一种黑臭河涌底泥生态清淤及异位处理方法

文国来

（中冶华天南京工程技术有限公司深圳分公司 广东深圳 518000）

引言

黑臭水体底泥大致可分为原位治理和异位处理。原位治理不需要进行清淤，采用除黑除臭剂和固化剂、土工材料、菌剂-好氧富氧集成技术、生物生态修复技术等治理底泥，治理成本低，二次污染少[1～6]。异位处理需要清淤，李钢等[7]针对底泥污染物和有机质含量高，提出热解处理的能源化利用途径。魏清福等[8]对无锡市锡山区宛山湖底泥进行了生态清淤研究，表明生态清淤有效削减底泥内源污染，促进宛山湖水体水质改善。

中山市位于广东省南部，水系发达，多年污染积累导致很多河涌成为黑臭水体，整治过程中的清淤工程产生大量底泥，难以原位修复消纳，若不妥善处理将会造成严重二次污染。《中山市城市黑臭水体治理攻坚战实施方案》提出要科学实施清淤疏浚，一是在综合调查评估城市黑臭水体水质和底泥状况的基础上，合理制定并实施清淤疏浚方案；二是在清淤底泥污染调查评估的基础上，妥善对底泥进行处理处置，严禁沿岸随意堆放或作为水体治理工程回填材料；三是清淤底泥属于危险废物的，须交由有资质的单位进行安全处置。按照中山市政府要求和治理思路，本文以中山市部分黑臭水体整治工作为例，介绍黑臭河涌底泥生态清淤及处理情况，为相关底泥处理工程提供参考。

1 工程概况与生态清淤方案

1.1 工程概况

本工程包括中山市中心城区12 条黑臭河涌的整治，整治前河涌水质为轻度黑臭至重度黑臭，河涌情况见表1。整治内容包括控源截污、正本清源、岸线修复、清淤疏浚、景观绿化、生态修复等，整治目标消除黑臭。

表1 黑臭河涌情况

1.2 河涌底泥基本情况

全部河涌底泥均进行了检测，选取其中代表性的河涌南村涌（有工业废水排口）、朗心渠（生活污水、面源污染为主）、黄边坑（水质较好）为例，底泥检测结果如表2 所示。南村涌底泥重金属含量超过土壤环境背景值，表明底泥中重金属累积，总砷含量接近《农用地土壤污染风险管控标准》（GB15168-2018）中的筛选值。南村涌底泥中总铜、总锌、总砷含量相对较高。朗心渠底泥重金属含量超过土壤环境背景值，表明底泥中重金属累积。底泥总砷含量超过GB15168-2018 筛选值，含量较高。黄边坑水质较好，底泥重金属指标均在GB15168-2018 筛选值内，不存在污染风险。以上检测结果表明，河涌底泥中普遍存在铜、锌、铅、砷、铬等重金属，通过清淤并对其进行固化稳定化，可进一步降低危害。

表2 底泥检测结果 （单位：mg/kg）

1.3 清淤方案的确定

清淤既要清除底泥中沉积的污染物，又要为沉水植物、水生动物等提供休憩空间，清淤厚度和范围是重要设计参数。张璐[9]根据底泥污染情况，并结合河道的高程和地面标高，确定河道底部淤泥的疏浚深度。夏文林等[10]研究指出应结合水质考核目标、底泥污染评价、防洪排涝标准及河道边坡的稳定性等因素确定清淤深度。本工程通过重金属污染程度判断表层是否为受污染底泥（详见表2），并根据防洪排涝标准及河道边坡稳定性确定了清淤深度（详见表1）。清淤总量为水下方107055m3。

清淤大致分为排干清淤和水下清淤，流量小的河道适用排干清淤（干法），清淤彻底，质量容易保证，但受季节影响宜在枯水期施工。流量大的河道，适用水下清淤（湿法），但清淤不彻底，质量不易控制，施工搅动造成一定的水体污染。经综合对比具体清淤方式，选择了挖掘式干法、水力冲挖、生态智能绞吸3 种清淤方法。

2 底泥处理工艺流程

清淤底泥采取全覆盖密闭车运输，防渗漏、防遗撒、防雨淋，运输过程采用五联单管理，即每一批淤泥1 个五联单，分别交项目业主单位、施工单位、运输单位、接收处置单位，实现全过程、全封闭管理。建设的底泥厂淤泥处理量平均为1800 m3/d，其中1220 m3/d 干法淤泥，含水率60%，密度2t/m3，质量为2440t；580m3/d 湿法淤泥，含水率85%，密度1.6t/m3，质量为928 t。脱水后泥饼产出量1872t/d，含水率约40%。 河道底泥处理工艺流程如图1 所示。底泥通过汽车运输倒入储泥池，采取粗隔栅粗筛分、轴震动筛分机细筛分、絮凝浓缩调节后再机械压滤，待固化泥饼达到标准后制砖利用。压滤水进入三级沉淀池处理，出水回用于生产，剩余尾水达标排放。

图1 河道底泥处理工艺流程

3 运行效果分析

3.1 底泥脱水及固废处理

叶春梅等[11]利用高效重金属稳定化材料与硅酸盐水泥配制复配材料，用于固化/稳定化重金属污染底泥。黄文海等[12]考察了典型无机絮凝剂（PAC）和有机高分子絮凝剂（PAM）对清淤底泥脱水性能的改善作用，表明各种絮凝剂均可通过增加底泥絮凝颗粒粒径和降低底泥表面电荷而有效改善底泥的脱水性能。本工程泥浆在进行板框压滤脱水前，加入一定剂量的絮凝剂和助凝剂加速脱水。泥浆池中的泥浆由绞吸船抽至调质池内，由自动加药装置将淤泥脱水药剂聚丙酰胺（PAM）和聚合氯化铝（PAC）添加至调质池内，充分搅拌混合后泵送至板框压滤机。PAM 药剂投入量为20 kg/泥饼10m3，每天 1440m3泥饼，共计2.9t/d。PAC 药剂投入量为200kg /泥 饼10m3，每 天1440 m3泥饼，共计28.8 t/d。

絮凝浓缩调节后的泥浆抽送至板框压滤机内，板框压滤机通过施加压力，使滤液在压力下通过滤布、沿沟槽与孔道排出滤机，实现脱水，淤泥脱水后含水率40%左右。本工程单套板框压滤机泥饼产能约为240 m3/d，共有6 套板框压滤设备投入使用，产能1440m3/d，泥饼重量1872t/d，其它固废筛分垃圾9.3t/d，定期交环卫部门清运处理；筛分细砂14.4t/d，定期运至在建工程河道填筑利用。

3.2 泥饼检测结果

在底泥厂压滤车间采集样品，检测结果如表3 所示，可知各项指标均在《城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质》（GB/T 25031-2010）限值范围内，泥饼作为制砖原料，送本工程协议的建筑材料厂，可实现安全化、资源化利用。

表3 泥饼检测结果（单位：mg/kg）

3.3 尾水处理及排放

底泥处理过程水平衡如图2 所示。尾水自流入尾水处理池，经三级沉淀处理后回用于生产。

图2 水平衡图

尾水排放量为277t/d，水质情况见表4。淤泥经筛分、加药和压滤处理后，有机质、重金属等污染物基本固化在泥饼中，压滤液污染物浓度较低。由表4 中数据可见水质指标满足广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二时段三级标准和当地污水处理厂设计进水标准。尾水就近排入市政污水管网，进入城镇污水处理厂进行处理。

表4 尾水主要污染物排放情况 （单位：mg/L）

4 成本经济分析

本工程费用包含生态清淤费用、底泥运输费用、底泥处理厂建设分摊费用、底泥脱水及处置费用、措施费等，底泥总量107055m3，总工程费用4980.9 万元，经测算综合单价约465 元/m3，相比底泥原位治理250 元/m3[1]处理成本相对较高，但清淤能彻底消除河涌内源污染，运输过程五联单全封闭管理，底泥集中在底泥处理厂处理，能有效控制二次污染，是一种安全有效的处置方式，环境效应好。

5 建议

河涌清淤设计阶段应合理规划清淤范围和清淤深度，本工程根据河涌底泥情况清淤深度0.5～0.9 m，清淤工程量107055 m3；采取的生态清淤方式分为干法清淤和湿法清淤，具体为挖掘式干法，生态智能绞吸和水力冲挖，黑臭水体整治产生大量清淤底泥，处理方法因城、因地而宜，原位治理和异位处理是2 种主要途径；采取生态清淤、淤泥脱水、泥饼制砖利用的异位处理方式，底泥处理厂平均淤泥处理量1800m3/d，产出含水率40%的泥饼1872t/d。泥饼经检测，重金属、矿物油、挥发酚、总氰化物等指标浓度满足GB/T 25031-2010 限值要求，送本工程协议的建筑材料厂利用；压滤尾水经检测出水水质满足DB44/26-2001 第二时段三级标准和当地污水处理厂设计进水标准，排入市政管网由城镇污水处理厂进一步处理。

结语

综合而言，河湖淤泥的研究和工程实例较多，需要摸清底数，合理制定清淤方案，判定淤泥固废属性，属于危险废物的按照国家危险废物名录进行管理，属于一般工业固体废物的，参考城镇污水处理厂污泥处置方式，如园林绿化、土地改良、制砖、路基用土、海绵城市设施用土等资源化利用。