河道疏浚底泥处理与资源利用探讨

时间：2024-07-28

冯小妮，方媛

（北京市密云区潮白河道管理所，北京市 101500）

0 引言

河道底泥一般是水体中颗粒、黏土、有机物以及各种矿物质经过理化反应沉积的物质，底泥具有一定的肥力，能够用于耕地等。随着工业不断发展，大量污染物和废弃物排入河流，沉积于底泥中，不仅会导致水体严重污染，而且还会危及地下水和土壤。大量底泥淤积也会造成水位升高，引发洪灾风险，因此必须高度重视底泥处理工作。底泥原位处理方式可以控制污染，但是没有实现资源化利用，也没有解决河床升高问题。河道底泥常用的传统处理技术有：自然干化法、离心法、电渗析法、土工管袋法和板框压滤法等，最理想的方法是实现资源循环利用。目前，河道底泥资源化利用还存在一定的问题。

1 河道疏浚底泥的处理技术

1.1 河道底泥的传统处理技术

1.1.1 自然干化。在闲置空地上进行堆积，蒸发下渗水分，实现固化。尽管该方法操作简单，但是耗时长，土地资源浪费严重，受到天气影响，而且污染物会和外界环境交换，侵入土壤和地下水。所以该方法一般不采用。

1.1.2 离心法。使用离心机实现固液分离，脱水率高，但是运行成本较高，而且重金属和污染物处理不当也会造成污染，对污水处理也需要投入费用。

1.1.3 电渗析法。通过电化学过程，让水分子向阴极移动，加快分离，但是受到电场强度、脱水剂和pH值影响，成本和能耗也较高。

1.1.4 土工管袋法。通过对土工管袋的外部压力挤出水分，该方法效率较高，应用较为广泛，但是最终处理方式往往是填埋，没有实现资源化利用。

1.1.5 板框压滤法。该方法是常规压滤结合化学脱水剂，一般13天左右即可将泥饼中水分压出，但是当超过临界值之后效果不会提升。

1.2 底泥综合处理工艺

1.2.1 泥沙筛分。将运输处理厂的底泥进行垃圾分选，泥浆流入沉砂池。然后对砂石进行提取，通过分离设备实现自动化操作，去除大粒径颗粒物。然后对泥浆进行深度清洗，去除杂质，获得的就是可以用于生产的建筑砂。

1.2.2 沉淀浓缩。将泥浆注入沉淀池，通过重力作用沉淀，清澈水质进入余水超磁净化处理系统。

1.2.3 均化调理。在调理池和配料间对底泥进行均化调理，经过真空搅拌、反吹、放气等程序实现均匀混合。

1.2.4 脱水固结。将泥浆输送进板框压滤机，控制浓度在8.5%～23%，压榨后进行反吹。在处理中，要加入调理剂以提升处理效果，本文选择复配Ca（OH）2、PAM和粉煤灰，比例为3 g/L、0.03 g/L和8 g/L。

2 河道疏浚底泥的资源化利用

2.1 农田和林草地利用

对底泥重金属含量进行检测，如果重金属含量达标，那么疏浚后的底泥就可以作为肥料利用，比如，用于城市绿化、林地草地、农业生产和蔬菜大棚等。未经污染的底泥有着良好的肥力，传统农村水稻育苗一般都使用鱼塘底泥。疏浚底泥自身含有腐殖质胶体，不仅养分充足，而且还能够让土壤形成团粒结构，更好地保墒保肥。疏浚底泥含有大量的有机质，能够代替传统化学肥料。在应用于林草地时，还可以将污染物和重金属固定在植物中，有利于控制污染。大量的实验显示，在农田利用底泥能够提高产量。

底泥和无机肥混合施用，其肥力高于马粪等有机肥料，实验表明，投入园林使用可促使一串红提早开花，延长花期，而且能够提高长势，促进其旺盛生长。在成本方面，底泥肥料也低于有机肥，经济效益较好。在农业生产中，加入疏浚底泥有利于粮食和蔬菜作物的生长，如果施用量适当，Cu、Zn含量不会超过国家标准，但是使用量过大，比如在1350 t/hm2，那么就会影响蔬菜的生长。相比于粮食蔬菜等农作物，草和花卉更适应底泥，施用量在450 t/hm2时，不会造成地下水污染。可见，底泥投放于农地比堆放污染要小，这是一个理想的利用方向。

2.2 湿地建设和土壤修复

这在国内外都有成功案例，比如亚拉巴马州的盖亚尔渠，使用底泥种植了湿地植物，大量动物来此栖息，大大地改善了生态环境。华盛顿特区将底泥建成岛屿，根据海边环境的特点，种植适于生长的生态植物，能构建湿地生态系统。在荷兰，也有用大量疏浚底泥建设人工湿地，实现资源再利用。在我国，近年来人工湿地建设步伐加快，很多地方也通过人造湿地的方式改善生态环境，而底泥就是重要的原料。比如，在人工湖建设中，将底泥沉积到湿地人工湖中，既实现了净化水体的目的，又实现了资源利用。

底泥也可以用于修复受扰动的土地，比如肥力严重退化、地表严重破坏、废弃土坑、工业区等，这些土地已经丧失土壤的营养，加入底泥之后能够大大提高其养分，恢复改善生态环境。此外，在垃圾填埋时也可以利用底泥，满足垃圾场的防渗要求，降低污染。在底泥中，混入灰分和石灰石，能够用于矿场回填，防污效果明显。

2.3 用于填方和建筑材料

疏浚底泥通过干燥、脱水、固化处理和热处理等方式，能够作为填方材料使用，其成本低，方法灵活，适应不同填方的需求。处理后的底泥具有透水性小、强度高、不易固结沉降的优势，不需要碾压即可以实现填方，如填海工程、市政工程、码头和基地建设等。还可用于道路路基工程，不仅强度满足需求，而且能防止雨水侵蚀、边坡失稳和沉降不均匀等现象。也可用于水利工程，比如作为筑堤材料，具有防冲刷、防渗透和边坡稳定的优势。

底泥与黏土组成类似，可以替代其作为建筑材料，降低建筑废弃物污染，减少能耗。比如，底泥可以用来制作瓷砖，和煤灰粉结合烧制的瓷砖能够达到质量标准。经过脱水并添加助熔剂后制作的瓷砖不仅耐用，也容易实现重金属固化。加入煤矸石、炉渣、粉煤灰经过高温处理底泥也可以用于烧砖，且比普通砖更轻，保温隔热性能更好。焙烧过程中有机物消失在砖内形成了微孔，可以制成有特殊用途的轻质砖。底泥也可用于制作水肥熟料，产品不会对环境造成污染，而且性能优越。

2.4 污染处理材料

底泥含有大量的腐殖质，能够吸附重金属，对于废水中的铬吸附能力较强，去除率极高。研究显示，利用疏浚底泥制备陶粒填料，其吸附能力和活性炭相当，而且结构更加稳定。由于烧制消耗能源较高，建议底泥可以作为陶粒滤料的原料，充分利用表面积较大，内部多孔，理化性质稳定和吸附能力强的优势，进行污染处理。在制作过程中，可杀灭病原体，固化重金属。将处理底泥筛分到标准筛中，使用成球法进行烧制，经过干燥、预热和焙烧环节之后，进行冷却，即可得到性能优越的污染物吸附产品。具体做法，将料球在110℃干燥3 h，在500℃下预热30 min，在1100℃下焙烧，之后冷却。