疏浚淤泥的固化处理技术与资源化利用

陈彦霖

（湘潭建工集团有限公司，湖南 湘潭 411101）

疏浚淤泥工程帮助遭受污染的湖泊进行人工处理，从而恢复原本的生态系统；淤泥的成因是生活污水、城市工业废水等造成的，这些污染物集成为淤泥，进而让疏浚淤泥工程得到了大力发展。这种工程发展与我国经济发展相伴生，随着工业化基础完成，改革开放引进粗放的工业技术等，都在一定程度上加重了环境污染，疏浚淤泥工程也就顺势发展起来。

1 疏浚淤泥工程概述以及工程难点

1.1 疏浚淤泥工程

疏浚淤泥是指通过疏通河流、湖泊等水体的沉积物，而产出的泥水混合物。淤泥主要分为工业废水、生活污水、地表径流与大气降水后产生的颗粒物，通过一系列的化学、物理反应过程，并在一定的条件下，沉积在水体的底部。根据疏浚的工艺不同，进而得到淤泥含固率在10%-40%之间，一部分的淤泥受到重金属等有毒物质的污染，还需要对其进行特殊处理。淤泥的疏浚工作，很多都需要机械疏浚与水力吹填施工，而形成的疏浚淤泥工程特性是非常差的，其主要体现在黏粒含量高且含水率高、压缩性大与强度低、排水固结缓慢，进而造成疏浚淤泥工程特性差的最终原因就是在于疏浚淤泥的黏粒含量高，而很多都是呈薄片状。表面还带有负电荷，同时还会吸附带极性的水分子，导致表面会形成吸附水层，并且黏滞性非常强。

1.2 淤泥处理难点

（1）淤泥由于长期处于水体下层，导致其天然含水率是非常高的；淤泥本身是一种连接松散且孔隙中充满水的低强度土。淤泥表层的含水率在100%-150%，在进行清淤时，通常会采用泵吸、水力冲控等方法来实现清淤，经过施工的扰动淤泥在挖出后体积会增大，而淤泥的含水率非常高，一般情况下在400%左右。

（2）细颗粒含量高，河道的底泥来源于水土流失，成分是以细颗粒土为主，如太湖表层的底泥多数为粉砂，一部分的淤泥细颗粒物是以次生黏土矿物为主。

（3）污染物，淤泥中含有大量的杂草、重金属物质、污水等，所以淤泥的原生质量是非常差的，在清淤后还需要对淤泥做排除污染物的处理，才能保证淤泥可以继续使用。在我国众多湖泊的河底，淤泥的重金属含量都是十分显著的，而杭州西湖的底泥的有机物与N、P、K的含量还超过了人类的粪便。太湖、巢湖等地都有不同程度的污染。底泥中富含有机质与营养盐，如果作为农作物的肥料是非常好的，但是其内部同样含有很多的重金属，所以在用淤泥做肥料之前先要对其进行去除重金属的处理。

2 固化处理技术与资源化在疏浚淤泥中的使用

2.1 固化处理技术

2.1.1 物理固化处理技术

这种方法是指用晾晒、机械脱水等方式去除淤泥中的自由水，当产生的淤泥量少且有场地进行晾晒时，就可以采取晾晒的方法。但是这种办法局限性非常大，只能适合少量淤泥和有大量场地的场景，此时才能使用这种办法。机械脱水是指可以脱水的机械将淤泥中多余的水分进行去除，但是这种办法有一个非常明显的缺点，就是由于淤泥量非常大，而普通的脱水设备价格非常高且脱水效率比较低，所以难以满足大型淤泥疏浚的要求。袋充方法施工速度非常快、造价低等特点，但是其局限性同样非常大。这几种物理处理方法，都只是将孔隙中的水分全部蒸发后，依旧存在污染性，因此对于有高污染的淤泥，在疏浚完成后还需要做二次防污染处理。目前国内有很多采取直接晾干的办法，如杭州西湖等的底泥疏浚工程，在国外最为常见的是机械脱水厂，就是采用离心脱水机进行脱水，这种办法对于高含水率的淤泥有着非常好的作用。以往的机械脱水厂工作效率非常差，所以难以适应大规模的疏浚工程需求。通过近几年的技术研发，改进了技术设备，进而让工作效率得到了非常大的提高。

2.1.2 化学固化处理技术

这种方法是指向淤泥中添加固化资料；通过搅拌、养护，使得淤泥与固化材料融合发生化学反应，进而在淤泥表面产生胶凝物质，使得淤泥颗粒具有水稳定与强度稳定性。除此之外，具有胶凝性质的水化产物可以在淤泥中形成网状结构；结晶类的水化产物可以填充网状结构的缝隙，等待其硬化后淤泥才能具备一定的结构强度。所以化学技术不仅可以增大淤泥颗粒的粒径还可以通过固化材料的加成，有效地降低淤泥的含水率。同时包裹淤泥颗粒的凝结硬化壳也可以降低污染物的活性。（1）化学固化处理的优点：适合用于大量的淤泥处理且可以广泛的使用于填海等大型工程，施工非常简便且可以最大限度缩短工期，还可以根据固化疏浚淤泥的用途来设计最终配方，进而还可以一次性做到满足施工要求。固化反应后的凝结硬壳可以降低污染物的有效活性，达到减污的效果。（2）化学固化处理技术的缺点：前期设备投入较大且成本较高，不适合小规模的清淤填筑工程。

2.1.3 高温固化处理技术

高温固化处理技术是指通过高温处理使得淤泥脱水，同时还可以把其中的有机成分分解，还可以使得颗粒之间的黏结等进行溶解，最后使得淤泥形成强度较大的固体颗粒。这种方法可以在最大程度上对淤泥进行彻底清理，也是解决淤泥问题的有效途径，但是对于淤泥的性质一定的要求，并且这种技术只能在大型固定工厂进行，而大型工厂一般在郊区，这对于运输来说是个非常大的压力，并且处理量是非常有限的；而处理的设备是固定资产且投入巨大，所以不利于大量淤泥的处理。

2.2 资源化利用

（1）通过物理固化处理的淤泥，在晒干后，可以将其作为填土材料使用。

（2）化学固化处理技术处理的淤泥：如果采用工业废料如粉煤灰等材料，作为化学固化剂就可以进一步降低工程的造价，同时还可以抵消了这些废料，可以产生较好的环境效益。

（3）高温技术处理的淤泥：这种方法处理的淤泥可以制作成建材，其主要用途有轻质陶粒、生产水泥等。轻质陶粒可以用作路基材料，或者也可以做成混凝土骨料和花卉的覆盖料；但是由于成本等问题所以还没有得到广泛的应用。在日本研制成功了一款淤泥微晶玻璃，该物品是建筑物种非常优良的品种，类似于人造大理石，外观、耐热性等都是非常优良的。同时利用淤泥制造的生态水泥成本只有普通水泥的1/3，但是其原料成分是不同的，因为淤泥的含盐量非常高从而会使得钢筋出现锈蚀，所以只能用于地基的强化，如果用淤泥制作砖块，其特性是重量轻透气性好，但是作为路面铺设砖块就会让水渗透过砖块直接进入地下，同时还能防止因为下水道排水不畅而造成的积水，苏州某区域就使用过这样的砖块。浙江省也出台了关于利用河道淤泥制砖的扶持政策，而一些制砖厂也纷纷响应了政府的号召。

2.3 处理淤泥的常规方法

常规处理淤泥的方法一般有2种。

（1）海洋对于陆地来说，其空间要更大，所以可以将一定的淤泥抛弃在一定区域内，底泥的污染物通过洋流稀释与降解。就不会对海洋造成致命的伤害，海洋可以较快的恢复到或者接近原来的水平。这种办法在淤泥量比较少的情况下，各国都在大量使用这种方法，如纽约的淤泥在1977年直接划定了专门的淤泥抛掷地区。随着我国的海洋工程的发展，据相关数据显示，我国在1997年时淤泥总量在3000万立方米，而到21世纪已经突破了1亿立方米。现今海洋抛泥的问题在于随着淤泥逐渐递增，同时淤泥污染也在逐年递增，所以近海的抛泥容量已经接近饱和状态。这种办法对于近海的海洋生态会有比较严重的破坏；而如果把抛泥的地点往外移就会增加相应的运距，而这也会增加相应的抛泥成本，因为抛泥的办法本就是为降低成本而出现的，所以现今很多人已经舍弃了这种方法。

（2）陆地处置，这种是针对于内陆的清淤所出现的一种方法，通常表现是征用鱼塘等低洼地带，同时还要在四周设置围墙，防止淤泥出现外渗。

3 结语

本文先从疏浚淤泥工程的难点与内容进行了简单的分析，然后针对于淤泥的固化处理技术与资源利用。疏浚淤泥可以帮助众多湖泊快速恢复破坏的环境，同时如果把淤泥进行二次处理就可以把淤泥作为一些其他材料，如农田肥料、淤泥砖块等。虽然淤泥等物质给环境带来了非常严重的损害，但是如果从淤泥资源化的利用来看，它又可以给人们带来新的材料。现今国家对环保要求进一步重视起来，疏浚淤泥工程一定有着更好的发展前途。