中小河道淤泥处理技术及资源化利用研究

麻　杰

(辽宁省铁岭市农田基本建设工作办公室， 辽宁 铁岭　112000)



中小河道淤泥处理技术及资源化利用研究

麻杰

(辽宁省铁岭市农田基本建设工作办公室， 辽宁 铁岭112000)

目前，中国中小河道的淤积现象较为严重，清淤工程中所清出的淤泥体量较大，因此，对于淤泥的处理技术，以及淤泥的资源化利用方面有许多值得研究的课题。本文对如何通过新技术来进行河道淤泥的环保型处理，以及如何变废为宝，实现河道淤泥的资源化利用进行了探讨。

中小河道； 河道治理； 河道清淤； 淤泥处理； 资源化利用

由于中小河道不像大型河道那样容易受到重视，所以河道淤积现象较为严重。为了解决此问题，国家采取措施加强了对中小河道的治理力度，清淤工程是必不可少的普遍性措施。在实施中小河道清淤工程的同时，就会出现对淤泥处理问题。因此，研究河道淤泥的处理技术，以及淤泥的资源化利用是值得深入研究的课题。

1　河道淤泥的处理技术

1.1淤泥处理技术分类

淤泥的处理方法受到淤泥的物理、化学性质影响，且国内外淤泥处理技术的分类具有不同的标准，因此，在实际处理过程中，要根据淤泥自身的物理、化学性质，结合客观条件，制订科学合理、经济环保的处理方案。其中尤其要重视对于资源化新技术的选择和利用。淤泥处理技术的具体分类标准如图1所示。

图1淤泥处理技术分类

1.2无污染淤泥和有污染淤泥的处理

淤泥是否被污染的评判标准主要看其所含有的污染物种类，对无污染或轻污染的淤泥一般做资源化处理，而对污染物超标的淤泥处理则多运用钝化稳定化技术，降低其污染物含量。淤泥处理技术的运用也应根据淤泥处理后的使用方向而确定。

1.2.1堆场处理和就地处理

绞吸式挖泥船清淤是目前中国中小河道常用的清淤方式，利用这种方式清出的淤泥中水与泥的体积较大，一般要超过5倍，此时，将清淤出来的淤泥运送到指定的堆场进行处理时，由于淤泥高黏性、透水性差、凝固慢等特性的制约会存在较大的难度。所以，在堆场处理中，怎样快速分离泥水、加快淤泥沉降固结、提升堆场利用率已成为清淤中面临的主要问题。而后者则直接在水下对底泥进行覆盖或排干上覆水体后脱水、固化处理。在具体运用中，原位覆盖法不适合浅水水域；水流速度较快的水域，排干就地处理法不适合大面积渗水的水域。

1.2.2资源化利用与一般处置

世界上从没有真正的废物。尽管淤泥本身为河道清淤的废弃物，对其处理应本着化害为利和变废为宝的原则，其中资源化利用是最值得优先考虑的。因此，利用河道清淤所产生的淤泥进行再生产，包括制造砖瓦等工业产品、土壤化处理等都属于将淤泥资源化的范畴。特别是对于广大农村地区的中小河道而言，若未经重金属污染，且氮磷含量较高的淤泥，不仅可以直接作为肥料用于还田处理，还可以放置于低洼地带用于二次利用。对于那些自然干化的堆场淤泥，可以二次利用纳入到公园、绿地，以及市政建设用地和建筑用地的范畴。

1.3被污染淤泥的钝化处理技术

重金属污染超标的河道淤泥多来源于工业发达地区，对于此类淤泥适宜采用钝化处理技术。该技术是在含有超标重金属的淤泥中加入适量的化学材料，降低环境变化中重金属的活性状态，使其变得稳定。强化生成物对于重金属的包裹，弱化重金属的渗出，达到降低污染和减少排放的目的。对经过钝化处理后的淤泥，如其重金属的渗出量在安全标准范围以内，可将其放置于低洼地带作为填土材料，也可将其运送到指定的场地，并在这些已修复的淤泥上种植功能性植物，达到富集重金属和提取重金属的目的，进一步降低泥土中重金属含量，待达到建筑和农业使用标准后再进行二次利用。

1.4堆场淤泥的处置

淤泥堆场的处理措施主要包括淤泥表层处理技术、加快淤泥沉降速度、促进淤泥固结程度。这样一来，就可以提高淤泥堆场的周转使用率，达到快速复耕的目的。优化堆场周转技术一则要降低堆场的数目，二则要减少堆场的占地面积。堆场表层处理技术是通过对堆场淤泥的表层固化和硬化处理，为后续处理工作提供基础条件。堆场快速复耕技术是将淤泥堆场以尽可能快的速度转化为可耕地农田。

1.4.1堆场的周转

堆场的周转是一种快速处理淤泥的技术，即反复将堆场清空后再重新吹淤使用，进而让堆场能投入到循环利用中。该方法具有堆场小、周转快的特点，尤其在东部土地资源紧缺的地区更为适用。在采用该技术进行淤泥处理时，需重点考虑固定因素和可变因素。前者包括堆场的容量，后者包括待处理淤泥的总量、堆场可实现的周转周期和周转次数。此外，该技术可与淤泥固化技术及淤泥干化技术相结合，实现两方面的淤泥快速周转。一方面将固化和干化的淤泥转化为堆场的围堰，实现就地取材；另一方面，可以进行制砖等再生性资源化利用，从而使废弃的淤泥成为资源化再生产的原料。

1.4.2堆场表层的处理

河道清淤出的泥浆中较细黏粒与含水量一般符合二八律的规律，即含水比例相当高，所以，造成堆场中的泥浆呈现出沉积慢、固结时间长的特点。正常情况下，吹淤后的淤泥堆场在落淤后的2～3年内，所形成的天然硬壳层每月只有20cm。表层以下的淤泥仍为流态，含水量较大，增大了普通地基的处理难度。而堆场表层处理技术正是利用淤泥堆场原位固化处理技术(图2)，采用人工方式在淤泥堆场表面进行技术处理，使表层生成的人工硬壳层达到小型机械施工、排水板铺设和堆载施工等所需要的硬度和强度要求，从而便于堆场淤泥的深入处理。在表层处理技术中，关键在于人工硬壳层部分。设计前不仅要对此后施工中的相关技术有全面的了解，更要注意不同地区堆场淤泥的特有性质，并通过相关的实验室模拟试验，以及现场小规模试验获取相关的科学数据，包括淤泥硬壳层强度、厚度。人工硬壳层技术可与固化技术或塑料颗粒相融合，以便达到更好的硬化效果。

图2　淤泥原位固化处理技术

1.4.3堆场复耕技术

堆场快速复耕技术可以继续划分为泥水分离、人工硬壳层和透气真空固结技术。其中泥水快速分离技术主要是通过添加促沉材料的方法，用以改善黏土颗粒胶体粒子的特性，从而达到提升沉降淤泥密度的目的。同时，通过在堆场设置截留和吸附作用的排水膜，使淤泥加快沉积速度。透气真空快速固结技术的通用工艺流程包括：充分利用人工硬壳层搭建施工的工作平台，在堆场插设排水板和砂井，在硬壳层上铺设砂与排水板搭接的垫层，在垫层上覆盖密封膜，通过射流泵在砂垫层中的滤水管道抽气和抽水。通过该过程能够有效地提高淤泥的应力强度，实现快速固结。另外，如果将透气真空固结技术和常规堆载预压技术结合起来，复耕效果更佳。而在一些淤泥堆场，因为所堆存的淤泥量较大，厚度较高，如想通过淤泥处理后达到复耕要求的话，就必须投入大量的人力、财力，而堆场复耕技术则能满足承载力较低的要求，这也是在堆场淤泥深层处理中经常使用表层处理复耕技术的原因所在。该工艺流程包括：先对淤泥堆场原位表层的淤泥进行固化处理，然后再对表层固化土进行耕地土壤化改良。

2　河道淤泥资源化利用及太阳能处理新技术

2.1淤泥的资源化利用

除了淤泥固化、干化和土壤化等各种处理方法外，淤泥制成砖瓦的热处理方法也属于资源化利用的范畴。虽然当前该处理技术的有关研究已经相当成熟，且其产品的附加值较高，但其自身淤泥处理量低的缺点也不容忽视。如:中国普通的制砖厂每年所消耗的淤泥量约为5万m3，而中国疏浚淤泥工程中每年产生的淤泥量则达上百万立方米。反观淤泥处理的产业化发展，更加凸显了固化、干化和土壤化等再利用技术的生命力之强大，如能找准与堆场处理技术的结合点，将能产生非常可观的经济效益和社会效益。此外，武汉大学污淤泥研究中心独创的“泥沙聚沉剂及泥水分离技术”，可以只用短短的几分钟时间实现“泥水分离”，从而可以进行淤泥的快速就地治理，使得淤泥变成可再生资源。

2.2太阳能污泥处理干化新技术

这是一种将太阳能技术与热泵技术相结合的污泥处理干化技术，是一种将太阳能式温室环保节能与污泥远程控制相结合的多层主动式太阳能污泥干化系统。该系统主要由污泥输送、摊铺和收料、热泵、太阳能集热、温室、自动化控制系统6部分组成。该系统耗能小、运行管理费用低，利用太阳能作为主要能源，可节省大量燃料，可使污泥的处理费用降到最低，符合新能源绿色环保和可持续发展的要求。经干化后的污泥体积减少到原体积的20%～30%左右，可实现稳定化并保留其原有的再利用价值。其摊铺部分如图3所示。

图3　太阳能污泥处理干化技术

3　河道淤泥资源化利用的烧结多孔砖技术

3.1河道淤泥烧结多孔砖的意义

传统实心黏土砖的生产和制备需要消耗大量的土地资源，随着国家为了确保粮食安全，坚守18亿亩耕地红线的严格限定政策的出台，在土地资源消耗越来越大的现状下，黏土砖的原料供应日益受到局限。为此，国家对于发展新型建材做出了相关规划和部署，积极鼓励各类企业努力开发可用于节省土地的各种替代性资源。其中，河道清淤所产生的淤泥废物，就可作为烧结多孔砖的原料，这是一种变淤泥为宝贵原料的资源化新技术。利用淤泥制砖不但可以有效解决消耗土地资源制砖的问题，同时又能将河道清淤产生的淤泥变废为宝进行资源化利用。在清淤后。不仅提高了中小河道的农田灌溉能力，排洪、抗洪能力，短途航运能力，也解决了淤泥给附近地区人民生活带来的污染问题，还可以通过淤泥制砖产生可观的经济效益，可谓是一举多得的先进技术。河道淤泥烧结多孔砖效果如图4所示。

图4　河道淤泥生产的烧结多孔砖

3.2河道淤泥烧结多孔砖的可行性

河道淤泥的主要矿物成分包括黏土类矿物，如：伊利石、高岭石、蒙脱石等，还包含石英和长石类矿物。另外，还有少量的各种酸盐类矿物质以及其他各种有机物。从河道淤泥的矿物成分构成可以看出，其成分虽然较为复杂，但仍然是以黏土质材料作为主体而存在的，而这正是烧结多孔砖的核心成分。因此，河道淤泥符合烧结多孔砖原料的基本要求。根据河道淤泥的材料特性发现，加入的固体废物粉煤灰，与普通黏土砖的矿物成分基本一致，两种原料成分差别并不大。所以，利用河道淤泥作为主要原料，再掺加一定比例的固体废物粉煤灰、页岩、煤矸石等物质，采用合理的配比与生产工艺，在适宜的焙烧温度下，就可以制备出各项指标均达到国家相应标准规定的多孔砖，并且其强度形成机理和反应机理，与普通黏土砖相比较差异并不明显，因此，利用河道淤泥烧结多孔砖具有可行性。河道淤泥生产的各种类型的烧结多孔砖如图5所示。

图5　河道淤泥生产的各种类型的烧结多孔砖

4　结　语

由于中小河道的清淤工程既肩负着排涝、防洪、灌溉的疏通功能，又具有改善河道水质、促进生态平衡和提升河道景观的保障作用，所以，如何对河道清淤产生的淤泥进行处理，也成为与中小河道清淤工程紧密配套的相关工程。无论从河道清淤处理技术角度，还是从将淤泥资源化处理变废为宝的角度出发，对河道淤泥的处理利用都是一项重要的研究课题。

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Research on medium and small river silt disposal technology and resource utilization

MA Jie

(LiaoningTielingFarmlandBasicConstructionWorkOffice,Tieling112000,China)

Currently, small and medium-sized river sedimentation phenomenon is relatively serious in China. Sludge volume obtained from dredging project is larger. Therefore, there are many topics in sludge treatment technique and sludge resource utilization, which are worth studying. In the paper, how to use new technology for river silt environment-friendly processing, how to change waste into treasure and realize resource utilization of river sludge are worth of discussion.

small and medium-sized rivers; river channel management; river dredging; sludge treatment; resource utilization

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2016.09.016

TV85

A

1005-4774(2016)09- 0064- 04