河道疏浚底泥處理與資源利用探討

馮小妮，方 媛

（北京市密云區(qū)潮白河道管理所，北京市 101500）

0 引言

河道底泥一般是水體中顆粒、黏土、有機(jī)物以及各種礦物質(zhì)經(jīng)過(guò)理化反應(yīng)沉積的物質(zhì)，底泥具有一定的肥力，能夠用于耕地等。隨著工業(yè)不斷發(fā)展，大量污染物和廢棄物排入河流，沉積于底泥中，不僅會(huì)導(dǎo)致水體嚴(yán)重污染，而且還會(huì)危及地下水和土壤。大量底泥淤積也會(huì)造成水位升高，引發(fā)洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，因此必須高度重視底泥處理工作。底泥原位處理方式可以控制污染，但是沒有實(shí)現(xiàn)資源化利用，也沒有解決河床升高問(wèn)題。河道底泥常用的傳統(tǒng)處理技術(shù)有：自然干化法、離心法、電滲析法、土工管袋法和板框壓濾法等，最理想的方法是實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用。目前，河道底泥資源化利用還存在一定的問(wèn)題。

1 河道疏浚底泥的處理技術(shù)

1.1 河道底泥的傳統(tǒng)處理技術(shù)

1.1.1 自然干化。在閑置空地上進(jìn)行堆積，蒸發(fā)下滲水分，實(shí)現(xiàn)固化。盡管該方法操作簡(jiǎn)單，但是耗時(shí)長(zhǎng)，土地資源浪費(fèi)嚴(yán)重，受到天氣影響，而且污染物會(huì)和外界環(huán)境交換，侵入土壤和地下水。所以該方法一般不采用。

1.1.2 離心法。使用離心機(jī)實(shí)現(xiàn)固液分離，脫水率高，但是運(yùn)行成本較高，而且重金屬和污染物處理不當(dāng)也會(huì)造成污染，對(duì)污水處理也需要投入費(fèi)用。

1.1.3 電滲析法。通過(guò)電化學(xué)過(guò)程，讓水分子向陰極移動(dòng)，加快分離，但是受到電場(chǎng)強(qiáng)度、脫水劑和pH值影響，成本和能耗也較高。

1.1.4 土工管袋法。通過(guò)對(duì)土工管袋的外部壓力擠出水分，該方法效率較高，應(yīng)用較為廣泛，但是最終處理方式往往是填埋，沒有實(shí)現(xiàn)資源化利用。

1.1.5 板框壓濾法。該方法是常規(guī)壓濾結(jié)合化學(xué)脫水劑，一般13天左右即可將泥餅中水分壓出，但是當(dāng)超過(guò)臨界值之后效果不會(huì)提升。

1.2 底泥綜合處理工藝

1.2.1 泥沙篩分。將運(yùn)輸處理廠的底泥進(jìn)行垃圾分選，泥漿流入沉砂池。然后對(duì)砂石進(jìn)行提取，通過(guò)分離設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，去除大粒徑顆粒物。然后對(duì)泥漿進(jìn)行深度清洗，去除雜質(zhì)，獲得的就是可以用于生產(chǎn)的建筑砂。

1.2.2 沉淀濃縮。將泥漿注入沉淀池，通過(guò)重力作用沉淀，清澈水質(zhì)進(jìn)入余水超磁凈化處理系統(tǒng)。

1.2.3 均化調(diào)理。在調(diào)理池和配料間對(duì)底泥進(jìn)行均化調(diào)理，經(jīng)過(guò)真空攪拌、反吹、放氣等程序?qū)崿F(xiàn)均勻混合。

1.2.4 脫水固結(jié)。將泥漿輸送進(jìn)板框壓濾機(jī)，控制濃度在8.5%～23%，壓榨后進(jìn)行反吹。在處理中，要加入調(diào)理劑以提升處理效果，本文選擇復(fù)配Ca（OH）2、PAM和粉煤灰，比例為3 g/L、0.03 g/L和8 g/L。

2 河道疏浚底泥的資源化利用

2.1 農(nóng)田和林草地利用

對(duì)底泥重金屬含量進(jìn)行檢測(cè)，如果重金屬含量達(dá)標(biāo)，那么疏浚后的底泥就可以作為肥料利用，比如，用于城市綠化、林地草地、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和蔬菜大棚等。未經(jīng)污染的底泥有著良好的肥力，傳統(tǒng)農(nóng)村水稻育苗一般都使用魚塘底泥。疏浚底泥自身含有腐殖質(zhì)膠體，不僅養(yǎng)分充足，而且還能夠讓土壤形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，更好地保墑保肥。疏浚底泥含有大量的有機(jī)質(zhì)，能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)化學(xué)肥料。在應(yīng)用于林草地時(shí)，還可以將污染物和重金屬固定在植物中，有利于控制污染。大量的實(shí)驗(yàn)顯示，在農(nóng)田利用底泥能夠提高產(chǎn)量。

底泥和無(wú)機(jī)肥混合施用，其肥力高于馬糞等有機(jī)肥料，實(shí)驗(yàn)表明，投入園林使用可促使一串紅提早開花，延長(zhǎng)花期，而且能夠提高長(zhǎng)勢(shì)，促進(jìn)其旺盛生長(zhǎng)。在成本方面，底泥肥料也低于有機(jī)肥，經(jīng)濟(jì)效益較好。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，加入疏浚底泥有利于糧食和蔬菜作物的生長(zhǎng)，如果施用量適當(dāng)，Cu、Zn含量不會(huì)超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但是使用量過(guò)大，比如在1350 t/hm2，那么就會(huì)影響蔬菜的生長(zhǎng)。相比于糧食蔬菜等農(nóng)作物，草和花卉更適應(yīng)底泥，施用量在450 t/hm2時(shí)，不會(huì)造成地下水污染。可見，底泥投放于農(nóng)地比堆放污染要小，這是一個(gè)理想的利用方向。

2.2 濕地建設(shè)和土壤修復(fù)

這在國(guó)內(nèi)外都有成功案例，比如亞拉巴馬州的蓋亞爾渠，使用底泥種植了濕地植物，大量動(dòng)物來(lái)此棲息，大大地改善了生態(tài)環(huán)境。華盛頓特區(qū)將底泥建成島嶼，根據(jù)海邊環(huán)境的特點(diǎn)，種植適于生長(zhǎng)的生態(tài)植物，能構(gòu)建濕地生態(tài)系統(tǒng)。在荷蘭，也有用大量疏浚底泥建設(shè)人工濕地，實(shí)現(xiàn)資源再利用。在我國(guó)，近年來(lái)人工濕地建設(shè)步伐加快，很多地方也通過(guò)人造濕地的方式改善生態(tài)環(huán)境，而底泥就是重要的原料。比如，在人工湖建設(shè)中，將底泥沉積到濕地人工湖中，既實(shí)現(xiàn)了凈化水體的目的，又實(shí)現(xiàn)了資源利用。

底泥也可以用于修復(fù)受擾動(dòng)的土地，比如肥力嚴(yán)重退化、地表嚴(yán)重破壞、廢棄土坑、工業(yè)區(qū)等，這些土地已經(jīng)喪失土壤的營(yíng)養(yǎng)，加入底泥之后能夠大大提高其養(yǎng)分，恢復(fù)改善生態(tài)環(huán)境。此外，在垃圾填埋時(shí)也可以利用底泥，滿足垃圾場(chǎng)的防滲要求，降低污染。在底泥中，混入灰分和石灰石，能夠用于礦場(chǎng)回填，防污效果明顯。

2.3 用于填方和建筑材料

疏浚底泥通過(guò)干燥、脫水、固化處理和熱處理等方式，能夠作為填方材料使用，其成本低，方法靈活，適應(yīng)不同填方的需求。處理后的底泥具有透水性小、強(qiáng)度高、不易固結(jié)沉降的優(yōu)勢(shì)，不需要碾壓即可以實(shí)現(xiàn)填方，如填海工程、市政工程、碼頭和基地建設(shè)等。還可用于道路路基工程，不僅強(qiáng)度滿足需求，而且能防止雨水侵蝕、邊坡失穩(wěn)和沉降不均勻等現(xiàn)象。也可用于水利工程，比如作為筑堤材料，具有防沖刷、防滲透和邊坡穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)。

底泥與黏土組成類似，可以替代其作為建筑材料，降低建筑廢棄物污染，減少能耗。比如，底泥可以用來(lái)制作瓷磚，和煤灰粉結(jié)合燒制的瓷磚能夠達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)脫水并添加助熔劑后制作的瓷磚不僅耐用，也容易實(shí)現(xiàn)重金屬固化。加入煤矸石、爐渣、粉煤灰經(jīng)過(guò)高溫處理底泥也可以用于燒磚，且比普通磚更輕，保溫隔熱性能更好。焙燒過(guò)程中有機(jī)物消失在磚內(nèi)形成了微孔，可以制成有特殊用途的輕質(zhì)磚。底泥也可用于制作水肥熟料，產(chǎn)品不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，而且性能優(yōu)越。

2.4 污染處理材料

底泥含有大量的腐殖質(zhì)，能夠吸附重金屬，對(duì)于廢水中的鉻吸附能力較強(qiáng)，去除率極高。研究顯示，利用疏浚底泥制備陶粒填料，其吸附能力和活性炭相當(dāng)，而且結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。由于燒制消耗能源較高，建議底泥可以作為陶粒濾料的原料，充分利用表面積較大，內(nèi)部多孔，理化性質(zhì)穩(wěn)定和吸附能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行污染處理。在制作過(guò)程中，可殺滅病原體，固化重金屬。將處理底泥篩分到標(biāo)準(zhǔn)篩中，使用成球法進(jìn)行燒制，經(jīng)過(guò)干燥、預(yù)熱和焙燒環(huán)節(jié)之后，進(jìn)行冷卻，即可得到性能優(yōu)越的污染物吸附產(chǎn)品。具體做法，將料球在110℃干燥3 h，在500℃下預(yù)熱30 min，在1100℃下焙燒，之后冷卻。

3 結(jié)語(yǔ)

河道疏浚底泥產(chǎn)生量大，每年都需要疏浚處理，如何實(shí)現(xiàn)變廢為寶就是一個(gè)重要議題。在處置過(guò)程中，要對(duì)現(xiàn)有的工廠化流程進(jìn)行優(yōu)化，改良添加劑，提升脫水固化效率。在資源利用過(guò)程中，要根據(jù)處理底泥的方法和底泥所含物質(zhì)成分的不同選擇合適的資源化方式。