水环境综合整治中河道底泥处置技术比选

尹沛泉

（东莞市政府投资项目评审中心，广东 东莞 523000）

1 河道清淤概况

东引运河流域（石排镇段）断面清淤工程，涉及福隆电力排渠、独洲排渠、沙角内河、沙角内河支流、黄家壆排渠、隔海河黄家工业区支渠、海仔支渠、向西排渠、鸿运排渠、李屋排渠、中坑二渠、下沙排渠、下沙一渠、坑尾排渠采用异位清淤工艺，清淤工程量97429 m3， 其中明渠清淤量为89298 m3，暗渠清淤量为8131 m3。

根据底泥的污染类型、污染分布范围和污染物的浓度，污染底泥处理技术基本上有两种不同的选择，即原位处理技术和异位处理技术。处理原则是“工艺成熟，四化处置”。清淤宜选用技术工艺成熟的清淤方式，以经典案例为参考，选用可推广的技术模式，综合评估各项清淤工艺的适用性和可操作性，坚持底泥减量化、无害化、稳定化、资源化，最大程度减少清淤带来的二次环境问题。

2 原位处理技术

2.1 自然修复

常见的自然过程有：①通过生物降解或非生物转化，将污染物转化成为毒性较小的物质；②通过底泥颗粒吸附污染物，降低其迁移能力和生物毒性；③通过洁净底泥逐渐淤积、覆盖，降低污染物的暴露；④通过水流逐渐扩散，稀释污染物浓度。自然修复方法适用场合为：上游污染源已经得到控制；底泥污染没有急性或严重危害；污染底泥分布面积大，污染程度低；受污染区域底泥沉积性较好；不会受到行洪排涝、河道疏浚、航道维护、港口建设、或其他活动干扰。

优势是：①无需将底泥从河道中移除，减少了底泥迁移带来的环境风险；②在大面积、低污染强度的场合具有成本优势，主要成本为长期监测费用；③不需施工建设，对周边居民活动不产生干扰；④对敏感而有价值的底泥生物系统不产生干扰。

局限是：①污染物仍然留在底泥当中，而自然过程对污染物限制或降解的效率尚不明确；②底泥可能会因暴雨、自然冲刷或人为活动受到干扰，导致污染物扩散；③需要在污染源得到改善后才有效果；④污染底泥修复所需时间漫长（几年至几十年不等）。

2.2 原位固化/稳定化

固化/稳定化法是一种广泛应用于污染场地修复的，可有效处理存在于土壤、污泥和底泥中的多种污染物的处理方法。固化/稳定化法是通过将污染土壤或底泥与能聚结成固体的固化剂/稳定剂混合固化，把污染物限制或固定在固体结构中，以避免或减缓污染物质释放导致环境污染，而不是采用物理或化学的方法将污染物去除。

常用固化剂/稳定剂有水泥、石灰、石灰窑灰、粉煤灰、矿渣、石膏、磷酸盐混合物、有机聚合物和一些商业化的专有反应剂（如高效物化剂）。为保证处理技术的安全性，经固化/稳定化法处理的土壤或底泥通常需经过毒性浸出实验以衡量污染物质的固化程度。

优势是：①施工技术成熟；②部分处理过程设备简单；③对处理重金属污染非常有效；④固化剂来源丰富、易得。

局限是：①固化体的风化作用有可能对污染物的固定产生影响；②高浓度油脂类污染物或挥发性、半挥发性有机物不适用于采用固化/稳定化法；③处理现场的石块或杂物可能影响固化剂/稳定剂的注入和混合操作；④污染土壤或底泥中的挥发性有机污染物通常无法通过固化/稳定化法处理；⑤原位固化处理的接缝处仍有少量污染物暴露的可能；⑥原位固化/稳定化处理会将河底永久性硬化，其操作过程会对底泥和水下生态系统造成严重干扰。

采用深层搅拌或喷射注浆方法实施原位固化/稳定化法时成本将根据所使用的固化剂/稳定剂、工程规模的大小和污染场地特性等条件不同而有较大差异。

2.3 原位生化处理

目前用以治理土壤或底泥中污染的氧化剂主要有过氧化氢、高锰酸钾、臭氧、过硫酸钠和硝酸钙等。这一类氧化剂针对的污染物主要是难降解的有机污染物，如卤代烃、苯系物、多环芳烃等，且多采用非原位的方式进行处理。

在采用原位生化技术处理污染底泥的方面，工程上主要应用的氧化剂是硝酸钙。特别是在香港城门河、三家村避风塘、启德明渠进口道，采用原位注射硝酸钙治理散发恶臭的污染底泥都取得良好的效果。

尽管理论上有多种氧化剂可以用以治理污染底泥，但是在工程方面取得成功应用的目前只有硝酸钙。

2.4 原位覆盖

采用原位覆盖方法治理污染底泥是指在不对污染底泥进行搬运或有大的扰动的情况下，在水下使用无污染的、隔离性的物质将污染底泥覆盖的一种处理方式。

原位覆盖适合的场合：污染底泥连续分布；可用于底泥覆盖的材料充足、易得；水域内拟建的构筑物将不与底泥覆盖冲突；底泥覆盖与航行、行洪等其他河道用途相协调；水力条件（如行洪、冰蚀等）不影响底泥覆盖。

覆盖材料：通常使用的覆盖材料包括无污染底泥、沙土、砾石、土工布等。可根据现场情况，采用一些特殊材料（如粘土颗粒、活性炭、磷灰石、焦炭、有机膨润土、零价铁和沸石等）来强化覆盖层的化学隔离能力或减少覆盖层厚度。一般来讲，在冲刷强度低的地方，可以沙质的无污染底泥作覆盖材料；在冲刷强度高的地方，需使用抗冲刷的材料。

优势是：①无需将底泥从河道中移除；②可快速实现污染底泥隔离，降低污染物的生物有效性；③将底泥稳定隔离，减少污染物向上层水体、地下水和大气迁移；④不需专门的建设底泥处理设施，对周边居民活动不产生干扰；⑤易于实施和维护。

局限是：①降低水深，影响河道使用；②污染底泥仍然留在水体中，如覆盖层破坏受损，污染物可能重新暴露；③覆盖材料与底泥不相容，对底栖生物群落有影响；④可能受水力和波浪冲刷影响；⑤可能会受到挖掘生物的破坏；⑥需进行监测，确保覆盖层准确完整地将污染底泥覆盖。

原位覆盖的实施成本因所用的覆盖材料、铺放方式和人力投入的不同而有较大差异，常用原位治理技术比选见表1。

表1 原位治理技术比选

根据石排镇内河涌的实际情况，原位固化控制底泥污染效果最佳，但是对河涌生态破坏较大，原位生化对水文水情要求高，而且原位生化处理底泥成功案例极少，实施难度大，而原位覆盖应用广泛，处理效果好，施工难度一般，在石排镇内河道底泥治理技术选择上，异位处理术更具可操作性。

3 异位处理技术

异位处理技术（主要指环保清淤）是指需先将污染底泥从受影响的水体中移除，在陆地上或专门的船只上对污染底泥进行处理，并最终处置。原位处理技术最大的优势在于可以在原地处理，不会产生底泥疏浚和运输过程中造成的污染物向水体或大气的转移。另外，由于减少了底泥疏浚、运输、预处理和最终处置的环节，而且避开城镇用地困难的缺点，原位处理技术具有成本相对较低，缺点是要在水下操作，不易控制，技术要求比较复杂，施工周期长，受河道水文水利影响大，多应用在半开放或者封闭水体。

一般来说，从避免底泥扰动和控制二次污染的角度来看，原位处理技术应是首选。但是，原位处理受到水体功能（如行洪、航运）或自然因素（如潮汐、冲刷）以及河道形貌（暗渠、暗涵）等条件限制时，可考虑异位处理技术处理。

断面内福隆电力排渠、独洲排渠、沙角内河支流、隔海河黄家工业区支渠、向西排渠、李屋排渠、下沙排渠、下沙一渠、坑尾排渠等河涌主要功能是雨洪排渠，但是由于历史人为因素，大量污水通过直排、渗漏进入河道，加之河道护岸硬化、暗渠多而长，河道原始功能逐渐退化，变成污水排渠，自净能力几乎丧失，河道底泥受到严重污染，当管网系统恢复健康后，河道内源污染不容忽视。

4 结论

根据现场调研可知，东引运河流域（石排镇段）的支流中，受点源污染影响，水质基本为劣Ⅴ类，甚至存在部分重度黑臭水体，其底泥污染严重，溶解氧严重不足，局部河段由于厌氧造成底泥上浮，不断向上覆水体释放污染物，进一步加剧水体污染。因此针对福隆电力排渠、独洲排渠、沙角内河支流、隔海河黄家工业区支渠、海仔支渠、李屋排渠、下沙排渠和坑尾排渠等排洪渠，其坡降大，流速快，明渠底泥主要以泥沙、块石以及腐质垃圾为主，暗渠主要以淤泥为主，底泥原位处理实施难度大，而且河床不稳定，受水文影响较大，水力冲刷明显，因此，异位处理更符合石排镇排洪渠底泥处理实际需要。