江苏省淮河流域重点平原洼地近期治理工程超标底泥处置方案研究

杜鹏程 陶 理

一、工程概况

江苏省淮河流域重点平原洼地近期治理工程包括南四湖湖西洼地、黄墩湖洼地和里下河洼地，涉及江苏省徐州、宿迁、盐城、淮安、扬州、泰州、南通等市。工程任务为通过疏浚河道和加固堤防，提高现有河道的防洪排涝能力。工程主要建设内容包括疏浚河道430.77km，疏浚排涝沟199.98km等。

二、河道底泥污染现状

该工程共需疏浚底泥3933.35万m3，为了解河道底泥现状，共在46条河道设置了49个监测点，监测项目包括铜、镉、汞、砷、铅、铬、锌、镍等8 项，按照《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）二级标准评价，共有10个监测点超标，超标因子为锌和镍。超标底泥数量计算结果见表1。

由表1可知：疏浚河道中底泥超标的总量为23.71万m3，占总疏浚底泥量的0.6%。

三、超标原因

根据调查，并参考论文《射阳河底泥重金属沿程变化分析及污染评价》（徐庆生、王胤等，南京大学海岸与海岛开发教育部重点实验室，2006年4月），射阳河流域的底泥中镍存在普遍污染，但污染程度较轻；锌存在中等或中等偏上程度污染。这与射阳河及其支流流经重要工业城镇或工业区有关。射阳河是里下河洼地的入海五港通道之一，里下河洼地底泥超标主要原因是不锈钢等产业外排污水的重金属沉淀造成。

黄墩湖洼地和湖西洼地镍超标底泥监测点均在徐州市境内。根据调查及论文《徐州市典型污染源周边土壤重金属污染特征及磁学响应研究》（毛应明，中国矿业大学，2015年6月）可知，火电厂和水泥厂周边土壤的镍和锌含量均超过区域土壤背景值的两倍多。因此综合分析认为监测点周围的火电厂和水泥厂是导致底泥镍超标重要原因之一。

四、重金属污染的底泥对环境的危害

河道疏浚已污染底泥如果不能得到有效处置，难免造成二次污染。在河道疏浚过程中，由于对河道底泥进行扰动，底泥中的污染物将会释放到河水中，造成二次污染；底泥输送过程中，如果不注重管理，会造成底泥流失，重新污染水体和土壤；底泥脱水过程中，如果不对渗滤水进行处理，渗滤水会进入水体和土壤，污染自然水体和地下水；底泥在填埋、利用、焚烧处置过程中，仍存在对水体、空气、人群健康的危害。因此河道底泥疏浚必须在各个环节严格把关，避免二次污染发生。

五、河道底泥的处置方法

河道底泥的最终处置方法有综合利用、填埋、焚烧等多种方式，综合利用一般以农林利用和建材利用为主。

1.综合利用

（1）底泥堆肥

底泥堆肥农用是一种较佳的最终处置方法。这种利用和处置方式可以使底泥含有的有机物重新进入自然环境，从而改良土壤结构、增加土壤肥力、促进作物的生长。底泥中含有大量植物生长所必需的肥分（N、P、K）、微量元素（Ca、Mg、Cu、Fe）及土壤改良剂（有机腐殖质）。但是底泥中也含有大量对植物、土壤及水体有危害作用的病菌、寄生虫（卵）、难降解有机物、重金属离子以及多氯联苯、二恶英、放射性核素等难降解有害物质，这些物质会造成土壤、地表水和地下水的严重污染，重金属离子等甚至可能产生致癌物质。化肥的普遍应用造成底泥堆肥销售市场难以开发等，这些使得此种处置方式尚在研究开发当中，未得到普遍推广。

表1 超标底泥数量计算结果一览表

（2）建材利用

利用底泥制砖、水泥、陶瓷等建材是一种变废为宝的处理方法，不但减少了因堆放而侵占耕地，同时缓解了砖瓦厂、水泥厂土源紧张和对农田的取土破坏，社会效益显著。建材利用对底泥的预处理要求较高，必须对底泥进行彻底的除臭除毒，用消化等方法将底泥中极易发臭腐败的有机物腐殖质分解成二氧化碳、氮和水，并采取措施杀灭各种病原体，然后用物理化学方法把底泥中的铬、镉、铅等重金属转化为水不溶物实现稳定化，再通过脱水使底泥含水率尽可能降低。经过除臭除毒灭菌脱水后的底泥方可用来制造建材。

（3）低温热解利用

底泥低温热解是一种发展中的能量回收型底泥热化学处理技术，它通过在催化剂作用下无氧加热干燥底泥至一定温度，由干馏和热分解作用使底泥转化为油、反应水、不凝性气体和炭等可燃产物，最大转化率取决于底泥组成和催化剂种类，其性质与柴油相似。这是一个新兴的课题，因热解的无害化和减量化彻底，有很好的发展前景，目前正在探索和试验阶段。

2.焚烧处置

焚烧是底泥最彻底的处理方法，焚烧最大优点是可以迅速和较大程度地使底泥减容，并且在恶劣的天气条件下不需存储设备。底泥中含有一定量的有机成分，经脱水干燥的底泥可焚烧处理，焚烧可以迅速降低底泥的体积并降低其有害性。底泥焚烧废气中可以获得剩余能量用来发电；所产生的焚烧灰可用于改良土壤、作为砖瓦和陶瓷等的原料等。底泥在焚烧之前无需进行堆肥、消化等处理，但是需进行脱水干燥来降低其含水率。底泥的焚烧操作很复杂，而且其有机成分含量直接影响其燃烧热值，焚烧效果很不稳定，有可能需要辅助燃料以提高焚烧的质量，焚烧时动力消耗也较大。底泥经过燃烧后，质量与体积会大大降低，但焚烧残渣为有害物质，仍需进行运输和最后处理。另外，底泥焚烧废气可能含有致癌物质二恶英，故需要配备去除二恶英的装置，价格较高。因此底泥焚烧所需的基建投资和运行费用较高，工艺操作复杂。

3.填埋处置

底泥填埋是目前国内外常采用的方式。其优点是投资少、容量大、见效快。底泥经过简单消化灭菌和自然干化脱水后，有机物含量降低，总体积减少，性能稳定，可以直接送到生活垃圾填埋场，可作为填埋场的每天覆土及最终覆土；或者设置专用的填埋场，根据底泥的含水率及力学特性等因素进行专门填埋。底泥填埋的操作要求与垃圾填埋相似，需要大面积的场地和一定量的运输费用，需做防渗处理以免污染地下水，填埋底泥的稳定性对底泥的脱水、填埋场的防渗层和填埋作业有较高要求。

六、工程超标底泥的处置措施

根据该工程的特点，在河道底泥处置上，既要考虑对河道底泥进行综合利用，又必须避免对环境和人群健康造成危害。农业利用一直是河道底泥资源化利用的主要途径，但由于疏浚河道底泥中重金属含量超过土壤环境质量二级标准，且含有重金属的河道底泥投放农田的长期潜在危害还一直未有定论，因此，河道超标底泥直接投放农田具有一定的生态风险，可考虑将超标底泥用于园林绿化。根据文献，河道底泥用于园林投放具有很大的可行性，一方面可以改善园林用地土壤贫瘠的不足，另一方面，底泥中的污染物不进入人类食物链，消除了人群危害的风险；同时，底泥中污染物对植物的生长抑制作用并不明显。

因此，选择将超标底泥干化后用于园林绿化，同时利用某些植物能忍耐和超量积累某种重金属的特性来清除土壤中的重金属，其优点是实施比较简便、投资较少和对环境破坏小；并且绿化后土地上生长的植物基本不进入食物链，不会对人群健康造成影响。同时，为减少底泥堆置过程中对环境的影响，对底泥需设置排泥场进行防护，待底泥干化后再用于园林绿化区域的填土。

根据地质调查，工程区地层组成自上而下依次为黄褐色黏土、壤土、粉质黏土等，而（粉质）黏土通常具有一定的防渗作用，能有效地阻止底泥中的重金属污染地下水，遇局部砂质土层渗漏严重时，应铺防渗膜进行防渗处理。

底泥排泥场四周利用弃土中开挖高程在2m以上土方修筑简单围堰，围堰高2.0m，堰顶宽1.5m，内外边坡均为1∶2。排泥场内部设简易排水系统，因渗滤水中含有较多的泥沙等悬浮物，为防止悬浮物重新回到河道污染水体，排泥场渗水需经混凝沉淀处理后才能排放，混凝沉淀产生的污泥重新返回至排泥场干化。

施工时将底泥通过施工机械输送至排泥场内，排泥场渗滤水通过排水系统排出后，经混凝沉淀处理达标后排入附近水体，底泥需在排泥场堆置一定时间，待表面干化到一定程度后，在排泥场表面撒播草籽绿化，减少因裸露造成的水土流失及对环境的二次污染。底泥干化后，运至园林绿化区域用作绿化覆土。

七、结语

随着经济发展和环境要求的提高，河道整治工程不断增加，河道疏浚超标底泥的处置问题日益突出，能否找到合理的利用和处置出路，是每个工程都要面临的重大问题。河道疏浚超标底泥经干化处理用于园林绿化，既解决了绿化用土来源，又使河道超标底泥得到了有效处置，降低了环境风险，是河道疏浚超标底泥的理想出路■