王珂

摘要：近年来，全国各地对黑臭水体进行了大規模的处理和处理，大量清淤产生的沉积物未经有效处理就作为矿渣、土壤或建筑垃圾运输储存，严重危害了生态环境。采用污泥脱水固化技术对污泥进行处理，形成高强度结构和土壤，可用作路基填料、透水砖、河湖护岸和生态混凝土。该技术是一种生态安全、无二次污染的污泥处置技术，实现了污泥的就地处置和资源化利用，具有良好的社会效益和经济效益。

关键词：河道;清淤方法;淤泥固化技术;城市黑臭水体治理

城市黑臭水体是人们普遍反映出来的一个严重的水环境问题，它不仅破坏了城市人居环境，而且严重影响了城市形象。然而，现有的排水基础设施不能满足污水收集、运输和处置的要求，导致大量的污水未经处理直接排入天然水体，使其呈现出“黑臭”甚至“重黑臭”的状态。在政策的推动下，大规模地在全国各地开展黑臭水、综合治理工作。沉积物清淤是消除黑臭水体内部污染最有效的工程手段之一。然而，在我国黑臭水处理工程实践中，大量疏浚底泥被随机运输和储存，甚至被遗弃在鱼塘或农田中，对生态环境造成了危害。随着黑臭水体的改善，污泥产量逐年增加，但处置能力停滞不前，环境承受压力急剧上升。因此，合理选择污泥处理处置技术，可以减少土地资源的二次污染和浪费，对促进社会经济发展具有重要意义。

1.黑臭水体形成的原因

城市水体中发生黑臭的主要原因有三：（1）水中氧的消耗：当大量外源性有机物进入城市水体时，由于有机物的分解，水中溶解氧迅速消耗。当溶解氧降至低水平时，大量有机物会在厌氧菌的作用下进一步分解，产生硫化氢、胺、氨等难闻气味。（2）内源性污染：当水体、污染物、污染物通过沉积或吸附沉积物中的颗粒物在厌氧条件下积累时，沉积物产生甲烷、硫化氢和其他不溶于水气的物质，此外，大量的营养物质可导致河中藻类过度繁殖，这些藻类死后可分解和矿化，形成耗氧有机物和氨氮。（3）水温停滞和上升的影响：水体生态功能丧失，流动性经常降低或完全消失，直接导致水体复氧能力下降，局部水域或水层严重缺氧，形成适合蓝藻快速繁殖的水动力条件，增加水藻风险，导致水质恶化。此外，水温的升高会加速微生物和藻类残留物对有机物和氨氮的分解，加速溶解氧的消耗，使黑臭水质恶化。

2.淤泥固化处理技术

河道疏浚会产生大量淤泥。粉土一般含水量高，强度低。部分淤泥可能含有有毒有害物质，对周围水环境造成二次污染。因此，有必要妥善处置沉沙后产生的淤泥。根据固体废弃物处理“减量化、无害化、资源化”的原则，尽可能考虑对淤泥资源的利用。从广义上讲，只要废弃污泥可以再利用，所采用的方法属于资源化利用。例如，采用污泥固化、干燥、土壤等方法都是污泥回收利用技术。软土固化技术是利用固化剂对软土体进行现场固化，使土体达到一定强度或其他要求，使土体能够现场使用或满足地基要求的一种方法。近年来，黑臭水处理的研究主要集中在改善水净化、净化能力和生态多样性方面。但是，烧结过程消耗大量能源，对大气造成二次污染，需要设置烧结设备，以增加工程总投资。

2.1物理处理方法

物理处理方法是通过蒸发、渗透和自然沉降、人工机械强化等物理措施降低污泥含水量，去除污泥中的多余自由水，如场地排水、低真空预压、热处理、现浇处理和机械加固等传统的干强化和人工强化措施都是通过物理原理进行的。实践表明，物理处理方法不能去除污染物，对于高污染的疏浚污泥，还需要进一步的物理、脱水和固化处理，以防止二次污染。

2.2化学处理方法

化学固化是将固化物加入污泥中，通过化学反应形成稳定的固化物的过程。固化产物强度高，透水性低，能封闭重金属污染物，最大限度地控制生化条件，防止二次污染。污泥的化学固化过程包括水解酸化、水化和碳酸化。污泥固化技术已在国外应用了几十年，是一项成熟的技术。处理后的污泥强度可控，结构简单，速度快，可转化为可再生资源。

2.3复合干化法

复合干燥法是将污泥固化与残水处理相结合的一种技术方法。疏水剂的强氧化作用和疏浚底泥的电荷作用可以实现疏浚管道内毛细水的分子分离。复合干化法可以显著缩短疏浚淤泥场的施工周期，但它是一种养护成本高、工程经验少、施工不确定性大的新技术。用于河湖护岸，可解决河湖边坡结构强度低，水土流失严重、生态效应差等问题;还能根据需要，在固化淤泥表面种植多种挺水和沉水植物，提高水体生态多样性和透明度。

3.工程应用分析

3.1工程概况

在福州某黑臭水处理工程中，通过采取清淤、截污、生态处理等工程措施，降低了进入河流的鳕鱼、氮、磷等污染物的总量。本工程选用半干式清淤方式，对河流采用高压水枪，对河底泥沙进行冲刷破坏，然后利用泥浆泵将泥沙排到淤泥密集地、处置区。污泥放置约12小时，排干上清液，然后通过脱水和固化处理。工程项目的总清淤量为23416立方米。

3.2技术方案

本项目采用无机聚合物絮凝剂聚合氯化铝，絮凝剂用量为1%，采用板框压滤机将粉土含水量迅速降低到75%左右，硅酸盐水泥和石膏固化剂强度等级为42.5级，水泥用量为8%，石膏用量为2%，固化污泥直接用于河道护岸工程。同时，在施工过程中，制作了几组尺寸为15cmX15cmX15cm的固化粉土方块，分别于第7、14、21和28天测试了其抗压强度和抗压强度，以研究固化粉土的强度增长规律，验证其是否符合边坡防护的要求，并对试验结果进行了抗压强度分析。

3.3试验结果与讨论

3.3.1固化淤泥试块抗压强度

从实验数据可以看出，固化污泥的早期抗压强度迅速增加，在7天内达到10.87MPA。随着时间的延长，固化污泥的抗压强度无明显增加，28天时达到11.33MPA。以往的研究和工程实践表明，当生态护坡抗压强度达到2-15MPA时，可满足。本工程采用8%水泥和2%石膏作淤泥固化剂，7天内试块抗压强度可达10.87MPA，施工周期短，投资少，可满足抗压强度和护坡度的要求。

3.3.2生态护岸建设和土方平衡

该工程河道全长3.3公里，目前的驳船主要由砂浆块石制成。工程采用固化淤泥，对现有驳船进行生态重建。工程驳船总长5.7km，重建平均所需泥沙量3.96立方米/米，污泥总量22572立方米，污泥总量844立方米，仅占淤泥总量的3.6%。

4.下一步工作建议

4.1淤泥固化剂研发

根据不同的污泥性质和资源化利用方向，有针对性地研究开发高效污泥固化剂，优化水泥、石灰、石膏、粉煤灰等外加剂的配比，提高固化污泥的结构强度、透水性等理化指标，改善固化污泥的碱度和孔隙度，以满足不同类型植物的生长需要。

4.2淤泥脱水固化资集成设备生产

综合污泥筛选、除砂、脱水、固化和资源化技术，提高污泥去除率、水固化资源化效率，减少设备面积，形成工业化的集成技术、技术体系和成套设备产品。

结束语

黑臭水体的处理可以改善水体水质，提高水体的生物多样性，但排沙对沉积物的二次污染不容忽视。因此，在实际工程应用中，污泥脱水固化技术可以实现污泥的快速减量化和资源化利用，大大减少污泥随意处置对环境造成的危害。同时，根据场地的实际情况和机械设备的配置，将淤泥的筛分、除砂、脱水、固化和资源化工艺相结合，可大大提高污泥脱水和固化的效率，实现较好的技术经济效益。

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（作者单位：湖南百舸水利建设股份有限公司）