河道底泥资源化利用研究现状及展望

河道底泥不仅是河流营养物质循环的中心环节，也是营养物、重金属、持久性有机污染物的主要聚集库。自然河道水环境中，即使外源污染得到有效控制，在生物或物理因子等作用下，底泥中污染物质的释放仍有可能导致水体在相当长的时期内持续富营养化或水质继续恶化，底泥内源污染治理已成为河流长治久清和生态复苏的关键性问题[1]。另一方面，河道底泥含有较多的有机质，是一种利用价值很高的潜在资源。为此，对河道底泥处理的同时进行资源化利用业已成为了近几年环保、水利领域研究的热点。

1 河道底泥处理方法

按照底泥处理方式的不同，河道底泥处理分为原位处理和异位处理。

1.1 原位处理

原位处理是指底泥无需进行转移，通过物理、化学或生物的方法将底泥中的污染物进行分解或固定[2]，常见的有底泥覆盖、化学钝化、微生物修复等技术[3-4]。底泥原位处理技术较简单，施工时对周边环境影响较小，但因污染物仍然存在于底泥中，有再次释放的风险；或投加的试剂易造成二次污染，在方案制定时要结合项目特点做好方案比选。

1.2 异位处理

异位处理是将河道底泥通过机械设备或人力转移至指定地点，并进行相应的处理处置，常见的有卫生填埋、资源化利用、焚烧、海洋投弃等[5]。

与原位处理技术相比，尽管异位处理会产生大量的疏浚底泥，但异位处理对河道底泥进行清除，能克服河道或水体环境的限制，有效避免二次污染的产生，同时增加河道过水断面、提高河网调蓄能力，具有提升水安全和水环境双重效果，成为国内河道治理中常用的技术之一。

2 资源化利用研究现状

底泥资源化利用的途径主要有还田利用、还林利用、就地利用、再生利用等方式。随着我国生态文明建设的推进和“碳达峰、碳中和”低碳绿色发展理念的倡导，对河道底泥资源化利用，成为了当前研究的热点之一[6-8]。

2.1 还田利用

还田利用是指将河道底泥以泥浆形式进入农田或底泥干化后回用于农田的利用方式。对于一定量的未受工业污染的底泥应用于农田后，可以提高土壤有机质、氮、磷含量，不仅有利于作物增产，还可以改善土壤物理性状，提高土壤阳离子交换容量和保水能力。河道底泥还田利用不仅可以缓解我国土壤资源紧缺的问题，还能实现底泥的资源化、减量化。

吴学荣[6]开展了河道底泥还田对种植水稻的生长、产量及稻米质量影响的研究，结果表明底泥的使用能增加土壤中的营养成分，利于水稻生长，土壤中重金属的含量受到底泥添加的影响，施用时要根据检测结果控制。钱建锋[7]研究了河道疏浚底泥对农用土壤及水稻生长的影响，对比无污染底泥和污染底泥的试验结果，得到不同污染底泥比例对农用土壤的营养成分含量呈正比关系，底泥比例与水稻中重金属含量呈反比关系。底泥还田利用的安全性至关重要，上海市《关于规范中小河道整治疏浚底泥消纳处置的指导意见》对底泥还田利用提出：检测结果不高于 11 项风险筛选值，可按农业部门有关规定用于还田利用，高于风险筛选值的，严禁进入农田。经检测合格的疏浚底泥按一定的量还田利用，环境相对安全、处置费用低、处置量大，且充分利用了底泥中的有益成分，被认为是最具发展潜力的底泥处置方式之一。

2.2 还林利用

还林利用是指将底泥用于河道周边绿化带、林带建设、生态廊道建设、绿地林地等建设。石稳民[9]研究了襄阳护城河清淤底泥资源化处理工艺，将底泥和秸秆进行强化搅拌、快速堆肥工艺制备绿化种植土，结果表明，制备的种植土可满足园林绿化种植标准。徐会显[10]对荆江三口疏浚底泥进行特性分析，综合考量疏浚底泥中总氮、总磷及有机质等营养成分水平，表明底泥可适用于园林、防护林等方面。还林利用时也要关注其安全性，上海市《关于规范中小河道整治疏浚底泥消纳处置的指导意见》提出：按照 GJ/T340-2016《绿化种植土壤》中对土壤环境质量要求规定的 8 项重金属指标进行检测，满足还林条件的，应尽量考虑优先进入林地，对疏浚底泥应进行一定的资源化处理，使其达到绿化用土相关标准后方可用于造林地块。为此，河道底泥在还林利用前，应根据底泥污染程度、养分含量等特性进行科学分析后应用于园林绿化，避免造成不利影响。

2.3 就地利用

就地利用是指河道底泥作为疏浚河道两岸堆高堤防和护坡材料、充填种植袋、沿河绿化带堆置、水生植物种植平台改造等方式。

河道治理中采用的生态岸坡防护材料，如生态混凝土、固化土、生态种植袋等，多数可以利用处理后的疏浚底泥。将疏浚底泥填充生态袋干化，可用于河道岸边堆高堤防，构建生态堤，该方式能够实现河道疏浚底泥的就地处理，减少运输成本，减少环境影响，并且利用构建的底泥基质、植物和微生物复合系统，实现底泥的生态无害化处理与循环利用。孙即梁等[11]采用底泥原位生态修复（ISER）固化技术对村镇级河道疏浚底泥进行原位固化制备固化海绵土生态护岸材料及性能试验探索，并进行工程示范。实践表明采用ISER 固化技术对疏浚底泥原位固化稳定化修复并资源化用于建设生态护岸，1 m 护岸可消纳 0.8 m3疏浚底泥，各项指标优良，能有效解决近年来日益严重的疏浚底泥处置消纳和环境保护之间的冲突。

李世汩等[12]根据固化淤泥重塑土的性质，将淤泥固化-微地形构建技术与土地利用相结合，在符合土壤环境质量标准的前提下，使淤泥固化中拌和、闷料养护等环节与微地形构建相协同，进行林木种植，增强了区域的水土保持与碳中和能力，提出了河湖淤泥大规模处理处置的新途径。

2.4 再生利用

再生利用是指将河道底泥用于制砖、路基填筑材料、制陶粒等的利用方式。河道底泥中含有大量的无机质，主要以硅酸盐为主，可替代黏土制备砖、陶瓷、陶粒、水泥等建筑材料。

国外许多地方在底泥建材化方面研究较早，如日本建造了多个底泥焚烧灰制砖厂，利用底泥进行玻璃化、熔融化以及制造纤维板等技术研究开发方面投入资金，美国也在利用底泥制造“生物砖”、水泥等建筑材料方面进行了大量研究。Slimanou 等[13]利用疏浚底泥为原料制备粘土砖，结果表明底泥添加比例和煅烧温度是决定烧结砖质量的关键因素，当底泥比例（wt）为 15%～20% 时，烧结砖综合性能较好。刘继状等[14]研究了利用河道淤泥、粉煤灰和石灰激发剂等制备免烧砖，结果表明，在最优比例下制备的淤泥免烧砖可满足强度、耐水性能及抗冻性能相关要求。在我国的福建宁德、浙江嘉兴、广州等地将干化后的底泥用作砖厂或陶瓷厂的添加辅料。

日本、新加坡等国利用固化后的底泥作为填方材料来扩充土地，其应用案例有日本名古屋的人工岛-第三岛和日本中部国际机场，均使用了底泥作为填方材料。秦峰等[15]将苏州河底泥用作填埋场封场覆盖防水材料，研究河道底泥的处理工艺使其满足填埋场防渗、土力学安全性能指标等相关要求，避免二次污染。

底泥制作陶粒也是研究比较多的方面，其可以实现减量化、资源化利用，并可获得较好的经济效益。刘贵云[16]以上海市龙华港和彭越浦的底泥为基本原料，采用生活污泥、广西白泥和水玻璃为添加剂制备了底泥陶粒，通过对其性能的测定和分析，表明底泥陶粒符合生物膜载体要求，且重金属通过高温烧结，不易重新释放到环境中而造成二次污染。通过污水厂实际应用表明底泥陶粒作为曝气生物滤池载体是可行的。

3 展望及建议

“十四五”时期，我国生态文明建设进入了以降碳为重点战略方向、推动减污降碳协同增效、促进经济社会全面绿色转型发展、实现生态环境质量由量变到质变改善的关键时期。在水环境治理领域，将由原来的黑臭河道治理转变为区域性的生态治理，从生态系统整体性出发，统筹推进山水林田湖草一体化保护和修复，其中需要做好河道底泥的处理和资源化利用，这将是未来发展低碳社会的重要举措之一。鉴于目前研究和应用中存在的问题，对底泥处理和资源化利用提出如下建议。

3.1 在底泥还田、还林利用方面制定资源化利用相关规范

大量的研究成果表明，河道底泥还田、还林利用被认为是最具发展潜力的底泥处置方式。但是，也存在一些问题。

（1）我国尚未出台明确的河道底泥还田、还林利用相关的检测、实施、后评估方面的标准。对污染物的控制，一些地方在底泥还田、还林利用时分别参考 GB 15618-2018《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准（试行）》和 CJT 340-2016《绿化种植土壤》。但不同的河道受污染的情况不尽相同，污染物的成分也不同，极有可能超标项目不在常规检测指标内。

（2）底泥还田存在一定的安全风险，需要在还田之前做好科学合理的方案，并在实施后开展跟踪监测评估，确保农作物的安全。

（3）一定量的底泥还田有助于农作物的生长，但要考虑农业生产的便利性，还田后不应影响农田灌排水、耕作等。

上海市制定了《上海市河道疏浚底泥处理处置技术指南》，对河道底泥还田、还林利用等提出了要求：存在 1 项及以上高于风险筛选值的底泥，不得进入耕地；不得含有电池、药品等有毒有害杂质，机械杂质率≤0.1%；还田底泥干化后厚度不得超过 10 cm 等。但这些仅适用于上海，大力推进底泥还田、还林资源化利用需要更多政策性、技术性文件支持。

为此，建议国家制定底泥还田、还林资源化利用相关规范性技术文件，规范、指导项目实施。

3.2 建议加大对底泥资源化利用的研发力度

深入研究底泥预处理技术，利用机械脱水、化学调理等技术实现底泥减量化；同时，研发高效环保的药剂或处理技术去除底泥中污染物，降低底泥应用的风险。充分考虑工程应用成本，探索同步实现减量化和无害化的处理技术，为污泥资源化利用作好铺垫，减少后续处理成本和处理量。在中小河道治理中，生态护坡、固化土等技术的应用取得了一定的成效，实现了底泥的清淤及资源化就地利用，为生态河道治理提供了可复制、可推广的路径。建议鼓励企业、高校加大类似技术的研发转化力度，增加资源化利用途径，推动更多的企业参与底泥利用产业。

3.3 建议政府多部门联合，共同推进底泥资源化利用

河道底泥的资源化利用除了还田、园林绿化、作建筑材料外，还可用于矿山复绿、生态工程等，这些均涉及政府多个管理部门，同时河道底泥处理和利用不是单一部门所能解决的，需要走多部门协同综合治理、资源化利用之路。建议加快底泥产业模式示范，建设各类底泥处理技术和资源化利用产品展示的集成示范项目，提供经济合理、技术可行的底泥处理模式，形成“一类河道底泥、一套治理方法、一套治理标准、一套利用技术”的模式。可依托国家及省、市各级科技项目，与地方疏浚工作紧密结合，共同推进河道底泥减量化和资源化利用，加快底泥产业化建设。