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黑臭水体中疏浚底泥处置现状、案例分析

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     自“水十条”发布以来,全国上下,尤其地级以上城市,都掀起一场黑臭水体治理风波。黑臭水体治理手段包括:控源截污、内源污染控制、生态恢复等等,其中内源污染控制的主要手段是清淤疏浚,对河道底泥进行处理。

    河道底泥一般含水率高、强度低,并有潜在风险,同时清出的污泥缺乏足够的土地或者空间贮存。因此,如何预测产泥量、如何选择正确清淤方式、如何控制污泥环境风险以及寻找底泥出路是清淤疏浚处理底泥需要落实的几个最重要的问题。

    近期,在“2018(第13届)水处理行业热点技术论坛”上,天津市市政工程设计研究总院副总工程师赵乐军作了题为《黑臭水体治理中疏浚底泥处理处置》的报告。报告介绍了国内外现状,并针对两个污泥治理工程案例进行了详解。

    一、国内外污泥处置现状

    目前,国外底泥处置方式基本有以下4种:

    (1)开放式水体处置

    该方法将沉积物通过管道、船舶或车辆运输到其它河流/湖泊/海洋。要求沉积物未被污染,同时需要对受纳水体进行评估,不适于处置污染河道的底泥。

    (2)限制式处置

    将沉积物放入与附近水体隔离并且筑堤的洼地,进行卫生填埋。

    (3)利用处置

    将污泥用作建筑材料或者路基材料,以代替粘土。美国一些地区将一些疏浚物用于修建码头、建造湿地、作为水泥添加物。但这种处置方式可能会使底泥中污染物造成二次污染。

    (4)原位修复

    原位修复包括以下几种类型:利用生物—生态修复技术在原地直接吸收、降解污染物;通过在底泥表面铺放一层或多层泥沙等天然矿物,使污染底泥与上层水体隔离,从而阻止底泥中污染物向水体迁移;通过向水体底泥投放化学药剂,使表层底泥固化、稳定化,形成一个底泥覆盖层,阻止深部底泥中污染物向上迁移。该处置方式的缺点是不能提高河道防洪排涝能力。

    总体来说,国外对底泥进行原位处置的占比很高,以美国1982-1999年底泥处置工程统计为例,其中58%是异地处置,42%是原地处置。相比之下,我国基本上还是以异地处置为主。

    二、底泥处置工程案例

    1.重污染河道治理工程案例

    A河道及两条支流全长81.6km,自1965年改造至今,40余年来一直是某城市南部区域主要工业废水、生活及www.qifa01.com 尾水的排放通道。目前,该河道断面逐年减小,河底淤泥深达1-2m,沿河构筑物损坏严重且规模不足。对该河道水流及底泥进行调查,水质氨氮达125mg/Kg,生化需氧量246mg/Kg,流泥层含水率50%-100%,软泥层含水率38%-50%,原状土层含水率33%,污染严重。

    取该河道100m试验段进行研究,总淤泥量为2866.5立方米。对底泥进行两种清淤(水力、机械)方法以及三种脱水(风干、抽真空、机械脱水)方法。清淤结果:水力清淤平均含水率90%,机械清淤平均含水率83%。脱水结果:自然风干脱水后水力清淤污泥含水率从90%降到70%大约需要20天;机械清淤含水率从83.3%降到70%大约需要13天。抽真空脱水后水力清淤污泥含水率从90%降到70%大约需要32.3天;机械清淤含水率从83.3%降到70%大约需要26.5天。机械脱水后的沉积物含水率平均为73.2%,并且很难低于70%。

    对河道软/硬泥中污染物平均值进行检测,对其利用途径进行分析。

    (1)园林用污泥中污染物控制标准与河道软/硬泥中污染物平均值比较:软泥样本平均值中,锌、镉的含量超过了园林绿化用泥质标准中酸性土壤的控制标准;软泥样本平均值中,镍、汞的含量,超过了园林绿化用泥质标准对酸性土壤和碱性土壤的控制标准;硬泥样本则无超标现象。

    (2)土地改良用污泥中污染物控制标准与河道软/硬泥中污染物平均值比较:软泥样本平均值中,总镉、锌、镉的含量超过了土地改良用泥质对酸性土壤的控制标准;镍、汞的含量超过了土地改良用泥质标准对酸性土壤和碱性土壤的控制标准;硬泥样本则无超标现象。

    (3)农用污泥中污染物控制标准与D河道软/硬泥中污染物平均值比较:软泥样本平均值中,铜、锌、镍、汞的含量均超过农用污泥中污染物控制标准;硬泥所有污染物并无超标现象。

    2.重污染湖泊治理工程案例

    S湖于1976年4月开始接纳工业废水,大部分是废水。由地下管道输入的全区工业废水,待汛期可泄洪时,提闸放入河内,随同河水一并入海。污水库的总面积约为256.67公顷,库内存量污水总量为239.99万立方米,污染的总泥量为299.38万立方米。

    对该湖流域进行监测布点,重点区域主要有西岸以及南岸的淤积区,从污水进口到出口的水流轴线上以400m为网格均布监测断面,共有18个位点,同时在可能污染的重点区域加设1-3个采样点;在污水库内以100m为间隔均布,设217个底质监测位点。

    对该湖流域进行底泥采样。第一阶段共有25个采样点,采样深度4m;监测的主要目标是对底泥污染状况进行定性分析,摸清底泥主要污染物种类和分布状况;第一批底泥分析结果发现,污水湖底泥污染主要集中表层80cm左右的黑泥层,至1.5m处各点位基本可见到原状的粉砂质粘土层。第二阶段共192个检测点,是在第一阶段监测结果的基础上,在所有位点,对第一阶段检出的重点污染项目进行监测,全面反映污水湖的污染状况。

    对217个底泥钻孔进行观察和分析,发现污水湖底泥普遍具有十分明显的层序结构。顶部为黑色粉砂粘质泥层——严重污染层,厚度一般在1.3-2.5m之间,总体呈黑色,以黏土质和细粉砂质的颗粒物为主,平均粒径在5-11μm之间,属于重壤土和轻粘土之间,有机质含量较高,有明显臭味。底部棕黄色泥层,以棕黄色自然沉积为主,含水量较低,在70%左右。绝大部分样点平均粒径在6-9μm之间,无异味。两层之间分界鲜明,未发现有明显的污染物过渡带层。

    严重污染层分层按照含水率的不同可以从表征上分为三个亚层:最上层为水溶胶亚层,该层为固液相的过渡带,含水率在98%以上,厚度在20-80cm之间,整体上随着水深的变化而变化,该层与水层存在明显的重叠,随着水体的受扰动程度不同而发生变化;中间为黑色絮凝亚层,该层位于水溶胶亚层以下,为厚重黑色絮状层,其厚度在20-60cm之间,平均含水率在90%左右;最下层为黑色粘土亚层,该层平均含水量85%左右,厚度在0.3-1.2m之间,以黑色黏土、粉砂及细砂沉积物为主;三个亚层中前两层具有一定的流动性,在扰动较大的情况下,可以随着水流进行迁移,容易向上扰动进入上层水体。

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