水利水電工程師關(guān)于河道清淤出的淤泥該怎么處理？

河道清淤必然產(chǎn)生大量淤泥，這些淤泥一般含水率高、強度低，部分淤泥可能含有有毒有害物質(zhì)，這些有毒有害物質(zhì)被雨水沖刷后容易浸出，從而對周圍水環(huán)境造成二次污染。因此有必要對清淤后產(chǎn)生的淤泥進行合理的處理處置。淤泥的處理方法受到淤泥本身的基本物理和化學(xué)性質(zhì)的影響，這些基本性質(zhì)主要包括淤泥的初始含水率(水與干土質(zhì)量比，下同) 、黏粒含量、有機質(zhì)含量、黏土礦物種類及污染物類型和污染程度。在實際的淤泥處理工程中，可以根據(jù)待處理淤泥的基本性質(zhì)和擁有的處理條件，選擇合適的處理方案。

縱觀國內(nèi)外淤泥處理處置技術(shù)，可以按照不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)進行如表2 所示的分類，在實際的淤泥處理工程中，可以根據(jù)待處理淤泥的基本性質(zhì)和擁有的處理條件，選擇合適的處理方案。

1 無污染淤泥與污染淤泥的處理

淤泥是否污染及含有的污染物種類不同，其相應(yīng)的處理方法也不盡相同，某些水利工程中產(chǎn)生的淤泥基本上沒有污染物或污染物低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，例如南水北調(diào)東線工程淮安白馬湖段疏浚淤泥無重金屬污染，同時氮磷等營養(yǎng)鹽的含量也低，對于此類無污染或輕污染的淤泥可以進行資源化處理，這類淤泥主要產(chǎn)生于工業(yè)比較落后的農(nóng)村地區(qū)。而對污染物超過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的淤泥，則在處理時首先應(yīng)考慮降低污染水平到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)之下，例如對重金屬污染超標(biāo)的淤泥可以采取鈍化穩(wěn)定化技術(shù)。淤泥處理技術(shù)的選擇也要考慮到處理后的用途，比如對氮、磷營養(yǎng)鹽含量高的淤泥，當(dāng)處理后的淤泥擬用作路堤或普通填土而離水源地較遠，氮、磷無法再次進入到水源地造成污染時，一般不再考慮氮磷的污染問題。

a.堆場處理與就地處理: 堆場處理法是指將淤泥清淤出來后，輸送到指定的淤泥堆場進行處理，我國河道清淤大多采用絞吸式挖泥船，造成淤泥中水與泥的體積比在5 倍以上，而淤泥本身黏粒含量很高，透水性差，固結(jié)過程緩慢，因此，如何實現(xiàn)泥水快速分離，縮短淤泥沉降固結(jié)時間，從而加快堆場的周轉(zhuǎn)使用或快速復(fù)耕，是堆場處理法中關(guān)鍵性問題。就地處理法則不將底泥疏浚出來，而是直接在水下對底泥進行覆蓋處理或者是排干上覆水體然后進行脫水、固化或物理淋洗處理，但也應(yīng)根據(jù)實際情況選用處理方法，如對于淺水或水體流速較大的水域，不宜采用原位覆蓋處理，對于大面積深水水域則不宜采用排干就地處理。

b.資源化利用與常規(guī)處置: 淤泥從本質(zhì)上來講屬于工程廢棄物，按照固體廢棄物處理的減量化、無害化、資源化原則，應(yīng)盡可能對淤泥考慮資源化利用。廣義上講，只要是能將廢棄淤泥重新進行利用的方法都屬于資源化利用，例如利用淤泥制磚瓦、陶粒以及固化、干化、土壤化等方法都屬于淤泥再生資源化技術(shù)。而農(nóng)村地帶可將沒有重金屬污染但氮、磷含量比較豐富的淤泥進行還田，成為農(nóng)田中的土壤?；蛘邔⑦@種淤泥在洼地堆放后作為農(nóng)用土地進行利用。當(dāng)然在堆場堆放以后如果能夠自然干化，滿足人及輕型設(shè)備在表面作業(yè)所要求的承載力的話，作為公園、綠地甚至市政、建筑用地都是可以的。利用淤泥的資源化利用技術(shù)是國際上很多發(fā)達國家常采用的處理方法，如在日本，整個土建行業(yè)的廢棄物利用率已經(jīng)從1995 年的58% 提高到2000 年的80%，淤泥等廢棄土的利用率也達到了60%[8]。

當(dāng)淤泥中含有某些特殊污染物如重金屬或某些高分子難降解有機污染物而無法去除，進行資源化利用會造成二次污染。這時就需要對其進行一步到位的處置，即采用措施降低其生物毒性后進行安全填埋，并需相應(yīng)做好填埋場的防滲設(shè)置。

2 污染淤泥的鈍化處理技術(shù)

工業(yè)發(fā)達地區(qū)的河道淤泥中重金屬污染物往往超標(biāo)，通常意義上的污染淤泥多指淤泥中的重金屬污染，例如上海蘇州河的淤泥中重金屬比當(dāng)?shù)乇尘爸蹈叱? 倍以上[10]，對此類重金屬超標(biāo)的淤泥，可以采用鈍化處理技術(shù)。鈍化處理是根據(jù)淤泥中的重金屬在不同的環(huán)境中具有不同的活性狀態(tài)，添加相應(yīng)的化學(xué)材料使淤泥中不穩(wěn)定態(tài)的重金屬轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定態(tài)的重金屬而減小重金屬的活性，達到降低污染的目的。同時添加的化學(xué)材料和淤泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)會產(chǎn)生一些具有對重金屬物理包裹的物質(zhì)，可以降低重金屬的浸出性，從而進一步降低重金屬的釋放和危害[11-12]。鈍化后重金屬的浸出量小于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求之后，這種淤泥可以在低洼地處置，也可作為填土材料進行利用。

3 堆場淤泥處置技術(shù)

清淤工程中通常設(shè)置淤泥堆場，堆場處理技術(shù)就是從初始的吹填階段開始，采用系列的處理措施快速促沉、快速固結(jié)，并結(jié)合表層處理技術(shù)，將淤泥堆場周轉(zhuǎn)使用或者達到淤泥堆場的快速復(fù)耕。

堆場周轉(zhuǎn)技術(shù)目的是減小堆場數(shù)量和占地，堆場表層處理技術(shù)是為后續(xù)施工提供操作平臺，而堆場的快速復(fù)耕技術(shù)則是通過系列技術(shù)的結(jié)合達到使淤泥堆場快速還原為耕地。

a.堆場周轉(zhuǎn)使用技術(shù)。堆場周轉(zhuǎn)使用技術(shù)是指通過技術(shù)措施將堆場中的淤泥快速處理，清空以后重新吹淤使用，如此反復(fù)達到堆場循環(huán)利用的目的。堆場周轉(zhuǎn)技術(shù)改變了以前的大堆場、大容量的設(shè)計方法，而提出采用小堆場、高效周轉(zhuǎn)的理念，特別適合于土地資源緊缺的東部地區(qū)。堆場周轉(zhuǎn)技術(shù)的設(shè)計主要考慮需要處理的淤泥總量、堆場的容量、周轉(zhuǎn)周期和周轉(zhuǎn)次數(shù)等，該技術(shù)通?？梢院凸袒蛘吒苫夹g(shù)相結(jié)合，就地采用固化淤泥或干化淤泥作為堆場圍堰，同時也可以對堆場內(nèi)的淤泥進行快速資源化利用。

b.堆場表層處理技術(shù)。清淤泥漿的初始含水率一般在80% 以上，而淤泥的顆粒極細小，黏粒含量都在20%以上，這使得泥漿在堆場中沉積速度非常緩慢，固結(jié)時間很長。吹淤后的淤泥堆場在落淤后的兩三年時間內(nèi)只能在表面形成20 cm左右厚的天然硬殼層，而下部仍然為流態(tài)的淤泥，含水率仍在1. 5 倍液限以上，進行普通的地基處理難度很大[13]。堆場表層處理技術(shù)則是利用淤泥堆場原位固化處理技術(shù)(圖4)，人為地在淤泥堆場表面快速形成一層人工硬殼層，人工硬殼層具有一定的強度和剛度，滿足小型機械的施工要求，可以進行排水板鋪設(shè)和堆載施工，從而方便對堆場進一步的處理。人工硬殼層的設(shè)計是表層處理技術(shù)的關(guān)鍵，主要考慮后續(xù)施工的要求，結(jié)合下部淤泥的性質(zhì)，通過試驗和模擬確定硬殼層的強度參數(shù)和設(shè)計厚度，人工硬殼層技術(shù)又往往和淤泥固化技術(shù)相結(jié)合形成固化淤泥人工硬殼層，也可以利用聚苯乙烯泡沫塑料(EPS) 顆粒形成輕質(zhì)人工硬殼層則效果更佳。

c.堆場快速復(fù)耕技術(shù)。堆場快速復(fù)耕技術(shù)主要包括泥水快速分離技術(shù)、人工硬殼層技術(shù)和透氣真空快速固結(jié)技術(shù)。

泥水快速分離技術(shù)是指首先在吹淤過程中添加改良黏土顆粒膠體離子特性的促沉材料，促使固體土顆粒和水快速分離并增加沉降淤泥的密度，另一方面則是在堆場中設(shè)置具有截留和吸附作用的排水膜進一步提高疏浚泥沉降速度，同時可利用隔埂增加流程和改變流態(tài)，從而達到疏浚泥漿的快速密實沉積的效果[14]。透氣真空快速固結(jié)技術(shù)則是通過人工硬殼層施工平臺，在淤泥堆場中插設(shè)排水板或設(shè)置砂井，然后在硬殼層上面鋪設(shè)砂墊層，砂墊層和排水板搭接，其上覆蓋不透水的密封膜與大氣隔絕，通過埋設(shè)于砂墊層中帶有濾水管的分布管道，用射流泵進行抽氣抽水，孔隙水排出的過程使有效應(yīng)力增大，從而提高了堆場淤泥的強度，達到快速固結(jié)的目的。透氣真空固結(jié)技術(shù)和常規(guī)的堆載預(yù)壓技術(shù)結(jié)合在一起進行可以達到更理想的效果[15]。

對于部分淤泥堆場來說，由于堆存的淤泥深度較深，若將整個淤泥堆場的淤泥處理完成來滿足復(fù)耕的目的，投資較大，同時對于堆場復(fù)耕來說，對承載力要求相對較低，因此基于堆場表層處理的復(fù)耕技術(shù)在堆放淤泥較深的堆場經(jīng)常被使用。通過淤泥堆場原位固化處理技術(shù)，將淤泥堆場表層(80～120 cm) 淤泥進行固化處理，處理完成后再對表層的固化土進行土壤化改良，以滿足植物種植的要求。

4 淤泥資源化利用技術(shù)

上面闡述的淤泥固化、干化、土壤化等各種能把廢棄淤泥變?yōu)橘Y源重新進行使用的技術(shù)都屬于淤泥的資源化利用范疇。此外，淤泥資源化利用技術(shù)還包括把淤泥制成磚瓦的熱處理方法。熱處理方法是通過加熱、燒結(jié)將淤泥轉(zhuǎn)化為建筑材料，按照原理的差異又可以分為燒結(jié)和熔融。燒結(jié)是通過加熱800～1 200℃，使淤泥脫水、有機成分分解、粒子之間黏結(jié)，如果淤泥的含水率適宜，則可以用來制磚或水泥。熔融則是通過加熱1 200～1 500℃使淤泥脫水、有機成分分解、無機礦物熔化，熔漿通過冷卻處理可以制作成陶粒。熱處理技術(shù)已經(jīng)比較成熟，國外和國內(nèi)的不少學(xué)者都進行過相關(guān)研究[16-17]。

熱處理技術(shù)的特點是產(chǎn)品的附加值高，但熱處理技術(shù)能夠處理的淤泥量非常有限，比如普通制磚廠1年大概能消耗淤泥5 萬m3，不能滿足目前我國疏浚淤泥動輒上百萬立方米發(fā)生量的處理需求，從淤泥的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化處理前景來講，固化、干化、土壤化的淤泥資源化利用技術(shù)是具有生命力的，若與堆場處理技術(shù)相結(jié)合則更能顯示出效益。

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