水库淤积物建材化利用的效益研究

王立华，赖冠文，刘 佳

（1.广东省水利水电科学研究院，广东 广州 510635；2.广东省水利重点科研基地，广东 广州 510635）

水库淤积物建材化利用的效益研究

王立华1,2，赖冠文1,2，刘 佳1,2

（1.广东省水利水电科学研究院，广东 广州 510635；2.广东省水利重点科研基地，广东 广州 510635）

研究了水库淤积物建材化的社会效益、生态效益和经济效益，其中社会效益是主要的。水库淤泥烧建材化利用能增加水库兴利库容，改善水质，节约耕地，具有显著的社会效益；减小粘土开采，节约淤积物堆放用地，节省资源，减小堆放过程中的二次污染，稳定淤积物中的重金属，生态效益显著；可免征地费用，运输距离较短、制造成本较低，淤积物烧结空心砖热学性能优于粘土实心砖，是一种新型绿色建材，有利于墙体节能，节省使用成本，具有经济效益。

水库淤泥制砖；社会效益；生态效益；经济效益

水库淤积物主要是集雨面积范围的地壳表层岩体经强烈风化(包括物理风化、化学风化以及生物风化)、搬运、沉淀等作用，聚积于水库底部的松散颗粒集合体。从目前底泥资源化方法的研究来看，由于底泥中重金属的存在，使得利用底泥制备高温烧结产品成为比较适合的资源化方法，而其它方法都存在一定的缺陷。例如，采用底泥作肥料，对底泥的污染程度、植物的类型有较为严格的要求，由于植物对重金属的蓄积作用以及用于土地后重金属对地下水的潜在危害，使得其应用得到很大程度的限制，因此对用于农田的底泥，其污染程度要严格控制；绿地、公园等对重金属的要求不如蔬菜等高，可以采用，但仍然存在对地下水的潜在危害。因此，重金属的问题就成为底泥资源化的核心问题之一[1]。而高温烧结产品则可以有效地对底泥原料中的重金属进行很好的固化和固结，避免了底泥产品对环境的二次污染。砖瓦对原料的适应性比较好，是一种较可行的利用方式[2]。

水库淤泥烧结制砖的效益主要包括：1）增加水库兴利库容，改善水质，社会效益巨大； 2）传统烧结砖采用耕地、山体这些不可再生的自然资源，水库淤泥烧结砖则将“废物”“毒物”变为资源，可节约耕地，保护资源；同时减小水库淤积物堆放过程中的二次污染，节约堆放用地，生态效益显著；3）可免征地费用，运输距离较短、制造成本较低；热学性能优于粘土实心砖，有利于墙体节能，节省使用成本，经济效益显著[3]。

1 循环经济和资源化

循环经济是当今世界出现的一个新的发展趋势。以环境无害化技术、资源回收利用技术和清洁生产技术为主要载体的循环经济，将以环境友好方式利用资源、保护环境和发展经济，逐步实现以最小的代价、更高的效率和效益，实现污染排放减量化、资源化和无害化，开辟社会历史发展的新纪元。

循环经济的行为原则是“减量化、再使用、再循环”。因此水库淤泥的资源化—制备淤泥砖是以循环经济为指导思想，是循环经济在水库淤积物治理中的具体体现。它把水库淤泥作为原料，既治理了水库淤积，又制造新的产品—砖，然后又返还到社会中进行使用，达到废物利用于生产和生活的目的，达到了经济效益、环境效益和社会效益的统一。

2 社会效益

水库淤积使库容不断损失，导致水库防洪抗旱能力及综合效益降低，危及城乡人民生命财产的安全；泥沙淤积上延“翘尾巴”，引起淹没与浸没范围扩大；水库变动回水区的冲淤变化剧烈，影响正常航运；坝前泥沙对水利工程建筑物造成损害，增大运行管理费用；水库淤积后，下泄水流含沙量变小，对下游河床冲刷加剧，引起河床较大的变形乃至出现新险段；含有污染物质的淤积物加重库水污染，影响居民身体健康；严重淤积的水库不但不能防洪，反而有溃坝危险，自身成了险库，威胁下游的安全等，因此，水库淤积必须进行治理。

随着人类社会的发展，淡水资源越来越紧张，广东省虽然雨量充沛，但也出现了严重的水质性缺水。根据资料分析， 2010年广东省总用水量由2003年的460亿m3增至506亿m3，其中需由水库工程供水200多亿 m3。现有水库蓄水量因库容淤损而日益减少，迫切需要挖掘蓄水潜力增加库容，而2010年前规划兴建的大型水库只有3座，仅可以新增加库容5.6亿m3，远远滞后于水资源需求增长的步伐。由于50多年以来的水利建设，广东省境内技术和经济指标较高、工程效益显著、开发条件较好的库址已基本开发，剩余尚未开发的库址主要适合建河道型水库，这类水库通常存在造价高、库容小、水质差、淹没损失大，需搬迁大量的移民，占用大量的肥田沃土等缺点。

近年来广东省的西江、北江、东江和韩江等各流域供水已陆续呈紧张趋势。随着人口增加、经济发展，水资源供求矛盾将更加突出。因此，如何充分挖掘现有水库的蓄水能力已经成为各级政府和决策部门亟需考虑和加以解决的问题。省内大中型水库目前是省内各地区主要的生产、生活供水水源，水库的泥沙淤积将直接关系到经济社会的可持续发展和人民生活质量的提高，构建良好的水环境保障具有重要的社会经济战略意义。

水库淤泥清理出来后，需要大量堆场，占用大量土地，而且会造成环境的二次污染，损害人们身体健康。随着社会的进一步发展，水库污染日益严重，集雨区内的采矿业对水库水质的重金属污染尤甚，因此水库的治理问题日益受到人们的重视。而在这个过程中，水库淤泥的处理和处置也成为人们关注的一个焦点。本文水库淤泥资源化制砖提供了一个良好的综合利用水库淤泥的工艺和方法，成功的解决了水库淤泥的出路并控制了产品可能的二次污染。

传统制砖工艺采用粘土烧结而成，据统计，全国有12万家砖瓦厂，占地800多万亩，每年烧砖8000多亿块，取土19.1亿m3，相当于毁坏土地160万亩，对耕地的破坏越来越严重。据张荣川测算，每生产1万块粘土砖相当破坏土地0.02亩，而水库淤泥砖不用土地，或少用土地，按我国年生产100亿块水库淤泥砖，则每年可节约土地2.0万亩；每万t水库淤泥占用土地0.45亩，年利用水库淤泥1500万t，减少水库淤泥占地1000亩，两项合计，我国年生产100亿块水库淤泥烧结砖可节约土地2.1万亩。

如果把我国目前年产量8000亿块标砖的50%即4000亿块砖，全部采用煤矸石生产，则每年可以节约烧砖用煤约3000万t，相当于3个千万吨矿务局一年的生产规模，同时还节约烧砖用地约80万亩，消耗煤矸石约为6.0亿t。由此可见，用煤矸石替代原煤，既可节约能源，又可保护耕地、节省国土资源，社会效益非常明显。

由此可见，发展水库淤泥煤矸石制砖一举多得，既可恢复水库效益、改善水质，也可以减少因堆放淤泥的耕地占用，避免和减少砖瓦企业对农田的取土破坏，保护耕地、节省国土资源，又可节省能源、保护环境，是变废为宝的有效处理方法，是确保水库淤积物治理顺利实施的有效措施，也是一项经济效益、社会效益和生态效益兼备，利在当代、功在千秋的德政工程，对实现经济社会和资源、环境可持续发展，建设“绿色广东”，具有十分重要的意义，社会意义巨大而深远。

3 环境效益

水库淤泥制砖具有明显的环境效益，具体主要体现在以下几个方面：

（1）水库淤泥的资源化，有效地清除了水库的污染源，改善了水库水质。由于各种复杂的原因，污染底泥是水库中污染物聚集的载体，在适当的条件下，底泥中的有机物、重金属以及营养元素等污染物会从底泥中重新释放到水体中，成为水库水质的一个潜在污染源。因此水库淤泥的疏浚及治理消除了底泥对水库水体的二次污染作用。

（2）水库淤泥的资源化，解决了淤泥的出路，减少了由于大量淤泥堆放的占地以及在堆放过程中对环境产生的不利影响，例如在雨水作用下，有毒有害重金属的浸出和释放对地面水和地下水的再次污染。

（3）煤矸石是一种在煤形成过程中与煤伴生、共生的岩石，是在煤炭开采、洗选加工过程中所产生的固体废弃物，其排放量相当于煤炭产量的12%左右。煤矸石是目前我国累积堆积量和占用场地最多的工业废物，年排放量近1亿t。据不完全统计，目前全国历年累计堆放的煤矸石约45亿t，规模较大的矸石山有1600 多座，占用土地约1.5万公顷，而且堆积量每年还以1. 5～2. 0亿t的速度增加。煤矸石露天堆放，危害巨大：侵占大量土地；煤矸石堆容易坍塌，形成重力灾害；其淋滤液携带有害可溶物，污染水环境和土壤环境；矸石堆被风化，变成微粒，导致扬尘；矸石堆容易自燃，排放出大量有毒气体，污染大气环境，严重危害人民的身体健康[4][5]。实践表明，综合利用煤矸石才是彻底解决矸石山灾难的方法。全国每年需8000 多亿块标砖，如果向砖内掺入40%矸石，每年也可利用8.4亿t 矸石。这样，既可减少矸石的危害，又可减少由于烧制粘土砖对土地资源的破坏。与煤矸石制砖相比，其他利用方法，用量要小得多。因此，利用水库淤泥煤矸石制砖既可利用煤矸石的热值，节约原煤，也可避免煤矸石的危害，具有巨大的生态效益。

（4）传统粘土制砖，毁坏大量山地、农田和耕地，据统计，每年因粘土制砖毁坏土地达到160万亩。土地的损毁，对周边的生态环境必然造成破坏，水库淤泥制砖可保护土地、改善生态。

4 经济效益分析

传统粘土制砖与水库淤泥制砖对生产成本的影响，主要体现在原料成本上。粘土成本：粘土平均采挖深度为0.45m，一亩土地可采粘土300m3，粘土资源所需费用包括矿产资源出让价款450元，农户补偿款（含青苗、肥力等补偿）1320元，上交村委会（含土地资源费和服务费）600元，道路维修费、压青费等300元，政府收管理费1000元，运输费3300元，共计6970元，即23.2元/m3[6]；水库淤泥成本：淤泥采挖费12.1元/m3，岸吊（泥塘）1.5元/m3，翻斗车运输费5.0元/m3，其它费用2.5元/m3，共21.1元/m3。另外在水库清淤过程中可得到部分河砂，约占淤积物总量的20%，河砂当地价格达到45元/m3，可降低淤泥成本5元/m3，共计可降低原料成本7.1元/m3，每万块砖用淤泥10.3 m3，降低73.1元/万块，按实际年产量7011万块计算，年利润增加51.25万元，达到利润总额的15%～20%。

如果水库淤泥量大，在库尾往往会成为一片滩地，只需挖土机直接采挖即可，不需要淤泥船，而且淤泥含水率也小得多，干燥时间缩短，运输更方便，淤泥采挖效率更高，成本更低、效益更好。可见，水库淤泥制砖比利用农田粘土制砖生产成本更低，效益更好，同时可减少因道路损害、耕地损害等问题与当地群众的矛盾，缺点是水库淤泥干燥时间较长。

水库清淤工程的成本约20元/m3，为了鼓励利用水库淤泥，对直接从水库采取淤泥制砖的企业，水利部门可考虑根据淤泥用量给予适当补助；考虑到水库淤泥砖的社会效益、环保效益，在税收等政策方面也可适当给予扶持。《浙江省新型墙体材料开发利用管理办法》规定：淤泥用量达30%以上的建材生产企业，经有关部门认定和审核批准，可免征产品增值税、减免城镇土地使用税，其矿产资源补偿费按成品砖瓦销售收入的0.2%征收。砖瓦企业以河道淤泥作为主要原料生产建材产品的所得，经有关部门认定，并经地税部门审核批准后，自生产经营之日起，可免征所得税5年。

自“九五”以来，国家为了鼓励和扶持砖瓦企业利用大宗煤矸石做生产原料制定了一系列免征税金的优惠政策：（1）免征增值税政策。对企业生产的原料中掺有30%煤矸石，可执行增值税的优惠政策。（2）免征企业所得税政策。利用煤矸石废弃物作为主要原料生产煤矸石烧结砖，可在5年内免征所得税。（3）免征城建税和教育费附加政策。凡是享受免征增值税优惠政策的企业，以增值税额为依据计提征收的城建税和教育费附加也随之免征。

这些都有利于降低水库淤泥砖厂的生产成本，对推广水库淤泥制砖具有重要的意义。

5 对行业的影响

近年来，虽然各地政府在推行“禁实限粘”政策方面做了不少工作，但在农村地区，人们对新型墙体材料的接受程度较低，房屋建筑仍主要是使用粘土实心砖作为墙体材料，小型实心粘土砖厂大量存在，墙体材料行业存在规模小、工艺落后、技术含量低、毁坏农田、热耗煤耗高、“三废”污染等问题，行业发展落后。经调查，目前当地砖窑厂存在的主要问题包括（1）数量多、布局无序。窑厂建设、选址定点，全凭窑主随意，砖厂建设未经具有专业资质的单位规划设计，内部布局不够科学合理。（2）占地面积大，毁地严重。一般每座轮窑占地约50亩（含自然晾晒场），按每座轮窑年开采粘土2.8万m3，挖土0.45m深度计算，每座轮窑每年平均毁坏耕地6.22万m2，约93.3亩，毁地现象十分严重，导致土地资源的极大浪费。（3）生产工艺落后，效率低。大多数砖瓦窑仍是国务院批准的产业结构调整指导目录（2011年本）中列为淘汰落后设备的轮窑，产量小，自动化水平低，操作条件差，劳动强度高，岗位用工数量大，成本高、效益低。（4）乱排乱放、“三废”污染严重。生产过程中产生的扬尘、废气及废水未经处理随意排放，污染环境。（5）产品质量参差不齐。多数砖窑厂原料配比、制砖工艺参数以及焙烧制度等，没有经过科学论证和试验，产品未经检验，废品率高，浪费资源。

水库淤积物烧制技术对原料性能、混合料配比、工艺参数等进行了系统试验和中试研究，采用水库淤泥及煤矸石等工业废渣为原料，应用一次码烧工艺、自动化切码运工艺、中断面隧道窑焙烧、窑炉余热利用等先进生产工艺技术，生产过程中的扬尘、废气及废水经过有效措施处理，产品包括烧结实心砖、烧结空心砖和空心砌块等，实现高效、利废、节能、减排和保护环境的目标，为生产线的高效运行提供了强有力的保障。

水库淤积物烧制技术建厂投产，将起到积极的示范作用，促进整个地区的烧结制砖产业结构调整升级，全面提升行业的整体技术水平，带动行业技术改造，淘汰落后及高排放产能，进一步向规模化、自动化、节能环保和可持续方向发展。

6 结论与建议

水库淤泥烧结制砖增加水库兴利库容，改善水质，具有社会效益；减少粘土开采量，节约耕地，保护资源，节约堆放用地，减小水库淤积物堆放过程中的二次污染，稳定淤泥中的重金属，生态效益显著；可免征地费用，运输距离较短、制造成本较低，热学性能优于粘土实心砖，有利于墙体节能，节省使用成本，具有经济效益；可提升当地制砖行业的技术水平，促进行业健康发展。

水库淤泥制砖利国利民，是一种新型绿色建材，建议在审批立项、税收等方面予以扶持。

[1] 刘贵云.河道底泥资源化－新型陶粒滤料的研制及其应用研究[D].东华大学博士论文，2002，（11）.

[2] 王立华,刘佳,陈理达.水库淤积物建材化利用研究[J].中国农村水利水电，2012，（7）：106-109.

[3] 王立华，赖冠文，陈沛车.兴宁合水水库淤泥烧制中试研究[J].广东水利电力职业技术学院学报，2013，（2）：37-38.

[4] 常允新，朱学顺，宋长斌，等.煤矸石的危害与防治[J].中国地质灾害与防治学报，2001，12（2）：39-43.

[5] 叶吉文，沈国栋，路露.煤矸石的危害与综合利用[J].中国资源综合利用，2010，28（5）：32-34.

[6] 顾圣亮.砖瓦企业综合利用河道疏浚淤泥研究[J].江苏地质，2006，30（3）：236-239.

Study of the Benefits of Utilizing the Reservoir Slit for Building Materials

WANG Li-hua1,2, LAI Guan-wen1,2, LIU Jia1,2
(1 Guangdong Research Institute of Water Resources and Hydropower, Guangzhou 510635, China; 2 Guangdong Key Scientific Research Base of Water Resources, Guangzhou 510635, China)

The social, ecological and economic benefits of building materials produced with reservoir sediments have been studied. The social benefits are significant, as the reservoir capacity can be enhanced, water quality be improved, and cultivated land be saved. The ecological benefits are great, as the quantity of lay exploitation can be reduced, stockpiling ground be saved, secondary pollution of stockpiling be reduced during, and heavy metal in reservoir sediments be stabilized. Meanwhile, economic benefits are also evident, because the sediments can be used to produce reservoir bricks, a new kind of green building materials, better than clay solid bricks.

reservoir silt bricks; social benefits; ecological benefits; economic benefits

X70;TU528.041

A

1672-2841（2016）01-0005-04

2016-02-22

广东省重大科技专项（2005A30402007）；广东省水利科技创新项目（2009-34号）。

王立华，男，高级工程师，硕士，研究方向为水工新材料。