东莞市河道淤泥处置方案Word格式.docx

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水体底泥污染，是世界范围内的一个环境问题。

底泥的污染归根结底是对水体的污染和底栖生物的危害。

目前，河道底泥处置的难点是如何处置从河道内挖出的淤泥，清淤会产生大量的淤泥，淤泥能否妥善处理是整个清淤工作的前提条件。

1.4河道淤泥中主要污染物

研究表明，河道底泥污染物的种类而言，主要有以下4个方面

1、重金属，包括Mn、Pb、Cd、Zn、Hg、Cr、Cu、Zn等。

重金属通过吸附、络合、沉淀等作用而沉积到底泥中，同时与水相保持一定的动态平衡。

当环境条件发生变化时，重金属极易再次进入水体，成为二次污染源。

2、营养元素。

经各种途径进入水体的N，P等营养元素，相当一部分沉积到底泥中。

水生植物的生长会吸收部分营养成分，但大部分仍与水体保持动态平衡。

当水体污染源得到一定控制后，N、P则可能主要来自底泥的释放，严重时可造成水体富营养化。

3、难降解有机物。

聚芳香碳氢化合物（PAH）、聚氯联苯化合物（PCBs）等有机物，由于疏水性强、难降解，在底泥中大量积累。

通过生物富集作用，有毒有机物可以在生物体内达到较高的水平，从而产生较强的毒害作用，通过食物链还可能危害到人类。

4、持久性有毒污染物（PTS）。

底泥中的PTS类污染物能够通过生物富集作用在生物体内达到较高的浓度，从而对生物体产生较强的毒害作用。

这些污染物还能够通过水一泥界面的迁移转化作用重新进入水体，并通过复杂的污染生态化学过程，即在气一水一生物～底泥等多介质环境体系中的迁移、转化和暴露，在人和动物体内大量累积，影响人和动物的生殖系统健康，从而对人类未来的生存发展构成严重威胁。

1.5东莞市重污染水体清淤的必要性

随着东莞市截污管网及污水处理厂的建设完成，东莞市河道水体黑臭现象有所改善，但河道水质仍然为劣Ⅴ类水体，截流后河涌中存留大量的污染物必须清除，只有根本上彻底清除河涌淤积的底泥，才能保证水体恢复其生态功能，否则将影响重建后的生态系统，底泥所释放的污染物影响水体修复的最终效果，河水无法变清，河道随着底泥污染物的释放而再次变黑变臭。

（1）东莞市水体尽快清淤是东莞市污水截流后重建水体生态系统先决条件；

（2）东莞市水体尽快清淤是保证东莞市水体修复效果的必需；

（3）东莞市水体尽快修复是东莞构建和谐社会的必需；

（4）东莞市水体尽快修复是东莞市水环境可持续发展的必需。

第二章河道清淤

2.1河道清淤的目的

随着东莞城市规模的日益扩大和工业的快速发展，东莞各个镇区的内河涌河水污染严重，备用水库也不同程度的受到的污染，而且底泥也受到了严重的污染，日益成为严重的问题。

受污染的底泥中含有重金属、生活垃圾、有机质分解物等等，即使在东莞市截污管网建成后，污染源得到控制的情况下，河道淤泥仍然可对河流及水库产生二次污染，内河涌略微改善的黑臭现象死灰复燃；

备用水库严重时水体富营养化。

因此，对底泥的治理显得尤为重要。

2.2清淤目标

河道清淤工程，采用现代化机械和技术清除河底的污泥，疏浚河道，消除底泥污染。

2.3清淤原则

（1）彻底整治、突出重点的原则

东莞市河道由于多年来的长期污染，河床底部沉积了大量的垃圾、淤泥等污染物，这些污染物将长期影响河道水质，所以对河道进行彻底清淤，是后期水体修复能否达到预期目标的关键。

只有成功的实施淤泥清理，才能使东莞河流及水库成为生态河，充分展现东莞的地域水文化，充分体现出社会、环境、经济效益。

（2）环保清淤的原则

清淤过程中，不给周围环境造成影响是清淤过程的一项重要工作，所以必须做好清淤过程中的保洁工作和淤泥运输过程中的防渗防漏工作，做到文明清淤，不影响沿岸居民的生活。

（3）淤泥四化原则

清淤原则为：

减量化、无害化、稳定化、资源化。

2.4清淤技术简介

（1）绞吸挖泥船清淤

挖泥船清淤主要是利用装有绞刀、耙头、吸头、抓斗等设备的挖泥船。

是一种具备破土、挖掘、提升、输送等功能的清淤工具。

目前国内河道与湖泊清淤多选用装有绞刀的绞吸挖泥船。

图2-1绞吸挖泥船

（2）气力泵清淤

气力泵清淤是以压缩空气为动力的清淤设备。

主要组成为泵体、压缩空气分配器、空气压缩机。

气力泵清淤的特点在于：

机械磨损小、维修方便、排泥浓度高，可以结合抽水灌溉排沙，较挖泥船清淤经济，造价运行费用低等优点。

其适用于水深较大水域。

图2-2气力泵清淤

（3）不排水机械清淤

主要采用水陆两用挖掘机开挖，将清理出来的河道污染底泥装载到驳船上，用拖轮带动驳船经水路运至堆泥场临时码头，在码头上用改装的抓斗挖泥机把驳船中的淤泥再挖装到自卸汽车上，由自卸汽车转运到堆泥场。

图2-3不排水机械清淤工艺流程图

图2-4水陆两用抓斗装驳作业

（4）水力冲挖式清淤法

水力冲挖式清淤法主要是针对水量不大的河道，清淤时首先对河道进行截流，然后排水，将清淤河道积水基本排干，然后采用搅吸设备进行搅拌、抽排清淤，同时由工人使用高压水枪在搅吸设备旁边予以辅助。

水力冲挖式清淤的优点在于淤泥的挖掘和输送一次性完成，清淤效率高，操作简便，管道输送距离可达千米之外，避免了淤泥运输途中的二次污染问题，另外搅吸泥设备的体积小，运输、拆装都也都很方便。

图2-5搅吸式清淤

2.5东莞市河道清淤方法选择

东莞市河涌遍布各个镇区，由于东莞经济的高速发展，环境保护投入和环境保护设施严重不足，导致河涌除了雨季行洪功能，旱季更成为了各个镇区的纳污河，黑臭现象严重，河道淤积了大量的淤泥，淤泥成分复杂，不仅含有大量的生活垃圾，底泥的重金属含量严重超标。

针对东莞市河道的特点，清淤采用应地至宜的原则，根据河道特点大致分为内河涌类以及水库类。

（1）内河涌清淤

河道特点：

河道的平均宽度窄，河道较短，河道的水位较浅；

河道功能：

在雨季时主要功能为防洪排涝，在旱季时主要是接纳镇区内的污水。

清淤方式选择：

针对该类河道的特点，由于水位较浅，并且该类河道贯穿各个镇区，早期镇区缺乏合理规划，临时简陋建筑沿河而建，大量的生活生产垃圾随意扔弃至河涌中，挖泥船无法进行操作；

同时，清淤工程中，由于淤泥大多数处于流动状态，运输过程中易造成洒漏，考虑工程实施时避免对河岸环境的破坏，在清淤的同时能够保持两岸景观，避免运输带来的二次污染，降低长跟离运输的成本。

综合考虑可采用搅吸式清淤法进行清淤。

主要设备组成：

水力冲挖机组、泥浆泵、抽水泵、输泥管、输水管。

输泥方案：

软管输泥在水面安排可移动输泥软管和接力泵，泥浆泵抽吸出的淤泥直接由输泥软管排放到河道下游的堆泥场。

（2）水库清淤

特点：

河道宽，水位深。

功能：

饮用水源及雨季行洪。

针对水库的特点，由于水库的底泥主要为洪水行洪、泄洪时产生的淤积，以及水土的流失。

且河道的大面积和连续性，清淤方案宜采用水下作业法，清淤可全年进行，设备利用率高，不必抽干水体，节省电能。

根据水库特点，建议采用适合在自推进绞吸式挖泥船。

船体、集控操作室、柴油动力机组、星形轮驱动自推进系统、液压传动耙吸头及泥浆泵系统。

软管输泥在水面安排可移动输泥软管和接力泵，清淤船抽吸出的淤泥直接由输泥软管排放到河道下游的堆泥场。

第三章淤泥处置及资源化利用

3.1国内外底泥的处理与处置方法

河道底泥的污染归根结蒂是对水体的污染和底栖生物的危害。

如果能消除其对水体和底栖生物的作用，则能有效降低污染底泥的环境响。

因而，底泥污染的控制既可采用固定的方法阻止污染物在生态系统中的迁移，也可采用各种处理方法降低或消除污染物的毒性，以减小其危害。

目前，底泥处置方式主要有原位处置和异位处置两种。

3.1.1原位处置技术

原位处理是底泥不疏浚而直接采用物理化学或生物的方法减少受污染底泥的容积，减少污染物的量或降低污染物的溶解度、毒性或迁移性，并减少污染物的释放控制和修复技术。

目前，原位处理技术主要有底泥氧化技术、覆盖技术、上覆水充氧技术、原位生物修复技术等。

1、底泥氧化技术

底泥氧化技术是将氧化药剂注入底泥内部。

氧化其中有机物并脱氮，将亚铁转化为三价铁（氢氧化铁），使磷与氢氧化物紧密结合起来，从而达到控制内源性磷的目的。

底泥氧化技术被视为是一种代替铝盐的钝化处理技术，它同铝盐的钝化技术相比较，有不容易影响水体生物、氧化技术效果更加长久的优点。

常用的药剂包括硝酸钙、氯化铁和石灰。

底泥氧化适用于铁氧化还原控制内源性磷的情况。

不适于底泥高pH和高温度控制内源性磷的情况。

2、原位覆盖技术

原位覆盖是将粗沙、土壤甚至未污染底泥等均匀沉压在污染底泥的上部，以有效地限制污染底泥对上覆水体影响的技术。

原位覆盖主要是将污染沉积物与底栖生物，用物理性的方法分开并固定污染沉积物，防止其再悬浮或迁移；

降低污染物向水中的扩散通量。

但在覆盖的同时也降低了水深或湖泊的库容，对底栖生态系统有较大影响。

目前覆盖法在日本Kihumu湖和Akanci湾、美国华盛Sipmson--Tacoma海滨、加拿大安大略省Hamilton港等近海、河口等地已成功使用。

3.1.2上覆水充氧技术

原位上覆水充氧技术就是对水体充氧，使水体保持一定的溶解氧，阻止或抑制底泥释放污染及对上覆水体的影响。

目前，国内外治理河湖污染的增氧措施主要有液态氧经多孔橡胶管向水底增氧；

旋桨负压吸氧并随水射入水体；

喷射引氧与振荡射流扩散相结合的充氧技术。

MasanobuIshikawa等人用数学模型的方式验证了磷酸的释放量同上覆水中的溶解氧水平呈线性递减关系。

向水体底部充氧可以使水体中的硫化物转化为无毒的硫酸根，水的颜色变清，臭味消失；

使近表层沉积物中的部分有机物可以转化为简单的、无害的、小分子的无机物，可改善水底生物的栖息环境，提高鱼虾等水生动物供氧水平。

清华大学深圳研究生院张锡辉教授等人通过对东莞受污染河流的小型实验结果表明，水体充氧能够有效消除受污染河流黑臭现象，处理后水的色度可以达到10倍左右，典型嗅味物质土臭素和MIB的浓度大幅度下降。

河流底泥能够得到原位钝化，处于稳定状态，能够有效控制底泥污染对河流的不利影响。

3.1.3、原位生物修复技术

生物修复是利用生物体，主要是微生物来降解环境污染物，消除或降低其毒性的过程。

它是传统的生物处理方法的延伸，其新颖之处在于它治理的对象是较大面积的污染。

生物修复主要是利用生物的自然净化能力或者强化生物体的某些特定作用来把环境中的污染物的浓度降低到安全范围以下

3.1.4异位处置技术

东莞河道由于长期污染，底泥污染严重，原位处置不能满足治理的需要，底泥必须进行清淤，即将底泥清除河道后再进行处置的方法。

清淤后底泥的处理则是环境保护的一个难题。

清淤底泥以其量大、污染物成分复杂、含水率高而处理困难。

目前，对河道或湖库清淤产生的淤泥传统的污泥处理处置方法主要是填埋或深海抛置。

由于这种污泥含水率高，不仅运输困难，填埋作业也难以实施，而且还需占用大量耕地，因此这些技术已不多用。

目前常用的深海抛置因为运输费用高，会对海洋环境造成污染，环境法律已不允许。

3.2淤泥资源化利用

随着人们对河道清淤物质的更全面深入的研究和认识，认为底泥物质也是一种可利用的资源。

清淤底泥的资源化利用应遵循减量化、无害化、稳定化、可靠化的原则。

淤泥的资源化研究，必须对底泥的各种性能进行系统和详细的研究，比如污染状况、地点的选择、技术可行性、产品的环境可接受性、成本和效益以及法律法规的限制指标等。

根据底泥的来源、成分特征，以及当地经济、技术条件，因地制宜的选用底泥资源化的途径。

对河道底泥成分和污染程度的相关性进行研究，以确保在资源化过程中取得最优配方。

底泥的资源化应采取治理与开发相结合，集中利用与分散利用相结合，长远利益与近期利益相结合的原则，充分利用土地及底泥的资源价值。

3.3淤泥固化技术

对于淤泥的各类资源化方法中，近年来采用胶凝材料固化的方法在国内外已得到广泛的应用。

通过化学药剂的固处理，会使淤泥高含水率，低强度的特性得以有效改善，固化产物可作为土工回填材料代替砂石和粘土在工作建设、筑堤或堤防加以及道路工程中使用。

东莞河道清淤过程中将会产生大量的淤泥。

淤泥的去路问题成为首要问题。

通过对国内外目前对淤泥的处理技术，淤泥固化技术不仅能将淤泥无害化，减量化，同时固化后的固化产物还能资源化利用，变废为宝，减少土地占用，产生一定的经济效应。

3.4固化剂选择

近年来，国内外针对河道清淤工程，研制出各类的淤泥固化剂，市场上出现的生产商众多，销售的固化剂种类也十分繁多，其中也混有不少伪劣产品。

因此选择优良可靠的固化剂对于东莞的河道淤泥的资源化利用至关重要。

对于固化剂市场应用选择的基本要求是：

（1）固化产物的化学性能指标优良，化学性质稳定，不能二次分解或潮解；

（2）固化产物应具有良好的力学性质，能够满足建筑材料利用的技术要求。

这些指标包括：

抗压强度，抗剪强度、内摩擦角等等。

（3）固化产物应具有优良的环保指标，不能产生二次污染，污染物应有尽可能低的浸出率，对于重金属和有机物的浸出率指标或有机物的挥发性必需满足环保要求。

对于污泥处理要求应遵循减量化、无害化、稳定化、资源化的原则。

针对清淤淤泥的特点，基于废物零排放理念，研发的AIK-P型固化剂解决了含有有机物质较高的清淤底泥的缩水和固化难题，在淤泥中掺胶凝材料，经快速固化后使原有污泥高含水率，低强度的质性质得以改善，固化产物可作为填方材料代替砂石或土料用于筑堤、堤坝加固工程或道路工程，还可以作为绿化种植土使用。

由于这种技术污泥固化周期短，处理成本低，目前已成为河道污泥处理处置最有竞争力的技术。

这种技术成功地系统化地解决了污泥收集、脱水、运输、堆放、资源化利用全过程问题，也有效地解决了污泥占地面积大，堆放过程臭味严重的环境问题，因此污泥固化技术倍受市场青睐。

3.5、固化原理

固化剂是通过主材料和副材料配成的化学制剂。

当固化剂与淤泥发生化学反应时，会使淤泥的解构组织发生变化，将泥水分离。

由于淤泥本身结构的变化，使得经过处理后的淤泥不会被再重新转变成泥水状态。

当固化剂掺入污泥中时，固化剂还会与淤泥中的水份反应生成针状的结晶物（主要成份是钙矾石）存在于土颗粒结构空隙中，并迅速产生絮凝物沉淀，从而使高含水率的污泥快速实现水与固体颗粒物的分离和沉积。

固化产物的电镜扫描及XRD图像见3.1。

从电镜扫描图像中可知：

钙矾石呈针状结构存在于污泥产物中，而且其中有硅酸盐网状组织。

AIK-P型固化剂的固化过程采用了“孔穴”技术，从而使污泥中游离水从固化物中可以迅速流出，缩短固化时间，减少固化物含水率，提高固化物的力学性能。

图3.1、固化产物的电镜扫描及XRD图像.

3.6固化剂特点

AIK-P型固化剂的特点概括如下：

①、无毒无害、无挥发性、无腐蚀性、无爆炸性、无放射性；

②、运输、贮存方便；

③、溶于水、投加使用方便；

④、固化速度快。

在低量污泥添加固化剂搅拌均匀后，养护１～６天的时间，即可达到填埋要求的强度和含水率。

而且还可通过对添加量的控制控制固化时间及成本，在2%低量添加后固化20天可满足150kPa的抗压强度要求。

⑤、淤泥固化后，有毒重金属离子被结合于晶间或被包裹。

形成的固化物除了具有较高的强度外，还有较好的水浸稳定性和化学稳定性。

固化产物的二次浸出率低，臭味小，可有效防止有害物质的析出，防止对环境造成二次污染。

⑥、形成的固化产物具有良好的土力学性质，便于作为建材或耕植土使用；

⑺、固化过程中产生的浸出液水质指标可满足地表Ⅳ类水体标准；

⑻、投加量小、价格低廉，已国产化，经济性好。

通常固化剂的投加量与要处理污泥的质量比为1：

100或2：

100即可达到很好的固化处理河道污泥的效果，处理成本30-50元/吨

3.7、固化产物的性能指标

使用的固化剂须满足表3.1及3.2种的各项指标，才能保证淤泥资源化利用的可靠性，所以建议采用水稳性能好，季节强度足够，技术可靠的成熟产品。

另外，东莞的旱季河道施工期较短，可用于固化的场所面积有限，固化周期不宜过长，因此固化剂投加量不宜过大，否则会增加处理成本。

根据东莞河道淤泥特性，考虑到固化后产物的处置方式已及使用要求，选择合适的固化剂十分关键。

固化产物应达到如下技术指标：

1、鉴于固化产物用作堤岸填筑材料，固化后的淤泥则需要具有较高的抗压、抗剪强度；

具有良好的抗渗性能；

并且需要具有良好的耐水性能。

其土力学指标应达到表3.1中的要求。

表3.1固化物性能参数表

项目

参数

抗剪强度

内摩擦角φ>

30°

压缩系数

α1-2<

0.1MPa-1

渗透系数

k<

10-4cm/s

早期强度

f>

100KPa

地基承载力特征值

fak>

150KPa

固化时间（天）

≤20

投加量（%）

≤5

减容比

≥2

2、为保证固化过程排出的废水不污染地表水体，其质量标准按GB3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类水执行，应低于或等于表3.2中所示。

表3.2淤泥固化过程中产生的废水浓度指标

浸出液浓度（mg/L）

悬浮物指标SS

锌（以总锌计）

≤2.0

铜（以总铜计）

≤1.0

砷（以总砷计）

≤0.1

汞（以总汞计）

≤0.001

镉（以总镉计）

六价络

铅（总铅计）

无机氟化物（以F计）

≤1.5

其它标准：

化学需氧量（COD≤40）、五日生化需氧量（BOD5≤10）、氨氮（NH3≤2.0）、总磷（P≤0.4）等若不达标，应将过滤水接入污水管网，经污水处理厂生化处理后达标排放。

3、固化物的化学稳定性、生物稳定性是衡量固化剂效能的主要指标。

东莞市河道淤泥经固化后的固化物，按照GB5086.1检测浸出液毒性。

固化产物的取样按照国标HJ/T20和CJ/T3039进行

固化过程中的浸出液有害成分浓度的测定按照GB/T15555.1~10和GN8978进行。

3.8、固化产物资源化利用的应用领域

固化产物可用于：

（1）、河道、堤坝、建筑用土；

（2）、低洼路段的填方用土或地道路路基用土；

（3）、可烧制成道路用砖，作为建筑材料使用；

（4）、还可用作绿化、种植的耕植土；

固化产物已应用领域见图3.2。

图3.2、固化产物已应用领域

3.9、淤泥固化工艺技术及设备

（1）、固化工艺过程

淤泥固化过程是先将待固化淤泥按照工艺配比，分别经淤泥喂料机和淤泥电子秤均匀送入搅拌装置内。

所需固化剂由粉料仓经闸门、螺旋自动给料机，到达螺旋电子秤，螺旋电子秤按照重量设定值，自动连续称量并输送到搅拌装置进料口。

进入搅拌机的淤泥在机内经相互反转的两根搅拌轴上双道螺旋浆片的搅拌下，受到浆片周向、径向、轴向力的作用，使物料一边相互产生挤压、摩擦、剪切、对流从而进行剧烈地拌和，向出料口推移。

当物料到机内的出料口时，淤泥与固化剂已得到相互均匀地拌和。

此后，均匀的物料由出料口到成品皮带机，经成品皮带机输送到储料仓内。

等运料车开启储料仓门装车后运往施工现场。

淤泥固化工艺流程见图3.3。

该套设备采用了计算机控制系统，实现了固化剂与淤泥的自动配比，具有计量准确、可靠性好、搅拌均匀、操作方便、生产效率高、故障率低等优点，而且拆装方便，可以满足工程的技术需要。

由于各部分为紧凑型结构从而减少物料泄漏，减少了二次污染比较清洁环保。

（2）、固化系统主要设备

①粉料供给计量系统——防膨螺旋自动喂料机、螺旋电子秤；

②供泥系统——储泥池、淤泥螺旋喂料机、气动执行器、污泥螺旋电子秤；

③搅拌装置——搅拌机、电机减速机；

④储料、送料装置——成品皮带机、储料仓；

⑤控制系统——（变频）控制柜、PLC控制器、配电盘；

图3.3淤泥固化工艺流程

第四章效益分析

4.1经济效益分析

东莞河道清淤的过程中产生近百万立方的淤泥，淤泥经过固化处理后的固化产物资源化利用将产生巨大的经济效益。

1、河道、堤坝、建筑用土

淤泥固化产物可作为河道、堤坝、建筑用土，河道清出的淤泥经过固化剂固化后，在就近的固化场地养护后，可就近利用到河道或者水库的整治用土，无需外运土方，固化后的淤泥不仅可无害化处理，同时为河道整治节省大量的土方费用。

2、烧制成道路用砖，作为建筑材料使用

淤泥固化产物制备底道路用砖具有良好的经济效益。

生产底泥道路砖的主要原料为河道底泥固化后的产物，同普通粘土陶粒生产相比，省去了大量的原料购买费用，节省了大量的粘土资源，可降低道路砖的生产成本。

制备底泥道路砖增加的主要成本包括固化产物的运输和预处理费用。

清淤后的底泥经固化后堆放，使其自然干燥。

这样，就需要从底泥堆放厂将底泥运输到陶粒生产厂，运输费视两者的距离而定。

底泥的