

2 清淤方式比選

2.1 干挖清淤

該方法在河道清淤治理工程中操作簡便，將河道清淤區(qū)域水排干后，利用機械開挖的方式清除河底淤泥，外運或放置于臨時堆放點處。

2.2 泵吸水力清淤

該方法主要利用泵吸力清除河底淤泥。目前，較為常用的泵型包括：水陸兩用攪吸泵、移動式吸泥泵。

2.3 抓斗挖泥船

該方法主要采用抓斗泥船清除河床底泥，將抓取的底泥卸入駁泥船中。

2.4 絞吸式挖泥船

目前常用的絞吸式清淤方式為普通絞吸船清淤和環(huán)保絞吸船清淤。

不同河道清淤方式比選見表1[10- 11]。

表1 不同清淤施工方式性能比較

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，擬清淤河道寬度約為10m，河道較為狹窄，可供施工的場地條件一般。結(jié)合場地實際情況綜合考慮，采用水力沖洗清淤方式，為了保證河道岸坡的安全，在護岸工程修建完成后進行清淤工作。

3 底泥處理措施

3.1 底泥處理常用方案

處理底泥時，優(yōu)先選取綜合效益最好的方案。目前，在河道底泥處理工程中常用的方法包括：自然脫水法、化學固化法、真空預壓法、機械脫水法、土工管袋法以及機械脫水固結(jié)一體化法。各方法基本特征見表2。

表2 不同底泥處理方法基本特征

從脫水效果、運行費用、場地占用和設備投資等多方面考慮，場地無論采用水力沖淤還是機械開挖，清理的河道底泥均具有含水率高、運輸難度大等特點，受施工場地限制，河道周邊無淤泥堆放場地，因此，占地面積較大的自然脫水法、土工管袋法在工程中適用性較差。綜合考慮，選取脫水效果良好、占地面積小、脫水效率高的機械脫水固結(jié)一體化法完成脫水作業(yè)。該方法可實現(xiàn)清淤-脫水一體化作業(yè)，利用移動脫水站與接駁船連接，可完成淤泥傳輸與干泥傳輸，實現(xiàn)淤泥清理和脫水固結(jié)，從而大大提高河道底泥處理效率。

3.2 固化藥劑

采用脫水固結(jié)一體化技術(shù)對河道底泥進行處理時，需要選取合適的固化藥劑，固化藥劑一般由脫水、固化兩個組分組成。利用固化藥劑可使淤泥中的重金屬成分達到固化、穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)城市生態(tài)環(huán)境建設發(fā)展方向，此次河道清淤的淤泥擬在完成固結(jié)后進行資源再利用。通過化學檢測，目前河道淤泥中存在的主要問題是重金屬鉻含量嚴重超標。鉻在河水中通常以離子態(tài)存在，為了降低底泥中的鉻離子含量，在淤泥固結(jié)處理過程中使用重金屬離子鈍化劑，通過還原反應將6價鉻離子變?yōu)?價鉻離子，從而生成鉻離子氧化物沉淀，在底泥(河水)中去除鉻離子。

3.3 淤泥處置施工方法

脫水固結(jié)一體化施工方法是將疏浚泥漿經(jīng)過管道輸送至沉淀池，經(jīng)過格柵機攔污和重力沉淀后，自流入調(diào)節(jié)池，泥漿在調(diào)節(jié)池完成濃度調(diào)理后，再泵送至均化池，在輸送管道中投加固化藥劑，泥漿在均化池均化后泵送至移動式壓濾機脫水機進行泥水分離，形成泥餅，泥餅采用自卸式密閉槽車輸送至消納單位。調(diào)節(jié)池、均化池、沉淀池的上清液以及淤泥脫水的濾出液經(jīng)過排水溝輸送至尾水反應沉淀池反應達標后排入管網(wǎng)。施工場地平面布置如圖1所示，各環(huán)節(jié)要點如下：

圖1 河道底泥處置場地平面布置圖

3.3.1泥漿垃圾分揀

利用重力作用將清理上岸的泥漿進行分選，通過這一步驟可將泥漿中含有的大塊徑砂卵石、磚瓦塊等雜物清除。同時，利用格柵可將泥漿中的漂浮物進行攔截。漂浮物、磚瓦塊石、砂卵石等雜物積累至一定程度后，使用挖掘機進行清理。

3.3.2泥漿泥沙分離

泥漿通過格柵清除砂卵石、磚瓦塊以及漂浮物后，進入泥沙分離工序。泥漿流經(jīng)泥沙分篩，通過振動篩震動分離粒徑超過2.0mm的粗粒沙。之后，泥漿流入旋流分離器，進入該分離器后，泥漿以螺旋式運動，粒徑小于2.0mm的泥漿在離心作用下與泥漿分離，不斷向下沉降至底部流出口。之后，剩余泥漿成為上升的內(nèi)層旋流，從分離器中溢流而出，通過該程序可分離0.075～2mm粒徑的顆粒。

3.3.3機械壓濾

該過程主要是為了分離泥漿中粒徑<0.075mm的顆粒，將分離出的顆粒壓制成餅，從而實現(xiàn)底泥處理后的再次資源化利用。該步驟主要是利用壓濾機完成操作，完成操作時，需要保證藥劑的充分攪拌。采用壓濾機完成機械壓濾的基本流程如圖2所示。

圖2 機械壓濾機操作流程圖

3.3.4尾水處理

一般情況下處理后的尾水經(jīng)過檢測，水質(zhì)達標后可排入原河道內(nèi)。由于工程采用水力清淤，因此經(jīng)過凈化處理的尾水可重新用于水力清淤，循環(huán)利用。工程尾水處理流程如下：經(jīng)過預沉淀后，尾水通過擋板消能，利用支架上的濾布，過濾尾水中的懸浮物，濾液經(jīng)由中空管收集，之后由溢流槽流出過濾池。濾布上的懸浮物使用刮板收集后置入脫水機內(nèi)完成脫水。

4 結(jié)論

河道底泥在多年的淤積影響下，污染較為嚴重，是制約河道生態(tài)環(huán)境的重要因素。為了恢復河道生態(tài)系統(tǒng)，清除河道底泥是重要的工作內(nèi)容。由于河道底泥在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等行業(yè)發(fā)展影響下，重金屬含量高，處理難度大，需要采取適宜的清理措施方可保證良好的處理效果。通過方案比選，采用水力清淤+機械脫水固結(jié)一體化工藝完成河道底泥清淤和處置，同時選取合適的藥劑降低底泥中的重金屬鉻離子含量。通過初步分析，該方法對工程適宜性較強，可作為河道處理的實施方案。