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趙樂軍:黑臭水體中疏浚底泥的處理處置

時間:2018-04-13  點擊:1853 次 字號+  字號-
在中國國際貿易促進委員會建設行業分會、城鎮污水深度處理與資源化利用技術國家工程實驗室聯合主辦,《水工業市場》雜志、中關村中科水環境保護技術創新推廣中心承辦的“2018(第13屆)水處理行業熱點技術論壇”上,天津市市政工程設計研究總院副總工程師趙樂軍作了題為《黑臭水體治理中疏浚底泥處理處置》的報告。報告介紹了國內外污泥處置現狀,并針對兩個污泥治理工程案例進行了詳解。
天津市市政工程設計研究總院副總工程師趙樂軍

自“水十條”發布以來,全國上下,尤其地級以上城市,都掀起一場黑臭水體治理風波。黑臭水體治理手段包括:控源截污、內源污染控制、生態恢復等等,其中內源污染控制的主要手段是清淤疏浚,對河道底泥進行處理。

河道底泥一般含水率高、強度低,并有潛在環境風險,同時清出的污泥缺乏足夠的土地或者空間貯存。因此,如何預測產泥量、如何選擇正確清淤方式、如何控制污泥環境風險以及尋找底泥出路是清淤疏浚處理底泥需要落實的幾個最重要的問題。

一、國內外污泥處置現狀

目前,國外底泥處置方式基本有以下4種:

(1)開放式水體處置

該方法將沉積物通過管道、船舶或車輛運輸到其它河流/湖泊/海洋。要求沉積物未被污染,同時需要對受納水體進行評估,不適于處置污染河道的底泥。

(2)限制式處置

將沉積物放入與附近水體隔離并且筑堤的洼地,進行衛生填埋。

(3)利用處置

將污泥用作建筑材料或者路基材料,以代替粘土。美國一些地區將一些疏浚物用于修建碼頭、建造濕地、作為水泥添加物。但這種處置方式可能會使底泥中污染物造成二次污染。

(4)原位修復

原位修復包括以下幾種類型:利用生物—生態修復技術在原地直接吸收、降解污染物;通過在底泥表面鋪放一層或多層清潔泥沙等天然礦物,使污染底泥與上層水體隔離,從而阻止底泥中污染物向水體遷移;通過向水體底泥投放化學藥劑,使表層底泥固化、穩定化,形成一個底泥覆蓋層,阻止深部底泥中污染物向上遷移。該處置方式的缺點是不能提高河道防洪排澇能力。

總體來說,國外對底泥進行原位處置的占比很高,以美國1982-1999年底泥處置工程統計為例,其中58%是異地處置,42%是原地處置。相比之下,我國基本上還是以異地處置為主。

二、底泥處置工程案例

1.重污染河道治理工程案例

A河道及兩條支流全長81.6km,自1965年改造至今,40余年來一直是某城市南部區域主要工業廢水、生活污水及污水處理廠尾水的排放通道。目前,該河道斷面逐年減小,河底淤泥深達1-2m,沿河構筑物損壞嚴重且規模不足。對該河道水流及底泥進行調查,水質氨氮達125mg/Kg,生化需氧量246mg/Kg,流泥層含水率50%-100%,軟泥層含水率38%-50%,原狀土層含水率33%,污染嚴重。

取該河道100m試驗段進行研究,總淤泥量為2866.5立方米。對底泥進行兩種清淤(水力、機械)方法以及三種脫水(風干、抽真空、機械脫水)方法。清淤結果:水力清淤平均含水率90%,機械清淤平均含水率83%。脫水結果:自然風干脫水后水力清淤污泥含水率從90%降到70%大約需要20天;機械清淤含水率從83.3% 降到70%大約需要13天。抽真空脫水后水力清淤污泥含水率從90%降到70%大約需要32.3天;機械清淤含水率從83.3% 降到70%大約需要26.5天。機械脫水后的沉積物含水率平均為73.2%, 并且很難低于70%。

對河道軟/硬泥中污染物平均值進行檢測,對其利用途徑進行分析。

(1)園林用污泥中污染物控制標準與河道軟/硬泥中污染物平均值比較:軟泥樣本平均值中,鋅、鎘的含量超過了園林綠化用泥質標準中酸性土壤的控制標準;軟泥樣本平均值中,鎳、汞的含量,超過了園林綠化用泥質標準對酸性土壤和堿性土壤的控制標準;硬泥樣本則無超標現象。

(2)土地改良用污泥中污染物控制標準與河道軟/硬泥中污染物平均值比較:軟泥樣本平均值中,總鎘、鋅、鎘的含量超過了土地改良用泥質對酸性土壤的控制標準;鎳、汞的含量超過了土地改良用泥質標準對酸性土壤和堿性土壤的控制標準;硬泥樣本則無超標現象。

(3)農用污泥中污染物控制標準與D河道軟/硬泥中污染物平均值比較:軟泥樣本平均值中,銅、鋅、鎳、汞的含量均超過農用污泥中污染物控制標準;硬泥所有污染物并無超標現象。

2.重污染湖泊治理工程案例

S湖于1976年4月開始接納工業廢水,大部分是化工廢水。由地下管道輸入的全區工業廢水,待汛期可泄洪時,提閘放入河內,隨同河水一并入海。污水庫的總面積約為256.67公頃,庫內存量污水總量為239.99萬立方米,污染的總泥量為299.38萬立方米。

對該湖流域進行監測布點,重點區域主要有西岸以及南岸的淤積區,從污水進口到出口的水流軸線上以400m為網格均布監測斷面,共有18個位點,同時在可能污染的重點區域加設1-3個采樣點;在污水庫內以100m為間隔均布,設217個底質監測位點。

對該湖流域進行底泥采樣。第一階段共有25個采樣點,采樣深度4m;監測的主要目標是對底泥污染狀況進行定性分析,摸清底泥主要污染物種類和分布狀況;第一批底泥分析結果發現,污水湖底泥污染主要集中表層80cm左右的黑泥層,至1.5m處各點位基本可見到原狀的粉砂質粘土層。第二階段共192個檢測點,是在第一階段監測結果的基礎上,在所有位點,對第一階段檢出的重點污染項目進行監測,全面反映污水湖的污染狀況。

對217個底泥鉆孔進行觀察和分析,發現污水湖底泥普遍具有十分明顯的層序結構。頂部為黑色粉砂粘質泥層——嚴重污染層,厚度一般在1.3-2.5m之間,總體呈黑色,以黏土質和細粉砂質的顆粒物為主,平均粒徑在5-11μm之間,屬于重壤土和輕粘土之間,有機質含量較高,有明顯臭味。底部棕黃色泥層,以棕黃色自然沉積為主,含水量較低,在70%左右。絕大部分樣點平均粒徑在6-9μm之間,無異味。兩層之間分界鮮明,未發現有明顯的污染物過渡帶層。

嚴重污染層分層按照含水率的不同可以從表征上分為三個亞層:最上層為水溶膠亞層,該層為固液相的過渡帶,含水率在98%以上,厚度在20-80cm之間,整體上隨著水深的變化而變化,該層與水層存在明顯的重疊,隨著水體的受擾動程度不同而發生變化;中間為黑色絮凝亞層,該層位于水溶膠亞層以下,為厚重黑色絮狀層,其厚度在20-60cm之間,平均含水率在90%左右;最下層為黑色粘土亞層,該層平均含水量85%左右,厚度在0.3-1.2m之間,以黑色黏土、粉砂及細砂沉積物為主;三個亞層中前兩層具有一定的流動性,在擾動較大的情況下,可以隨著水流進行遷移 ,容易向上擾動進入上層水體。

對底泥中污染物進行檢測,共檢出污染物30項,其中:重金屬和無機類污染物11項;半揮發性有機物9項;農藥類3項;揮發性有機物6項;二惡英1項。其中汞的污染最為嚴重。

三、結論與建議

1.重視底泥的調查(泥量、泥質)

建議泥質調查應分成兩個階段,初步調查和詳細調查,每個階段實施前制定詳細的調查方案,建議制定底泥污染調查的規范。

2.綜合平衡運輸費用和處理費用的關系

對于運距較遠的項目,應在現場最大限度降低含水率。

3.至少一個污泥填埋廠或者堆置廠是必要的

底泥的含水率>60%時,強度很低,需要對關注填埋的巖土力學問題。
專題
期刊

主管:中華人民共和國住房和城鄉建設部
主辦:中國國際貿易促進委員會建設行業分會
國內統一刊號:CN11—4022/TU
國際統一刊號:ISSN1008—570X
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