朱晓峰

(中国水利水电第十一工程局有限公司，河南 三门峡 472000)

0 引言

淤泥中的有机物和重金属，不仅对水生物有毒有害，还会深入土壤，污染地下水，且十分影响城市景观。淤泥中的营养盐和有机物比水体中丰富得多，在河流污染整治中，当河流水质得到明显改善或者水体受到外来扰动时，底泥中污染组分开始向上覆水体中释放、输送，使得底泥成为河流的内在污染，其污染物的释放随季节的变化也会表现出不同的特点。因此对污染底泥沉积物的治理尤为必要，若底泥污染得不到有效控制或去除，上覆水的治理效果也不能得到巩固。因此，在外源污染得到基本控制的条件下，必须彻底清除内污染源——底泥污染沉积物，进而恢复重建水体生态系统，才能达到理想的治理效果[1-3]。

1 工程概况

城市河道清淤工程项目，现状渠道宽5.5 m～20 m，全长约1000 m。根据现场调查和实地测量，工程范围内的河道均存在不同程度的淤积。河道底泥污染物严重超标，影响水环境。河道淤积情况也影响了河道的泄洪能力，侵占了河道的过洪断面，抬高了河道水位，对河道现有的防洪体系形成威胁。两岸均为自然土坡，岸坡较陡，土质疏松，植被较差，易产生水土流失。

2 河道底泥污染物分析

2.1 土壤污染物标准值确定

目前国内没有TN(总氮)、TP(总磷)的土壤污染物质量标准值。参照EPA制定的底泥分类标准并结合我国太湖清淤的工程经验，本次清淤底泥土壤污染物质量标准值见表1。

表1 底泥土壤污染物质量标准值

2.2 底泥重金属污染物标准值

本次在底泥重金属污染分析中，参考《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 36600-2018)及《河湖淤泥处理处置技术导则》(T/CWEA 7-2019)进行评价。

2.3 底泥污染程度分析与评价

2.3.1 重金属指标对比分析

该河道底泥重金属含量检测结果见表2。大布涌兴贤支涌的总铬、总砷、总铜、总锌及总镍指标超过了《河湖淤泥处理处置技术导则》(T/CWEA 7-2019)中的Ⅰ类泥体总量限值，其中总铜及总锌指标未超过《河湖淤泥处理处置技术导则》(T/CWEA 7-2019)Ⅱ类泥体总量限值。

表2 大布涌兴贤支涌底泥重金属含量检测结果 单位：mg/kg

2.3.2 有机质及氮磷标准对比

大布涌兴贤支涌底泥有机质检测结果见表3。大布涌兴贤支涌总氮超标倍数3.90，总磷含量超标倍数10.88，有机质超标倍数1.3。

表3 底泥有机质检测结果

3 河涌清淤治理

3.1 清淤方式

常见的清淤方式有干挖清淤，泵吸水力清淤，抓斗式挖泥船清淤，绞吸式挖泥船清淤等方式。干挖清淤要对河道中的流水进行疏导，增加了临时围堰施工的成本；同时很多河道只能在非汛期进行施工，工期受到一定限制，施工过程易受天气影响，并容易对河道边坡和生态系统造成一定影响。抓斗式挖泥船清淤及绞吸式挖泥船清淤方式通常在较大河流的清淤中使用，对中小型河流的适用性较弱。

本次清淤河道平均宽度约10 m，河道具有清淤施工条件有限，底泥含水率高，污染物严重的情况。根据河道现场实际情况，采水力冲洗清淤，部分暗涵段为保证清淤效果，采用水力清淤与人工清淤相结合的方式。水力清淤采用水陆两用搅吸泵，也称为射吸式清淤，是在水上挖掘机的基础上改造而来，与水上挖掘机原理基本一致，但又在水上挖掘机的基础上有所改进，它将水力冲挖的水枪和吸泥泵同时装在1个圆筒状罩子里，由水枪射水将底泥搅成泥浆，通过另一侧的泥浆泵将泥浆吸出，再经管道送至岸上的堆场，整套机具都装备在船只上，一边移动一遍清除，集搅、吸、送于一体，效率大大提高。大功率85/160型搅稀泵的设计流量为750 m3/h，效率较水上挖掘机大大提高。同时需做好施工监测，以尽量减少对现状涌基的影响。

3.2 清淤阶段围堰及导流方式

河道清淤选择在非汛期施工，采用水力清淤每200 m为一施工段(具体位置根据现场实际情况调整)，在上下游各设置一道袋装土围堰，并设置导流管，使水力冲挖在干地环境下进行。河道最下游设钢板桩围堰拦断，避免主河道水位倒灌影响现场施工。在天气晴朗及没有限制进闸水位指令要求的情况下，应在外江进闸水位不超过1.25 m(珠基)范围内让潮水自由出入。为保证非汛期河道内施工安全，施工围堰堰顶标高取1.25(最高引水水位)+0.25(安全超高)=1.50 m(珠基)。

导流管仅用于连通施工范围上下游，以及上游小水时排水用，若发生超额雨水，围堰上游水位较高时，提前拆除围堰，撤离人员以及施工机械，保证排水通畅。导流管考虑重复利用，围堰使用完毕后拆除。

3.3 淤泥处置

3.3.1 淤泥处置工艺

考虑到无论是经水力冲洗清挖还是经挖掘机水下清挖，清挖后的淤泥含水率高，不易运输，而且施工现场周边也没有场地进行淤泥堆放，因此淤泥的处理宜采用占地较小、能连续操作运行的快速干化固结的一体式工作站进行。机械脱水固结一体化方法是一套完整的河道底泥清淤-脱水工艺，通过移动式脱水站与淤泥接驳管直接相连，在一套脱水站中完成淤泥输送与干泥输出，同时实现淤泥的脱水和固结。淤泥处理效率较高，各组成设备的移动也较灵活，能适用于空间有限的施工场地，处理后的淤泥也具备了很好的抗压强度，减量化明显。因此，本工程淤泥的处理选择机械脱水固结一体化工艺。

图1 河道淤泥脱水固结一体化处理工艺流程图

脱水固结一体化技术所添加的固化剂主要由脱水组分和固化组分组成，可对淤泥中重金属成分含量需要满足最终消纳场所入场的要求。本次清淤底泥处理后进行资源化利用，因此底泥处理后的泥饼浸出的毒性鉴别值需要满足《危险废物鉴别标准》(GB 5085.3-2007)标准值的要求，泥饼中重金属含量需要满足最终消纳场所入场的要求。

本工程河道底泥中存在重金属铬超标的情况。铬在水中以六价和三价离子形态存在，工业废水中主要以六价形态存在。为保证底泥处理后泥饼的含水率达到资源化利用要求，对这部分底泥，在脱水固结时应投加重金属离子钝化剂，先将六价铬还原成三价铬，再使三价铬生成氢氧化物沉淀后去除。

3.3.2 淤泥处置施工方法

(1)垃圾分拣

垃圾分拣进上岸泥浆通过沉渣池重力分选，将较大颗粒粒径砂石、砖块等沉淀、漂浮杂物用格栅拦截。较大颗粒粒径砂石、砖块等沉淀、漂浮杂物在沉渣池内达到一定量后通过挖掘机进行清理处置。

(2)泥沙分离

选用移动式砂石分离一体机对底泥浆进行泥沙分离。采用砂石振动分离筛对泥浆进行砂石分离。含砂泥浆从通过格栅后进入泥沙分筛，利用振动筛两级筛网复合振动分离2 mm以上粒径粗颗粒。含有2 mm以下粒径细颗粒的泥浆进入旋流分离器。泥浆沿切线方向进入旋流分离器，向下做螺旋运动。粉砂在受惯性和离心力作用下被甩向器壁，向下沉降至底流口。剩余泥浆则成为上升的内层旋流，从分离器中心管溢流排出。通过两组旋流分离器串联，筛分出离出0.075 mm～2 mm粒径的微颗粒。

图2 移动式筛分设计

(3)压滤机挤压脱水

启动压滤机，检查药池有无药剂。如果没有，则打开药剂池加水球阀，打开清水泵抽水，打开搅拌机，把药剂慢慢从加水口加入，待药剂搅拌30 min～40 min后，开机生产。依次打开清水冲洗机器球阀，打开搅拌好的药剂球阀，打开主传动，打开副传动，打开布料1#搅拌，打开混合器旁边六个加药球阀的其中两个，打开泥浆泵，调节上机泥水分离情况，待网带上有泥后停止调节。(注：加大上机泥浆流量时，也要加大药剂流量。)若从河里加抽泥浆，须打开黄药池球阀加黄药水沉淀，如果不抽泥浆可不开。

图3 机械压滤机操作流程图

(4)脱水淤泥及尾水处理

河道清淤底泥经固化脱水处理后，泥饼统一转运至业主指定的消纳场所，业主统一组织底泥在消纳场所的处置。脱水尾水通过净化处理后，回收用于水利冲挖用水，水经混凝预沉淀后，进入滤池经挡板消能后，通过固定在支架上的微孔滤布，固体悬浮物被截留在滤布外侧，过滤液通过中空管收集，再通过溢流槽排出滤池。滤布拦截的固体通过刮板收集，送入脱水机脱水。

4 结论

城市河道严重淤积，河道底泥污重金属指标、有机质及氮磷严重超标。根据河道现场实际情况，采用水力冲洗清淤与人工清淤相结合的方式对河道进行治理，并对清理的淤泥采用机械脱水固结一体化处理工艺，脱水尾水通过净化处理后，用于水利冲挖用水，泥饼转运至指定的消纳场所，使河道水体生态环境得到改善，消除水利安全隐患。