疏浚淤泥处置利用技术研究综述

2010-02-13骆勇军周益安尹吉国

浙江水利科技 2010年3期

骆勇军,周益安,尹吉国

(1.浙江广川工程咨询有限公司,浙江杭州 310020;2.杭州市南排工程建设管理处,浙江杭州 310016;3.浙江省水利河口研究院,浙江杭州 310020)

疏浚淤泥一般具有含水率高、强度低、含有有毒化学物质以及病原生物等特性,使其存在以下3种不利点:①疏浚淤泥在运输过程中易洒落,干燥后则易形成扬尘;②在堆放地易产生难闻气味,污染空气;③在降水作用下又易产生泥浆液,被雨水冲入地表水中,形成二次污染,因此有必要探索有效的淤泥处置利用技术,解决这一难题。

一些发达国家以商业化方式对淤泥进行有效处理和利用。英国、荷兰、法国、瑞典和澳大利亚等国家,早在20世纪80年代末就开始利用淤泥为主要原料,制造高效净化燃料,其热值比普通煤高出30%,而且燃烧过程中不会排出有害气体;德国目前已有5家淤泥收集、处理工厂,每年处理淤泥300万t;在日本,淤泥已被用来生产各类建筑材料,以淤泥为主要原料制成的砖块透气性好,重量轻,容易制出不同的色彩,很适宜用于建筑物的装饰,已成为国际市场的畅销产品。

在我国,由于经费和技术上的原因,目前淤泥尚无稳定而合理的出路,总的状况还是以农肥的形式用于农业以及填埋处理。

1 问题的由来

近年来,浙江水利进行了万里清水河道及大量的围涂造地工程,随之产生了大量的疏浚淤泥,同时近几年围垦造地工程出现了缺少大量石方的问题,为之解决淤泥弃置和通过技术用疏浚淤泥代石方筑堤来缓解围垦工程对石方的需求,同时更好地解决河道整治和围垦造地等工程中遇到的矛盾。

2 淤泥资源化处理技术研究现状

对于疏浚淤泥,传统的处置方法主要是土地填埋或深海抛置,由于需占用大量耕地,填埋场方案已不多用。目前常用的深海抛置因为运输费用较高,而且城市河道淤泥含一定的有害物质组分,会对海洋环境造成一定的危害,海事部门已限制其排放。因此,河道淤泥处置应以减量化及资源化为方向进行。

淤泥处理重点主要是降低含水率和提高强度。国际上处理疏浚淤泥的传统方法有脱水、烧结、固化等3种。前2种适用于小批量、高含水率淤泥的处理,且造价高,烧结法对于含砂量过高的淤泥不适用。经济且适用于处理大量疏浚淤泥的方法是固化处理法。另外在对淤泥进行资源化处理之前,还要对淤泥采取无害化处理措施,减少和去除淤泥中的有毒有害物质[1-3].。

2.1 疏浚淤泥无害化处理技术

由于城市工业废水的排放,使得淤泥中大多含有毒性较大的重金属元素,降低或去除淤泥中的超标重金属元素成为有效处置和利用淤泥的关键[4].。

从当前的文献报道来看,去除淤泥中重金属的研究主要集中在以下几个方面:①利用微生物方法降低淤泥中的重金属含量;②通过化学方法去除淤泥中的重金属;③利用植物的修复作用降低淤泥中的重金属含量。

2.2 疏浚淤泥固化技术

淤泥固化技术就是向淤泥中添加固化材料,通过搅拌混合、养护,使淤泥、水、固化材料之间发生一系列的水解和水化反应,使得强度低的淤泥变成具有良好工程材料特性的固化土。固化处理后的淤泥可广泛用于填海造地、筑堤或堤防加固工程,同时也可在市政工程、道路工程中作为填方材料使用[5].。

淤泥固化处理技术的优点:①适用于大量、大规模的疏浚淤泥处理,可以广泛地用于填海等大型工程;②施工简便灵活,同时由于具有快硬性,可以缩短填土施工工期;③可以根据固化疏浚淤泥的用途设计配方,一次处理使其满足工程对强度、变形和渗透性的要求;④固化反应后所产生的包裹着淤泥颗粒的凝结硬化壳,可有效降低疏浚淤泥中污染物质的活性,从而起到一定的“减污”作用;⑤若采用工业废料粉煤灰、废石膏等作为辅助固化材料,则可进一步降低工程造价,同时也消纳了粉煤灰、废石膏等工业废料,能够产生较好的环境效益。淤泥固化处理技术的缺点是前期设备投入较大、成本较高、不适合小规模的填筑工程。这主要取决于2个关键问题:一是大型的固化处理设备;二是合理、经济有效的固化材料配方。

2.3 疏浚淤泥轻量化技术

将淤泥、固化材料、轻质材料和水在搅拌机械中进行搅拌混合后,制出具有高附加值的新型轻质土工材料—轻质混合土。其中,固化材料的作用是通过固化反应来提高疏浚淤泥的强度,固化材料一般为水泥,也可以加入粉煤灰、废石膏等,组合复合型固化材料;轻质材料是在淤泥固化改良的同时加入低密度材料,起到减轻重量的作用[6-7].。

淤泥轻量化处理技术的优点:①适用于大量、大规模的疏浚淤泥处理;②具有快硬性,可缩短填土施工工期;③轻质、高强,可根据具体工程需要,决定填土材料的密度、强度、压缩模量;④具有流动性,利于圆形管道和不规则洞穴的密实回填;⑤自立性好,几乎不产生侧向土压力;⑥可利用废弃泡沫塑料、粉煤灰、废石膏等废弃物,兼顾环境问题;⑦密度较低,可有效降低地基中的附加应力,作为一种新型的软基处理技术,可广泛地应用于软弱地基处理中。缺点也同样是前期设备投入较大、成本较高、不适合小规模的填筑工程。

3 国内主要淤泥处置研究技术

3.1 污泥固化/稳定化处理技术

通过提高污泥的强度、降低透水性来改变污泥物理性质的过程—固化改善理化性质,构建内封闭系统从而稳定污染物的过程—稳定化针对污水厂脱水污泥,通过添加特殊的固化/稳定化材料对污泥进行改性,使污泥的物理性质、化学性质趋于稳定的方法—固化/稳定化。优缺点:①将污泥转化为可利用的土资源—回填土、绿化土、工程土、填海土;②技术安全性高、处置费低、适应性广。

应用案例有:①深圳福永污泥固化/稳定化处理工程(目前处理能力80 t/d,已经完成300 t/d工程设计,设备投入150万元,运行成本150～160元/t);②苏州甪直污泥固化/稳定化处理工程 (设备成本50万元,运行成本 150元/t,已经完成150 t/d处理工程可研报告);③浙江海宁污泥固化/稳定化处理工程(污泥来源:制革工业废水,处理规模:100 t/d,设备投资200万元,运行成本140～160元/t)。

3.2 河湖污染底泥的处理与资源化利用技术

固化处理是在淤泥中添加固化材料,利用固化材料和淤泥之间发生的一系列物理、化学作用,降低淤泥含水率,并使存在于其中的有机物、重金属封闭于土颗粒中,同时固化后的淤泥透水系数很小,使得有害物质很难再次淋滤和溶出而形成二次污染。优缺点:①可以根据不同淤泥的性质和不同用途的要求,设计不同的配方方案,使固化的淤泥满足不同的要求;②将已成为有害废物的废弃淤泥经过处理变为有用的资源,符合循环经济的发展要求;③固化材料中可以采用部分工业废料,在以废治废方面是一个创新;④固化技术对环境的影响小,符合可持续发展和保护环境的要求。

应用案例:广州南沙河口淤泥固化筑堤示范工程、无锡五里湖湖泊疏浚土固化筑堤示范工程 (国家863项目)、无锡贡湖淤泥堆场等。

3.3 热解床技术

热解床技术是底泥无害化、资源化最具有发展前景的技术。通过该技术可实现底泥的热值利用和焚烧发电。此技术在1999年和2000年分别通过了由国家环境保护总局、吉林省科委组织鉴定的科学技术成果基础上研发的。该技术可提高污泥的脱水性能和沉降性能,使处理后底泥含水率达20%～30%,可直接用于焚烧、制造建材和RDF燃料;同时经过处理后的底泥有机质含量大幅度提高,并完全杀死微生物和寄生虫卵,达到有机肥质量标准。该技术具有成套相关技术,经济效益显著,可彻底实现河涌底泥无害化和资源化。