河道治理工程底泥處理措施分析
——以江海區(qū)麻園河為例

張潔華

（江門市江海區(qū)南沖水閘工程管理所，廣東 江門 529000）

1 麻園河概況

麻園河位于江門市江海區(qū)江南街道，是在江門市江門區(qū)中心城區(qū)內(nèi)的河流，該河流從江門河舊三元水閘分出，向東南流經(jīng)滘頭、固步水閘、麻園村等地，最終注入龍溪湖。該河流是人們?nèi)粘Ｓ瓮?、休閑的公共場所。但由于麻園河缺少維護(hù)管理，使得河道長期遭受來自兩岸工業(yè)廢水、企業(yè)生產(chǎn)垃圾、養(yǎng)殖戶畜禽糞便以及生活污水、垃圾等污染，導(dǎo)致河道內(nèi)的污染物隨著泥沙沉積于水體底泥中。日積月累，大量的污染物破壞水體生態(tài)環(huán)境，導(dǎo)致水體自凈能力下降，河水水質(zhì)為地表水劣V 類。根據(jù)對麻園河現(xiàn)場勘察發(fā)現(xiàn)，河道、水面被污染物擠占，河道底泥含有大量有機(jī)質(zhì)與重金屬且淤積厚重，已嚴(yán)重影響到河道行洪排澇安全。若不及時進(jìn)行清淤處置，勢必會引發(fā)洪澇災(zāi)害。為了恢復(fù)麻園河泄洪能力與河道生態(tài)基底，提高河道水質(zhì)，對麻園河全河段底泥進(jìn)行處理已刻不容緩。

2 河道清淤方案比選

河道清淤方式主要分為直接挖運法和動態(tài)清淤法。直接挖運法包括排干直接挖運法、抓斗船開挖法；動態(tài)清淤法包括絞吸式挖泥船、射流式開挖船和潛水式開挖船等開挖方法。考慮到麻園河肩負(fù)著行洪排洪的重任，又流經(jīng)城市核心區(qū)，兩側(cè)多為居民區(qū)，受漲、落潮的影響大，裸露在外的底泥所釋放出的臭味對河道兩岸人們居住環(huán)境產(chǎn)生極大的影響。因此，傳統(tǒng)的排干清挖方法不具備現(xiàn)場施工條件。根據(jù)麻園河目前現(xiàn)狀，結(jié)合工程施工特點，本次河道清淤方式主要選取抓斗挖泥船開挖法和絞吸式挖泥船開挖法2種方案進(jìn)行比較分析。

2.1 抓斗挖泥船開挖法

抓斗挖泥船是內(nèi)河、湖泊等疏浚工程常用的一種船舶。該種挖泥船主要是在抓斗挖泥船上設(shè)有可旋轉(zhuǎn)的吊機(jī)，并在吊桿頂安裝2個滑輪，使操控抓斗開、閉的2 根鋼纜可以通過該滑輪與絞車連接[1]，再利用吊桿及鋼索來懸掛泥斗，在抓斗本身重量的作用下，放入河底抓取淤泥；然后絞進(jìn)閉斗纜，將抓斗起吊出水面，旋轉(zhuǎn)吊機(jī)，使抓斗處于泥駁或卸泥區(qū)將淤泥卸掉，如此反復(fù)進(jìn)行作業(yè)。

2.2 絞吸式挖泥船開挖法

絞吸式挖泥船是集開挖和輸送為一體的清淤設(shè)備，是當(dāng)前在河道清淤疏浚工程中運用較為廣泛的一種船舶。其主要是通過操縱挖泥船前的絞刀對河床泥沙進(jìn)行分割、攪開[2]；然后再利用船上的離心泵將絞刀挖掘到的淤泥吸入吸泥口，借助泥泵的泵力把泥漿輸送到岸上干化固結(jié)工作站。該種挖泥船可以一次連續(xù)完成挖泥、運泥、卸泥等工作，是一種高效率、低成本的施工設(shè)備。與一般的純吸式挖泥船相比，該種挖泥船主要依靠機(jī)械動力將河道淤泥切碎，使淤泥可以隨著水流進(jìn)入吸泥泵，這樣不僅能增加泥漿濃度，還能加快工作進(jìn)度。

2.3 比選結(jié)果分析

考慮到麻園河流經(jīng)城市核心區(qū)，兩側(cè)多為居民區(qū)，在選擇清淤方式時需從2 種清淤方案會對周圍環(huán)境造成影響的大小、施工條件、底泥的清除力度以及淤泥運輸?shù)确矫孢M(jìn)行比選，結(jié)果詳見表1。

表1 2種清淤方案比選

由表1 可知，絞吸式挖泥船在作業(yè)時清挖平整度好，作業(yè)效率高，底泥清除徹底，施工時對河道水質(zhì)、周圍環(huán)境影響比較小，能滿足清淤河道施工現(xiàn)場的實際情況。因此，本工程推薦采用絞吸式挖泥船清淤方案。

3 河道底泥處理措施

3.1 底泥處理工藝比選

河道底泥在挖掘起來后，會被輸送至固定場所脫水。目前，河道淤積底泥的處置方法有傳統(tǒng)機(jī)械脫水法、自然脫水法、真空預(yù)壓法、化學(xué)固化法、土工管袋法、機(jī)械脫水固結(jié)一體化法[3]等幾種方法。一般地，不同性質(zhì)的底泥與施工條件采用不同的處理處置方法?？紤]到麻園河底泥有機(jī)質(zhì)與重金屬含量較高，為此，本方案選擇傳統(tǒng)機(jī)械脫水法、土工管袋法、機(jī)械脫水固結(jié)一體化法進(jìn)行對比。

3.1.1 傳統(tǒng)機(jī)械脫水法

在國外，機(jī)械脫水法是最為常見的一種淤泥脫水法，該種工藝雖然對含水率高的淤泥具有較好的處理效果，但同時具有脫水能耗比較高、脫水地點固定、運轉(zhuǎn)操控過程復(fù)雜、一次性投資高、底泥處理處置體量較小等缺點，且經(jīng)過脫水處理后的淤泥有時還需進(jìn)行二次處理才能滿足工程的要求。為此，該種淤泥脫水處理工藝無法滿足大型清淤工程，只適合小量工程使用。

3.1.2 土工管袋法

土工管袋法是將河道底泥裝入管袋內(nèi)，底泥在管袋強(qiáng)大壓力下，淤泥中的水分可以快速排出，固體顆粒留于袋中。該種脫水方法具有強(qiáng)度高、抗紫外線性能和過濾性能好的特點。為此，在處理河道底泥時采用土工管袋法，可實現(xiàn)原位脫水，減少底泥體積和含水率，方便后續(xù)的資源化利用。目前，該種脫水法分為充填、脫水、固結(jié)3個步驟，具體內(nèi)容如下。

（1）充填。該步驟是把河道底泥裝入管袋內(nèi)，為了能夠快速脫水，可在管袋內(nèi)投加聚合體絮凝劑，以促進(jìn)微小顆粒固結(jié)。

（2）脫水。該步驟是將未受到污染的水從袋中排出，其工作原理主要是利用管袋內(nèi)的過濾結(jié)構(gòu)和袋內(nèi)液體壓力[4]，將淤泥中的水排出管袋外，超過99%的污泥存留在管袋內(nèi)，脫水效果低。采用該脫水方法，還需要在場地四周修建施工便道和排水溝，這也使得該種脫水方法投入金額高，且脫水效果比傳統(tǒng)的機(jī)械脫水法低，難以滿足工程需要。

（3）固結(jié)。該步驟主要是將裝滿管袋的固體顆粒拉運到垃圾填埋場進(jìn)行丟棄。該種方法操縱簡單、脫水效率高、運送較為方便，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益。但是，該方法脫水所需時間較長，而且施工現(xiàn)場占地面積較大，在一定程度上制約了其應(yīng)用。

3.1.3 機(jī)械脫水固結(jié)一體化法

機(jī)械脫水固結(jié)一體化法是一種具備清淤與脫水的脫水裝置，其主要是將移動式脫水站與淤泥接駁管相連，從而完成淤泥輸送與干泥的輸出整個流程[5]。該工藝流程首先是絞吸船把吸入的淤泥通過管道泵送至岸上移動式淤泥脫水設(shè)備，然后對這些淤泥進(jìn)行分離，并將分離出來的砂石、垃圾以及經(jīng)脫水后干泥輸送至運泥車，再由運泥車將脫水后干泥運往指定地點進(jìn)行后續(xù)處理。在淤泥脫水過程中，分離出來的水經(jīng)過處理，當(dāng)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后回用于稀釋藥劑和沖洗設(shè)備，其余未達(dá)標(biāo)的排入河道。該種脫水工藝可以滿足不同處置要求，且脫水設(shè)備占地面積小、連續(xù)作業(yè)效率高、功耗低、加藥量少、運輸成本低，是一套完整優(yōu)異的河道清淤及淤泥處理處置的技術(shù)。為此，在進(jìn)行淤泥脫水時，采用該脫水工藝，不用反復(fù)翻攪和自然曬干，固化效果好、散發(fā)出的異味小，固化脫水后的泥餅穩(wěn)定性、強(qiáng)度以及防滲性能均非常好。

3.1.4 比選結(jié)果

在對上述3 種淤泥處理工藝分析后，再從幾種工藝的脫水效果、運行費用、設(shè)備投資以及現(xiàn)場的實際情況等方面綜合比較，結(jié)果詳見表2。

表2 3種淤泥處理工藝比較

考慮到絞吸式挖泥船清挖出的底泥含水率比較高并不利于后期的運輸，加上麻園河施工現(xiàn)場沒有可以放置底泥的地方，為此，河道底泥處理處置應(yīng)選擇占地小、能夠連續(xù)操作運行、快速固結(jié)的一體式工作站[6]。由表2可知，機(jī)械脫水固結(jié)一體化工藝底泥處理效率更高、設(shè)備操作靈活、沒有空間限制，完全滿足麻園河淤泥處理要求。麻園河通過采用機(jī)械脫水固結(jié)一體化工藝處理河道底泥，可使河道底泥減量化50%～75%。

3.2 河道底泥處理流程

結(jié)合麻園河實際情況選定機(jī)械脫水固結(jié)一體化工藝后，便按照淤泥處理流程開始施工，該流程主要包括底泥分揀、底泥機(jī)械壓濾以及底泥固化外運等步驟，具體處理流程如圖1所示。

圖1 麻園河底泥處理流程

在進(jìn)行淤泥脫水時，采用該脫水工藝，無需長時間攪拌和晾曬，固化穩(wěn)定性良好，臭氣揮發(fā)??；施工設(shè)備維護(hù)簡易，處理工藝成熟且易于控制；固化脫水后的泥餅穩(wěn)定性、強(qiáng)度以及防滲性能均非常好。

3.2.1 底泥分揀

由于麻園河疏浚底泥中含有大量的石塊、垃圾、布條以及樹枝等雜質(zhì)，如不進(jìn)行分離，不僅會損壞設(shè)備，還會造成后續(xù)的工序無法進(jìn)行。因此，在淤泥進(jìn)行處理之前，先對淤泥進(jìn)行篩分，使淤泥中的漂浮物、垃圾、石塊等雜質(zhì)與泥漿分離；經(jīng)格柵除渣后，再通過振篩機(jī)進(jìn)行淤泥細(xì)篩，使淤泥中超過2 mm 粗顆粒（含水率約60%）排入儲泥池；而細(xì)顆粒（含水率90%以上）則隨著泥漿進(jìn)入分離器，在分離器離心作用下與泥漿分離并排入初沉池，其工藝流程如圖2所示。

圖2 淤泥篩分工藝流程

3.2.2 底泥機(jī)械壓濾

在完成淤泥分揀后，還需要將分離后的泥漿輸送至壓濾機(jī)進(jìn)行泥水分離，并將分離出的細(xì)顆粒壓制成泥餅，具體流程如下：①淤泥調(diào)理：淤泥經(jīng)過篩分后，還需將沉淀的淤泥泵入調(diào)理池，并加入淤泥固化劑以及重金屬穩(wěn)定劑充分?jǐn)嚢杈鶆?，使淤泥的泥質(zhì)得到改善，提高其疏水性能，以有效鈍化淤泥中的重金屬。②淤泥機(jī)械脫水：經(jīng)過調(diào)理后的淤泥（含水率約85%），通過進(jìn)料泵泵入板框壓濾機(jī)內(nèi)進(jìn)行壓榨，使淤泥中的水分流出，從而形成尾水。③固化土外運：經(jīng)過上述2 個步驟處理后會形成膠塑狀的泥餅，其含水率約55%。經(jīng)堆放2～3 d 后，其含水率可降低至40%以下，此時便可將固化土外運處置。

3.2.3 尾水處理

考慮到泥水分離過程中所產(chǎn)生的尾水帶有較強(qiáng)的堿性且pH 值較高，如不經(jīng)過處理直接排放，將會對河道水環(huán)境與水質(zhì)造成不良影響。為此，依據(jù)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）相關(guān)規(guī)定，需對尾水進(jìn)行處理。根據(jù)尾水實際情況，本次尾水處理先采用酸堿中和法，該方法主要是往尾水池投加酸性物質(zhì)處理堿性廢水，讓兩者中和，加酸量根據(jù)尾水出水的實際pH值確定，使尾水池尾水的pH值降低到6～8?？紤]到堿性廢水中往往含有較多的懸浮物質(zhì)，為此，經(jīng)過酸堿平衡后的尾水還需采用一體化尾水處理設(shè)備進(jìn)行絮凝及過濾；然后再按4 次/h 的頻率進(jìn)行取樣檢測，經(jīng)檢測達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的尾水方可排放。

4 結(jié)語

麻園河底泥經(jīng)過多年的淤積，其淤泥中含有大量的有機(jī)質(zhì)與重金屬，不僅嚴(yán)重污染河道水環(huán)境，同時還降低河道泄洪能力。為了確保河道防洪安全，提升河道水體環(huán)境，本工程通過對麻園河清淤和底泥處理方案進(jìn)行比選分析，選出經(jīng)濟(jì)、合理的淤泥處理方案，以達(dá)到徹底清理麻園河底泥、改善河道水體環(huán)境、提高河道防洪能力的目的。