中小河道、農(nóng)村河道的清淤工程既有傳統(tǒng)清淤的“疏通”目的,也就是解決排澇、防洪、灌溉功能保障的目的,也有改善河道水質(zhì),促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)健康,提升河道景觀的深層目的。因此,從清淤的前期工作、方案制定、工藝選擇、工程實(shí)施的所有環(huán)節(jié)中,必須保證這種“多目的”清淤的特征。
中小河道的淤泥現(xiàn)狀
過(guò)去中小河道廣泛存在“挖河泥”的冬季作業(yè),并有將挖出來(lái)的河泥進(jìn)行漚肥后作為肥料使用的習(xí)慣,這種習(xí)慣很自然地解決了淤泥的去向問(wèn)題。
現(xiàn)在由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)企業(yè)的發(fā)展導(dǎo)致了一些中小河道遭受了工業(yè)污水排放的污染,而民眾的生活方式的變化也使得一些小型工業(yè)廢棄物、生活垃圾被棄置于河道之中。
由于這些原因,一些河泥成為“污泥”,其性質(zhì)不再適宜直接還田或經(jīng)過(guò)漚肥后作為肥料使用。另一方面,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥的使用越來(lái)越普遍,也使得原先用河泥漚制的肥料逐漸喪失了需求。
中小河道的淤泥清理方式
過(guò)去在航道、港口和大規(guī)模的內(nèi)河疏浚工程較多,形成了相應(yīng)的技術(shù)方法和機(jī)械設(shè)備。圍繞河湖治理時(shí)底泥中污染物的去除問(wèn)題摸索出較多的“環(huán)保清淤”工程,即將河湖底泥中聚集的污染物通過(guò)清淤方式移出湖泊、河流的工程。
環(huán)保清淤與工程清淤的差異在于清淤的底泥厚度很薄,大部分環(huán)保清淤工程的底泥為20cm到40cm的居多。因此,對(duì)清淤設(shè)備本身的定位、操作系統(tǒng)的精度要求很高。
富營(yíng)養(yǎng)化河流都圍繞去除底泥中富含的氮、磷營(yíng)養(yǎng)而實(shí)施大規(guī)模的環(huán)保清淤工程。城鄉(xiāng)為了改善河道水質(zhì),對(duì)河流進(jìn)行普遍清淤。
相對(duì)于湖泊而言,城鄉(xiāng)河道的環(huán)保清淤工程可稍微粗放一些,因?yàn)楹拥辣旧淼牧鲃?dòng)性和交換的特點(diǎn),施工的精度和二次污染防治的要求都沒(méi)有湖泊敏感。
目前環(huán)保清淤工程在淤泥的處理方面普遍采用了堆場(chǎng)堆放的模式,清淤產(chǎn)生的泥漿先進(jìn)入堆場(chǎng)存放,在沉淀以后進(jìn)行土地還原或者進(jìn)行處理利用。
那么清淤工程到底應(yīng)該如何實(shí)施,使用什么樣的清淤機(jī)械和工藝,清出來(lái)的淤泥應(yīng)該如何處理,在目前尚無(wú)一個(gè)比較規(guī)范或者公認(rèn)的方法。
針對(duì)這一問(wèn)題,我們對(duì)浙江河道尤其是臺(tái)州河道的清淤方法,對(duì)各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍進(jìn)行了分析,希望能夠?yàn)楦鞯睾拥赖那逵俟こ烫峁┮恍┘夹g(shù)借鑒。
常用河道清淤技術(shù)
什么是清淤?
目前的河道清淤工程,大多數(shù)具有水質(zhì)改善的目的,因此尚屬“環(huán)保清淤”范圍。另外,在工程上有“疏?!焙汀扒逵佟眱蓚€(gè)較為接近的術(shù)語(yǔ),為了區(qū)別于航道、港口等大規(guī)模疏浚工程,我們建議將中小河道的清、挖工程統(tǒng)一稱(chēng)為“清淤”,突出清除底泥中污染物的概念和解決淤積問(wèn)題的工程目的。
現(xiàn)在的清淤工程具有系統(tǒng)化施工的特點(diǎn),在清淤之前應(yīng)該進(jìn)行初步的底泥調(diào)查。通過(guò)測(cè)量明確河道底床的形狀特征,通過(guò)底泥采樣分析明確底泥中污染物的特點(diǎn)和是否超過(guò)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
中小河道工程量偏小,這些前期工作很容易被忽視,但實(shí)際上先進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的前期工作對(duì)整個(gè)工程的順利實(shí)施并得到預(yù)期效果會(huì)有極大的幫助。
在前期工作的基礎(chǔ)上,根據(jù)淤積的數(shù)量、范圍、底泥的性質(zhì)和周?chē)臈l件確定包含清淤、運(yùn)輸、淤泥處置和尾水處理等主要工程環(huán)節(jié)的工藝方案,因地制宜選擇清淤技術(shù)和施工裝備,妥善處理處置清淤產(chǎn)生的淤泥并防止二次污染的發(fā)生。
由于近些年港口、航道、內(nèi)河以及湖泊清淤工程眾多,疏浚、清淤技術(shù)得到長(zhǎng)足發(fā)展,裝備能力也大大提升,但能夠進(jìn)入中小河道的專(zhuān)用船只和設(shè)備卻并不常見(jiàn)。
1、排干清淤
對(duì)于沒(méi)有防洪、排澇、航運(yùn)功能的流量較小的河道,排干清淤指可通過(guò)在河道施工段構(gòu)筑臨時(shí)圍堰,將河道水排干后進(jìn)行干挖或者水力沖挖的清淤方法。排干后又可分為干挖清淤和水力沖挖清淤兩種工藝:
2、干挖清淤
作業(yè)區(qū)水排干后,大多數(shù)情況下都是采用挖掘機(jī)進(jìn)行開(kāi)挖,挖出的淤泥直接由渣土車(chē)外運(yùn)或者放置于岸上的臨時(shí)堆放點(diǎn)。倘若河流有一定寬度時(shí),施工區(qū)域和儲(chǔ)泥堆放點(diǎn)之間出現(xiàn)距離,需要有中轉(zhuǎn)設(shè)備將淤泥轉(zhuǎn)運(yùn)到岸上的儲(chǔ)存堆放點(diǎn)。
一般采用擠壓式泥漿泵,也就是混凝土輸送泵將流塑性淤泥進(jìn)行輸送,輸送距離可以達(dá)到200m到300m,利用皮帶機(jī)進(jìn)行短距離的輸送也有工程實(shí)例。干挖清淤其優(yōu)點(diǎn)是清淤?gòu)氐?,質(zhì)量易于保證而且對(duì)于設(shè)備、技術(shù)要求不高;產(chǎn)生的淤泥含水率低,易于后續(xù)處理。
3、水力沖挖清淤
采用水力沖挖機(jī)組的高壓水槍沖刷底泥,將底泥擾動(dòng)成泥漿,流動(dòng)的泥漿匯集到事先設(shè) 置好的低洼區(qū),由泥泵吸取、管道輸送,將泥漿輸送至岸上的堆場(chǎng)或集漿池內(nèi)。水力沖挖具有機(jī)具簡(jiǎn)單,輸送方便,施工成本低的優(yōu)點(diǎn),但是這種方法形成的泥漿濃度低,為后續(xù)處理增加了難度,施工環(huán)境也比較惡劣。
一般而言,排干清淤具有施工狀況直觀、質(zhì)量易于保證的優(yōu)點(diǎn),也容易應(yīng)對(duì)清淤對(duì)象中含有大型、復(fù)雜垃圾的情況。其缺點(diǎn)是,由于要排干河道中的流水,增加了臨時(shí)圍堰施工的成本;同時(shí)很多河道只能在非汛期進(jìn)行施工,工期受到一定限制,施工過(guò)程易受天氣影響,并容易對(duì)河道邊坡和生態(tài)系統(tǒng)造成一定影響。
什么是水下清淤?
水下清淤一般指將清淤機(jī)具裝備在船上,由清淤船作為施工平臺(tái)在水面上操作清淤設(shè)備將淤泥開(kāi)挖,并通過(guò)管道輸送系統(tǒng)輸送到岸上堆場(chǎng)中。水下清淤有以下幾種方法:
1、抓斗式清淤
利用抓斗式挖泥船開(kāi)挖河底淤泥,通過(guò)抓斗式挖泥船前臂抓斗伸入河底,利用油壓驅(qū)動(dòng)抓斗插入底泥并閉斗抓取水下淤泥,之后提升回旋并開(kāi)啟抓斗,將淤泥直接卸入靠泊在挖泥船舷旁的駁泥船中,開(kāi)挖、回旋、卸泥循環(huán)作業(yè)。清出的淤泥通過(guò)駁泥船運(yùn)輸至淤泥堆場(chǎng),從駁泥船卸泥仍然需要使用岸邊抓斗,將駁船上的淤泥移至岸上的淤泥堆場(chǎng)中。
抓斗式清淤適用于開(kāi)挖泥層厚度大、施工區(qū)域內(nèi)障礙物多的中、小型河道,多用于擴(kuò)大河道行洪斷面的清淤工程。抓斗式挖泥船靈活機(jī)動(dòng),不受河道內(nèi)垃圾、石塊等障礙物影響,適合開(kāi)挖較硬土方或夾帶較多雜質(zhì)垃圾的土方;且施工工藝簡(jiǎn)單,設(shè)備容易組織,工程投資較省,施工過(guò)程不受天氣影響。
但抓斗式挖泥船對(duì)極軟弱的底泥敏感度差,開(kāi)挖中容易產(chǎn)生“掏挖河床下部較硬的地層土方,從而泄露大量表層底泥,尤其是浮泥”的情況;容易造成表層浮泥經(jīng)攪動(dòng)后又重新回到水體之中。
根據(jù)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn),抓斗式清淤的淤泥清除率只能達(dá)到30%左右,加上抓斗式清淤易產(chǎn)生浮泥遺漏、強(qiáng)烈擾動(dòng)底泥,在以水質(zhì)改善為目標(biāo)的清淤工程中往往無(wú)法達(dá)到原有目的。
2、泵吸式清淤
也稱(chēng)為射吸式清淤,它將水力沖挖的水槍和吸泥泵同時(shí)裝在1個(gè)圓筒狀罩子里,由水槍射水將底泥攪成泥漿,通過(guò)另一側(cè)的泥漿泵將泥漿吸出,再經(jīng)管道送至岸上的堆場(chǎng),整套機(jī)具都裝備在船只上,一邊移動(dòng)一遍清除。
而另一種泵吸法是利用壓縮空氣為動(dòng)力進(jìn)行吸排淤泥的方法,將圓筒狀下端有開(kāi)口泵筒在重力作用下沉入水底,陷入底泥后,在泵筒內(nèi)施加負(fù)壓,軟泥在水的靜壓和泵筒的真空負(fù)壓下被吸入泵筒。
然后通過(guò)壓縮空氣將筒內(nèi)淤泥壓入排泥管,淤泥經(jīng)過(guò)排泥閥、輸泥管而輸送至運(yùn)泥船上或岸上的堆場(chǎng)中。泵吸式清淤的裝備相對(duì)簡(jiǎn)單,可以配備小中型的船只和設(shè)備,適合進(jìn)入小型河道施工。
一般情況下容易將大量河水吸出,造成后續(xù)泥漿處理工作量的增加。同時(shí),河道內(nèi)垃圾成分復(fù)雜、大小不一,容易造成吸泥口堵塞的情況發(fā)生。
3、普通絞吸式清淤
普通絞吸式清淤主要由絞吸式挖泥船完成。絞吸式挖泥船由浮體、鉸絞刀、上吸管、下吸管泵、動(dòng)力等組成。
它利用裝在船前的橋梁前緣絞刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),將河床底泥進(jìn)行切割和攪動(dòng),并進(jìn)行泥水混合,形成泥漿,通過(guò)船上離心泵產(chǎn)生的吸入真空,使泥漿沿著吸泥管進(jìn)入泥泵吸入端,經(jīng)全封閉管道輸送(排距超出挖泥船額定排距后,中途串接接力泵船加壓輸送)至堆場(chǎng)中。
普通絞吸式清淤適用于泥層厚度大的中、大型河道清淤。普通絞吸式清淤是一個(gè)挖、運(yùn)、吹一體化施工的過(guò)程,采用全封閉管道輸泥,不會(huì)產(chǎn)生泥漿散落或泄漏;在清淤過(guò)程中不會(huì)對(duì)河道通航產(chǎn)生影響,施工不受天氣影響,同時(shí)采用GPS和回聲探測(cè)儀進(jìn)行施工控制,可提高施工精度。
普通絞吸式清淤由于采用螺旋切片絞刀進(jìn)行開(kāi)放式開(kāi)挖,容易造成底泥中污染物的擴(kuò)散,同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的回淤現(xiàn)象。根據(jù)已有工程的經(jīng)驗(yàn),底泥清除率一般在70%左右。另外,吹淤泥漿濃度偏低,導(dǎo)致泥漿體積增加,會(huì)增大淤泥堆場(chǎng)占地面積。
4、斗輪式清淤
利用裝在斗輪式挖泥船上的專(zhuān)用斗輪挖掘機(jī)開(kāi)挖水下淤泥,開(kāi)挖后的淤泥通過(guò)挖泥船上的大功率泥泵吸入并進(jìn)入輸泥管道,經(jīng)全封閉管道輸送至指定卸泥區(qū)。
斗輪式清淤一般比較適合開(kāi)挖泥層厚、工程量大的中、大型河道、湖泊和水庫(kù),是工程清淤常用的方法。
清淤過(guò)程中不會(huì)對(duì)河道通航產(chǎn)生影響,施工不受天氣影響,且施工精度較高。但斗輪式清淤在清淤工程中會(huì)產(chǎn)生大量污染物擴(kuò)散,逃淤、回:淤情況嚴(yán)重,淤泥清除率在50%左右,清淤不夠徹底,容易造成大面積水體污染。
5、環(huán)保清淤
環(huán)保清淤包含兩個(gè)方面的含義,一方面指以水質(zhì)改善為目標(biāo)的清淤工程,另一方面則是在清淤過(guò)程中能夠盡可能避免對(duì)水體環(huán)境產(chǎn)生影響。
環(huán)保清淤的特點(diǎn)有:
清淤設(shè)備應(yīng)具有較高的定位精度和挖掘精度,防止漏挖和超挖,不傷及原生土;
在清淤過(guò)程中,防止擾動(dòng)和擴(kuò)散,不造成水體的二次污染,降低水體的混濁度,控制施工機(jī)械的噪音,不干擾居民正常生活;
淤泥棄場(chǎng)要遠(yuǎn)離居民區(qū),防止途中運(yùn)輸產(chǎn)生的二次污染。
環(huán)保清淤的關(guān)鍵和難點(diǎn)在于如何保證有效的清淤深度和位置,并進(jìn)行有效的二次污染防治,為了達(dá)到這一目標(biāo)一般使用專(zhuān)用的清淤設(shè)備,如使用常規(guī)清淤設(shè)備時(shí)必須進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)。
常用的環(huán)保清淤設(shè)備有哪些?
專(zhuān)用設(shè)備包括螺旋式挖泥裝置和密閉旋轉(zhuǎn)斗輪挖泥設(shè)備。這兩種設(shè)備能夠在挖泥時(shí)阻斷水侵入土中,故可高濃度挖泥且極少發(fā)生污濁和擴(kuò)散現(xiàn)象,幾乎不污染周?chē)?。意大利研制的氣?dòng)泵挖泥船用于疏浚水下污染底泥,它利用靜水壓力和壓縮空氣清除污染底泥,此裝置疏浚質(zhì)量分?jǐn)?shù)高,可達(dá)70%左右,對(duì)河底無(wú)擾動(dòng),清淤過(guò)程中不會(huì)污染周?chē)颉?/span>
國(guó)內(nèi)目前所使用的環(huán)保清淤設(shè)備多為在普通挖泥船上對(duì)某些挖泥機(jī)具進(jìn)行環(huán)保改造,并配備先進(jìn)的高精度定位和監(jiān)控系統(tǒng)以提高疏浚精度、減少疏浚過(guò)程中的二次污染,滿(mǎn)足環(huán)保清淤要求。
環(huán)保絞吸式清淤適用范圍:工程量較大的大、中、小型河道、湖泊和水庫(kù),多用于河道、湖泊和水庫(kù)的環(huán)保清淤工程。
環(huán)保絞吸式清淤原理:利用環(huán)保絞吸式清淤船進(jìn)行清淤。環(huán)保絞吸式清淤船配備專(zhuān)用的環(huán)保絞刀頭,清淤過(guò)程中,利用環(huán)保絞刀頭實(shí)施封閉式低擾動(dòng)清淤,開(kāi)挖后的淤泥通過(guò)挖泥船上的大功率泥泵吸入并進(jìn)入輸泥管道,經(jīng)全封閉管道輸送至指定卸泥區(qū)。
環(huán)保絞吸式清淤的特點(diǎn):配備專(zhuān)用的環(huán)保絞刀頭具有防止污染淤泥泄漏和擴(kuò)散的功能,可以疏浚薄的污染底泥而且對(duì)底泥擾動(dòng)小,避免了污染淤泥的擴(kuò)散和逃淤現(xiàn)象,底泥清除率可達(dá)到95%以上;清淤濃度高,清淤泥漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)70%以上,一次可挖泥厚度為20cm到110cm。
同時(shí)環(huán)保絞吸式挖泥船具有高精度定位技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng),通過(guò)模擬動(dòng)畫(huà),可直觀地觀察清淤設(shè)備的挖掘軌跡;高程控制通過(guò)挖深指示儀和回聲測(cè)深儀,精確定位絞刀深度,挖掘精度高。
河道淤泥的處理處置技術(shù)
河道清淤必然產(chǎn)生大量淤泥,這些淤泥一般含水率高、強(qiáng)度低,部分淤泥可能含有有毒有害物質(zhì),這些有毒有害物質(zhì)被雨水沖刷后容易浸出,從而對(duì)周?chē)h(huán)境造成二次污染。因此有必要對(duì)清淤后產(chǎn)生的淤泥進(jìn)行合理的處理處置。
淤泥的處理方法受到淤泥本身的基本物理和化學(xué)性質(zhì)的影響,這些基本性質(zhì)主要包括淤泥的初始含水率(水與干土質(zhì)量比,下同)、黏粒含量、有機(jī)質(zhì)含量、黏土礦物種類(lèi)及污染物類(lèi)型和污染程度。在實(shí)際的淤泥處理工程中,可以根據(jù)待處理淤泥的基本性質(zhì)和擁有的處理?xiàng)l件,選擇合適的處理方案。
縱觀國(guó)內(nèi)外淤泥處理處置技術(shù),可以按照不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行如表2所示的分類(lèi),在實(shí)際的淤泥處理工程中,可以根據(jù)待處理淤泥的基本性質(zhì)和擁有的處理?xiàng)l件,選擇合適的處理方案。
1、無(wú)污染淤泥與污染淤泥的處理
淤泥是否污染及含有的污染物種類(lèi)不同,其相應(yīng)的處理方法也不盡相同,某些水利工程中產(chǎn)生的淤泥基本上沒(méi)有污染物或污染物低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),例如南水北調(diào)東線(xiàn)工程淮安白馬湖段疏浚淤泥無(wú)重金屬污染,同時(shí)氮磷等營(yíng)養(yǎng)鹽的含量也低,對(duì)于此類(lèi)無(wú)污染或輕污染的淤泥可以進(jìn)行資源化處理,這類(lèi)淤泥主要產(chǎn)生于工業(yè)比較落后的農(nóng)村地區(qū)。
而對(duì)污染物超過(guò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的淤泥,則在處理時(shí)首先應(yīng)考慮降低污染水平到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)之下,例如對(duì)重金屬污染超標(biāo)的淤泥可以采取鈍化穩(wěn)定化技術(shù)。
淤泥處理技術(shù)的選擇也要考慮到處理后的用途,比如對(duì)氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽含量高的淤泥,當(dāng)處理后的淤泥擬用作路堤或普通填土而離水源地較遠(yuǎn),氮、磷無(wú)法再次進(jìn)入到水源地造成污染時(shí),一般不再考慮氮磷的污染問(wèn)題。
堆場(chǎng)處理與就地處理:堆場(chǎng)處理法是指將淤泥清淤出來(lái)后,輸送到指定的淤泥堆場(chǎng)進(jìn)行處理,我國(guó)河道清淤大多采用絞吸式挖泥船,造成淤泥中水與泥的體積比在5倍以上,而淤泥本身黏粒含量很高,透水性差,固結(jié)過(guò)程緩慢。
因此,如何實(shí)現(xiàn)泥水快速分離,縮短淤泥沉降固結(jié)時(shí)間,從而加快堆場(chǎng)的周轉(zhuǎn)使用或快速?gòu)?fù)耕,是堆場(chǎng)處理法中關(guān)鍵性問(wèn)題。
就地處理法則不將底泥疏浚出來(lái),而是直接在水下對(duì)底泥進(jìn)行覆蓋處理或者是排干上覆水體然后進(jìn)行脫水、固化或物理淋洗處理,但也應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選用處理方法,如對(duì)于淺水或水體流速較大的水域,不宜采用原位覆蓋處理,對(duì)于大面積深水水域則不宜采用排干就地處理。
資源化利用與常規(guī)處置:淤泥從本質(zhì)上來(lái)講屬于工程廢棄物,按照固體廢棄物處理的減量化、無(wú)害化、資源化原則,應(yīng)盡可能對(duì)淤泥考慮資源化利用。
廣義上講,只要是能將廢棄淤泥重新進(jìn)行利用的方法都屬于資源化利用,例如利用淤泥制磚瓦、陶粒以及固化、干化、土壤化等方法都屬于淤泥再生資源化技術(shù)。而農(nóng)村地帶可將沒(méi)有重金屬污染但氮、磷含量比較豐富的淤泥進(jìn)行還田,成為農(nóng)田中的土壤?;蛘邔⑦@種淤泥在洼地堆放后作為農(nóng)用土地進(jìn)行利用。
當(dāng)然在堆場(chǎng)堆放以后如果能夠自然干化,滿(mǎn)足人及輕型設(shè)備在表面作業(yè)所要求的承載力 的話(huà),作為公園、綠地甚至市政、建筑用地都是可以的。利用淤泥的資源化利用技術(shù)是國(guó)際上很多發(fā)達(dá)國(guó)家常采用的處理方法,如在日本,整個(gè)土建行業(yè)的廢棄物利用率已經(jīng)從1995年的58%提高到2000年的80%,淤泥等廢棄土的利用率也達(dá)到了60%。
當(dāng)淤泥中含有某些特殊污染物如重金屬或某些高分子難降解有機(jī)污染物而無(wú)法去除,進(jìn)行資源化利用會(huì)造成二次污染。這時(shí)就需要對(duì)其進(jìn)行一步到位的處置,即采用措施降低其生物毒性后進(jìn)行安全填埋,并需相應(yīng)做好填埋場(chǎng)的防滲設(shè)置。
2、污染淤泥的鈍化處理技術(shù)
工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)的河道淤泥中重金屬污染物往往超標(biāo),通常意義上的污染淤泥多指淤泥中 的重金屬污染,例如上海蘇州河的淤泥中重金屬比當(dāng)?shù)乇尘爸蹈叱?倍以上,對(duì)此類(lèi)重金屬超標(biāo)的淤泥,可以采用鈍化處理技術(shù)。
鈍化處理是根據(jù)淤泥中的重金屬在不同的環(huán)境中具有不同的活性狀態(tài),添加相應(yīng)的化學(xué)材料使淤泥中不穩(wěn)定態(tài)的重金屬轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定態(tài)的重金屬而減小重金屬的活性,達(dá)到降低污染的目的。
同時(shí)添加的化學(xué)材料和淤泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生一些具有對(duì)重金屬物理包裹的物質(zhì),可以降低重金屬的浸出性,從而進(jìn)一步降低重金屬的釋放和危害。鈍化后重金屬的浸出量小于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求之后,這種淤泥可以在低洼地處置,也可作為填土材料進(jìn)行利用。
3、堆場(chǎng)淤泥處置技術(shù)
清淤工程中通常設(shè)置淤泥堆場(chǎng),堆場(chǎng)處理技術(shù)就是從初始的吹填階段開(kāi)始,采用系列的處理措施快速促沉、快速固結(jié),并結(jié)合表層處理技術(shù),將淤泥堆場(chǎng)周轉(zhuǎn)使用或者達(dá)到淤泥堆場(chǎng)的快速?gòu)?fù)耕。
堆場(chǎng)周轉(zhuǎn)技術(shù)目的是減小堆場(chǎng)數(shù)量和占地,堆場(chǎng)表層處理技術(shù)是為后續(xù)施工提供操作平臺(tái),而堆場(chǎng)的快速?gòu)?fù)耕技術(shù)則是通過(guò)系列技術(shù)的結(jié)合達(dá)到使淤泥堆場(chǎng)快速還原為耕地。
堆場(chǎng)周轉(zhuǎn)使用技術(shù):堆場(chǎng)周轉(zhuǎn)使用技術(shù)是指通過(guò)技術(shù)措施將堆場(chǎng)中的淤泥快速處理,清空以后重新吹淤使用,如此反復(fù)達(dá)到堆場(chǎng)循環(huán)利用的目的。
堆場(chǎng)周轉(zhuǎn)技術(shù)改變了以前的大堆場(chǎng)、大容量的設(shè)計(jì)方法,而提出采用小堆場(chǎng)、高效周轉(zhuǎn)的理念,特別適合于土地資源緊缺的東部地區(qū)。
堆場(chǎng)周轉(zhuǎn)技術(shù)的設(shè)計(jì)主要考慮需要處理的淤泥總量、堆場(chǎng)的容量、周轉(zhuǎn)周期和周轉(zhuǎn)次數(shù)等,該技術(shù)通常可以和固化或者干化技術(shù)相結(jié)合,就地采用固化淤泥或干化淤泥作為堆場(chǎng)圍堰,同時(shí)也可以對(duì)堆場(chǎng)內(nèi)的淤泥進(jìn)行快速資源化利用。
堆場(chǎng)表層處理技術(shù):清淤泥漿的初始含水率一般在80%以上,而淤泥的顆粒極細(xì)小,黏粒含量都在20%以上,這使得泥漿在堆場(chǎng)中沉積速度非常緩慢,固結(jié)時(shí)間很長(zhǎng)。
吹淤后的淤泥堆場(chǎng)在落淤后的兩三年時(shí)間內(nèi)只能在表面形成20cm左右厚的天然硬殼層,而下部仍然為流態(tài)的淤泥,含水率仍在1.5倍液限以上,進(jìn)行普通的地基處理難度很大。
堆場(chǎng)表層處理技術(shù)則是利用淤泥堆場(chǎng)原位固化處理技術(shù)(圖4),人為地在淤泥堆場(chǎng)表面快速形成一層人工硬殼層,人工硬殼層具有一定的強(qiáng)度和剛度,滿(mǎn)足小型機(jī)械的施工要求,可以進(jìn)行排水板鋪設(shè)和堆載施工,從而方便對(duì)堆場(chǎng)進(jìn)一步的處理。
人工硬殼層的設(shè)計(jì)是表層處理技術(shù)的關(guān)鍵,主要考慮后續(xù)施工的要求,結(jié)合下部淤泥的性質(zhì),通過(guò)試驗(yàn)和模擬確定硬殼層的強(qiáng)度參數(shù)和設(shè)計(jì)厚度,人工硬殼層技術(shù)又往往和淤泥固化技術(shù)相結(jié)合形成固化淤泥人工硬殼層,也可以利用聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)顆粒形成輕質(zhì)人工硬殼層則效果更佳。
堆場(chǎng)快速?gòu)?fù)耕技術(shù):堆場(chǎng)快速?gòu)?fù)耕技術(shù)主要包括泥水快速分離技術(shù)、人工硬殼層技術(shù)和透氣真空快速固結(jié)技術(shù)。
泥水快速分離技術(shù):指首先在吹淤過(guò)程中添加改良黏土顆粒膠體離子特性的促沉材料,促使固體土顆粒和水快速分離并增加沉降淤泥的密度,另一方面則是在堆場(chǎng)中設(shè)置具有截留和吸附作用的排水膜進(jìn)一步提高疏浚泥沉降速度,同時(shí)可利用隔埂增加流程和改變流態(tài),從而達(dá)到疏浚泥漿的快速密實(shí)沉積的效果。
透氣真空快速固結(jié)技術(shù)則是通過(guò)人工硬殼層施工平臺(tái),在淤泥堆場(chǎng)中插設(shè)排水板或設(shè)置砂井,然后在硬殼層上面鋪設(shè)砂墊層,砂墊層和排水板搭接,其上覆蓋不透水的密封膜與大氣隔絕,通過(guò)埋設(shè)于砂墊層中帶有濾水管的分布管道,用射流泵進(jìn)行抽氣抽水,孔隙水排出的過(guò)程使有效應(yīng)力增大,從而提高了堆場(chǎng)淤泥的強(qiáng)度,達(dá)到快速固結(jié)的目的。透氣真空固結(jié)技術(shù)和常規(guī)的堆載預(yù)壓技術(shù)結(jié)合在一起進(jìn)行可以達(dá)到更理想的效果。
對(duì)于部分淤泥堆場(chǎng)來(lái)說(shuō),由于堆存的淤泥深度較深,若將整個(gè)淤泥堆場(chǎng)的淤泥處理完成來(lái)滿(mǎn)足復(fù)耕的目的,投資較大,同時(shí)對(duì)于堆場(chǎng)復(fù)耕來(lái)說(shuō),對(duì)承載力要求相對(duì)較低,因此基于堆場(chǎng)表層處理的復(fù)耕技術(shù)在堆放淤泥較深的堆場(chǎng)經(jīng)常被使用。
通過(guò)淤泥堆場(chǎng)原位固化處理技術(shù),將淤泥堆場(chǎng)表層(80~120cm)淤泥進(jìn)行固化處理,處理完成后再對(duì)表層的固化土進(jìn)行土壤化改良,以滿(mǎn)足植物種植的要求。
4、淤泥資源化利用技術(shù)
上面闡述的淤泥固化、干化、土壤化等各種能把廢棄淤泥變?yōu)橘Y源重新進(jìn)行使用的技術(shù)都屬于淤泥的資源化利用范疇。
淤泥資源化利用技術(shù)還包括把淤泥制成磚瓦的熱處理方法。熱處理方法是通過(guò)加熱、燒結(jié)將淤泥轉(zhuǎn)化為建筑材料,按照原理的差異又可以分為燒結(jié)和熔融。
燒結(jié)是通過(guò)加熱800~1200℃,使淤泥脫水、有機(jī)成分分解、粒子之間黏結(jié),如果淤泥的含水率適宜,則可以用來(lái)制磚或水泥。熔融則是通過(guò)加熱1200~1500℃使淤泥脫水、有機(jī)成分分解、無(wú)機(jī)礦物熔化,熔漿通過(guò)冷卻處理可以制作成陶粒。
熱處理技術(shù)的特點(diǎn)是產(chǎn)品的附加值高,但熱處理技術(shù)能夠處理的淤泥量非常有限,比如普通制磚廠1年大概能消耗淤泥5萬(wàn)m3,不能滿(mǎn)足目前我國(guó)疏浚淤泥動(dòng)輒上百萬(wàn)立方米發(fā)生量的處理需求,從淤泥的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化處理前景來(lái)講,固化、干化、土壤化的淤泥資源化利用技術(shù)是具有生命力的,若與堆場(chǎng)處理技術(shù)相結(jié)合則更能顯示出效益。
清淤及淤泥處理處置技術(shù)的發(fā)展方向
隨著社會(huì)的發(fā)展,對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重視,越來(lái)越多的城市和農(nóng)村河道將進(jìn)行清淤和疏浚工程,清淤產(chǎn)生的大量淤泥占用大面積堆場(chǎng),因此對(duì)清淤技術(shù)和淤泥處理處置技術(shù)提出了新的要求。最新的清淤技術(shù)目前有以下幾種:
高濃度原位環(huán)保清淤方法。由于目前常用的環(huán)保清淤方法清淤出的淤泥濃度在15%~20%左右,水分子的體積要遠(yuǎn)大于土顆粒的體積,清淤泥漿的體積大約為顆粒的4~5倍。這些高含水泥漿往往需要較大的堆場(chǎng)進(jìn)行放置,很多清淤工程因?yàn)槎褕?chǎng)場(chǎng)地的問(wèn)題而受到嚴(yán)重制約。
高濃度原位環(huán)保清淤能夠降低清淤過(guò)程中泥漿的增容率,在中間輸送過(guò)程中可以使泥漿含水率得到降低,將淤泥直接變成可以用于填土的土材料使用。因此,為了節(jié)省占地和降低整個(gè)清淤和淤泥處理的成本,高濃度原位環(huán)保清淤技術(shù)已經(jīng)成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。
堆場(chǎng)淤泥快速排水技術(shù)。目前大多數(shù)內(nèi)河清淤的淤泥都在堆場(chǎng)中堆放。淤泥堆場(chǎng)經(jīng)過(guò)地基處理,解決其長(zhǎng)期沼澤狀態(tài)的問(wèn)題后可用于建設(shè)、景觀、農(nóng)田利用的土地。
而這一地基處理過(guò)程就是淤泥固結(jié)排水的過(guò)程。淤泥黏粒含量高,透水性差,在自重作用下的固結(jié)時(shí)間長(zhǎng),自重固結(jié)后的強(qiáng)度低。淤泥的快速排水固結(jié)問(wèn)題成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。軟黏土地基使用的真空預(yù)壓法和堆載預(yù)壓法,對(duì)于淤泥往往難以發(fā)揮良好的效果。
淤泥含水率極高,處于流動(dòng)狀態(tài),顆粒之間的有效應(yīng)力非常低,在高壓抽真空的狀態(tài)下淤泥顆粒會(huì)和間隙水一起流動(dòng),從而使排水板出現(xiàn)淤堵而無(wú)法排水。如何解決排水系統(tǒng)的淤堵問(wèn)題成為淤泥快速排水的關(guān)鍵。堆場(chǎng)淤泥快速排水技術(shù)是在淤泥內(nèi)鋪設(shè)多層多排水平排水通道,其層間距、排間距都在60~80cm左右,以形成高密度泥下排水網(wǎng)絡(luò)。
將該網(wǎng)絡(luò)與地面密封的水平排水管密封連接,再與射流排水裝置連接后抽氣抽水,可加快淤泥的排水速度。目前這一技術(shù)開(kāi)發(fā)和其中的關(guān)鍵問(wèn)題尚處于探索的初期階段。
清淤工程必須因地制宜
中小河道、農(nóng)村河道的清淤工程既有傳統(tǒng)清淤的“疏通”目的,也就是解決排澇、防洪、灌溉功能保障的目的,也有改善河道水質(zhì),促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)健康,提升河道景觀的深層目的。
因此,從清淤的前期工作、方案制定、工藝選擇、工程實(shí)施的所有環(huán)節(jié)中,必須保證這種“多目的”清淤的特征。
中小河道、農(nóng)村河道的清淤工程與港口航道和大江大河清淤工程有所不同,具有工程量小、大型船只通行困難、清淤對(duì)象含有各種垃圾、性質(zhì)復(fù)雜的特點(diǎn)。從這種特點(diǎn)出發(fā)較為簡(jiǎn)易的清淤技術(shù)往往易于采用。
無(wú)論采用何種技術(shù),河道治理的主要目標(biāo)——水質(zhì)改善應(yīng)該是清淤方法、工藝選擇中必須考慮的問(wèn)題。因地制宜,考慮河道的各種條件,在有條件的情況下選擇排干清淤不失為一種現(xiàn)實(shí)的選擇。
在不能夠排干的情況下,通過(guò)改進(jìn)的小型泵吸式、絞吸式清淤船可以成為一種選擇,也是小河道清淤技術(shù)發(fā)展的方向。
農(nóng)村地區(qū)有別于沿海城市,具備低洼地帶和周轉(zhuǎn)土地的優(yōu)勢(shì),因此在淤泥處理方面也應(yīng)該突出因地制宜的思想。淤泥在低洼地帶堆放后還原為土地利用,無(wú)重金屬污染淤泥的還田,以及簡(jiǎn)單處理后作為河堤加固、道路鋪設(shè)的填土進(jìn)行使用,是最為適合農(nóng)村地區(qū)的方法。
清淤工程中一些新的技術(shù)、新的方法大多數(shù)還是為大規(guī)模工程和城市地區(qū)的工程而開(kāi)發(fā),中小河道和農(nóng)村地帶的清淤工程設(shè)備的適用性問(wèn)題需要進(jìn)一步的研究和開(kāi)發(fā)。
金華正邦也一直致力探尋清淤工程的新技術(shù)、新工藝,結(jié)合公司幾十年的機(jī)械制造經(jīng)驗(yàn),研發(fā)生產(chǎn)的LW550臥螺離心機(jī),適應(yīng)性強(qiáng),移動(dòng)方便,泥水分離效果佳,是一款不錯(cuò)的中小河道清淤設(shè)備。
什么是淤泥?淤泥,又稱(chēng)淤渣,是指的是在靜水和緩慢的流水環(huán)境中沉積并含有機(jī)質(zhì)的細(xì)粒土,是懸浮的固體顆粒沉淀淤積而形成的含少量液體的固液混合物。河道治理時(shí)如何處理河道淤泥是個(gè)難題,清淤是河道治理工程中非常重要的環(huán)節(jié),而清淤所選擇的工藝和設(shè)備又是至關(guān)重要。