城区河道底泥污染评价及底泥清淤方案分析

徐春萍

摘  要：随着城市化及工业化的发展，城市河道受到人类活动的影响越来越大，河道的淤泥污染越来越严重。河道底泥含有较多的有害物质，应做好及时清淤，而清淤中也应选择合理的清淤方案，避免二次污染，所以，应做好城区河道底泥清淤方案的分析。本文概述了城区河道清淤特点，对其底泥污染进行了评价分析，找出了底泥淤泥清挖、运输、脱水的对比方案，以选择有效的优化方案，确保河道清淤的有效实施。

关键词：城区河道  底泥污染  清淤方案  分析

中图分类号：X522                             文献标识码：A                    文章编号：1674-098X（2020）10（b）-0068-03

Abstract： With the development of urbanization and industrialization， urban river channel is more and more affected by human activities， and the river silt pollution is more and more serious. River sediment contains more harmful substances， should be done in a timely manner， and the dredging should also choose a reasonable dredging plan， to avoid secondary pollution， so， should do a good job of urban river sediment dredging plan analysis. This paper summarizes the characteristics of river dredging in urban areas， evaluates and analyzes the sediment pollution， and finds out the comparison scheme of sediment dredging， transportation and dehydration， so as to select the effective optimization scheme and ensure the effective implementation of river dredging.

Key Words： Urban river course; Sediment pollution; Desilting scheme; Analysis

1  城區河道淤积特点

城区河道位于城市中，是城市的排洪主要通道，水体滞流较大，自净能力差。城区河道河干地势一般较缓，各小支流的泥沙都流入河中，河道历年较久，泥沙沉积较多，如多年未清淤，会造成河道淤堵。另外，有些工业废水直接排入河流，使其有害物质沉积河底，形成黑色浮泥，污染水质及环境。且大量生活污水及生活垃圾经排水管排入河流，造成河流污染，引起淤积。

城区河道两侧多建有绿化、公园、娱乐等设施，且毗邻城市道路及配套设施，两侧居民、商业较密集，桥梁及跨河桥较多。河道清淤工作面受到限制，与城市交通、城市居民生活及环境保护存在矛盾。清淤时涉及到多方面问题，清淤工艺复杂，所以，城区河道的清淤应慎重，结合城区实际情况，做好清淤方案的设计分析，采用合适的清淤方案，使其切实可行。

2  城区河道底泥污染评价

2.1 城区河道污染的成因

河道污染物随着河道泥沙沉积于河底，上覆水体环境一旦出现变化，底泥污染物会释放污染物至水体，造成河道水资源污染，加大水环境的治理难度。根据相关研究统计，城区河道污染底泥污染的成因有：其一，降雨的雨水径流带走地表上砂石、树枝残渣、垃圾等流入河道。其二，河道周边区域的生活污水、垃圾的排入，及河道周边工业生产厂的废弃污水排入;其三，河道的小支流流入的污染物;其四，底泥向上部覆水体释放出污染物;其五，合流制剂不完全分流制管网的溢流排入。

2.2 河道底泥污染物检测

首先对河道底泥检测样品进行采集，采集点为城区河道的污染源排放口下游、与其他水体混合均匀处。使用彼得生取样器取得河道底泥表层0～15cm处底泥1.5kg，放入塑料桶，待其沉淀后撇开表面的泌水，经筛除垃圾、落叶、硬质颗粒物后装入聚乙烯密封塑料袋，带回实验室。将污泥样本倒入玻璃容器，让其自然风干，风干后将其放于硬质塑料板上，使用玻璃棒压碎，并去除样本中残体、树枝、砂石，取150g倒入钵中研磨后用尼龙筛进行筛分，将留于尼龙筛上样本倒入研钵再进行碾碎，确保底泥样本全部过筛，用四分法缩分，把获得的最终样本混合均匀后装入密封袋，放于4度以下环境保存。再采用鲍士旦的土壤农化分析进行检测，底泥的pH值用酸度计直接测量湿泥，全氮使用半微量开氏法测定，有机质使用重铬酸钾容量法测定，全磷使用H2S04-HCL04消解、钼锑抗比色法测定，重金属Pb、Cr、Cd使用四酸法消解（HCI-HN03-HCL04-FH）及原子吸收法进行测定[3]。

2.3 河道底泥污染评价

其一，总氮和总磷污染评价。氮磷是植物生长的限制因素，正常河流的氮磷含量较少，一旦超标，植物会疯长。氮磷存在于生活污水、农田排水、工业废水中，排入河流后，河流水中营养物质增长，藻类植物突出，短生命周期植物繁殖、死亡增加，消耗水中溶解氧，造成溶解氧不足引起厌氧反应，产生有毒气体。且过多腐烂的藻类导致水体发臭，引起鱼类及生物死亡，水体生态系统破坏，水体自净能力降低。其二，有机物质污染评价。有机物质直接影响水体酸碱度及溶解氧的循环，较大的影响微量金属离子及有机污染物的形态毒性、迁移转化、生物有效性。其三，沉积物重金属的污染评价。重金属是持久性污染物，不能被微生物降解，且有累计效应。国内多采用单因子指数评价法、综合污染指数法、地累积指数法、潜在生态危害系数对重金属污染进行评价。单因子指数评价法是对单一污染物进行评价，以土壤元素为标准评价重金属污染累计程度。但其不能反映综合的污染情况。综合污染指数法是在单因子评价基础上进行综合评价，可反映多因子重金属污染情况。地累积指数法是研究重金属污染程度的定量指标，以河道底泥中重金属含量反映重金属污染水平程度。潜在生态危害系数是根据重金属的性质及其处于环境特点，以沉积学角度评价底泥中的重金属污染，将重金属含量、生态效益、环境效益、毒理学结合起来，进行可比的等价属性指标进行评价，以定量区分潜在的生态危害程度。

3  城区河道清淤方案分析

河道清淤方案主要涉及到三个方面，即淤泥清挖、淤泥运输、脱水处理[5]。所以，应针对这三个环节进行技术优化，以形成有效的清淤方案。

3.1 干槽清淤

干槽河道清淤是传统的清淤方法，施工前需将全部洪园闸门提升将水放出，再进行挖掘机清挖河道淤积物。河道淤泥清挖后的运输和存放是此方案的主要考虑问题，清挖后的堆放会占据大量用地，会造成河道两边绿化及设施损害，且清挖时间较长，淤泥恶臭会影响空气质量，不利于城市及居民的良好生活环境。另外，淤泥含水分较多，不易成型，加大了运输难度，对运输加载要求较高，且运输途中的保护措施必须加大，避免渗漏影响环境。此外，清挖出的淤泥处理也是个问题，需要占用较大用地，且淤泥中的有害物质渗漏进地表，会污染地下水，不利于生态环境。鉴于此问题，渐渐改善了干槽清淤方法，将河道的水体排干后，对河道底泥进行晾晒，待其干化结板后，再使用挖掘机进行开挖清淤，再经汽车运输到干化场地进行进一步的淤泥干化。但因干槽清淤需将水体排干后进行固结开挖，所以，仅适合城区中水量不大、水文情况较好的河流。

3.2 淤泥清挖方案分析

目前国内常用的淤泥清挖方案有：绞吸式挖泥船方法、浮船机械清挖、遥控水下清淤车。其一，绞吸式挖泥船方法，此方法是近年来使用较广泛的水力式挖泥船。此方法可连续完成淤泥的清挖、输送、干化处理及疏浚程序。具体工作方法是：选用排泥量350m3/h的环保绞吸式挖泥船，为21m×5.2m×1.5m船型，船体吃水深1.3m，船两侧定位桩为9m，使用水吸水管前端的环保绞刀及其密封罩装置，切割、搅拌河道的底泥，吸泥管将绞起的底泥泥沙经泵力直接输送至储泥场，对距离较远和超额的，可在中间设置接力加压泵站，实现远距离的底泥泵送，其施工过程全部在水下完成，适合底泥泥浆含泥量15%。绞吸式挖泥船方法的优点是连续性作用较强，综合成本较低、生产效率高;缺点是泥浆含水量过大，且设备的体积较大，适合城区河面较宽、淤泥量较大的河段，不适合小河道。其二，浮船机械清挖，此方法是对传统的机械清淤方法的改进，具体工作方法是：选用20m×20m×1.5m浮船，长臂和普通挖掘机各一台，将两台挖掘机放置在浮船两端，普通挖掘机进行清淤施工固定浮船和辅助浮船移动，长臂挖掘机在浮船水面上进行淤泥清挖。浮船机械清挖的优点是操作较方便，淤泥含水量较少;缺点是设备体积大、成本高、效率低，适合河道较宽、淤泥量大的城区河段，且其运输需要脱水设备和驳船完成。其三，遥控水下清淤车，此方法是全自动的水下清淤遥控方法，多用于城区小河道清淤。选用车体为4.7m×2.4m×2m尺寸，排泥量为50～100m3/h，功率为30kw，排距为500m，扬程为15m，遥控距离为400m。清淤车通过履带行走直接于水下作業，具体工作方法是：用清淤车上的八字型螺旋搅力刀具绞割淤泥，泥浆经泥浆泵吸入、提升，再经输泥管运输到储泥场，对超额及超距的，可中间设置接力加压泵，实现长距离的运输。遥控水下清淤车的优点是设备体积较小、操作灵活、减少了人力投入、成本较低;缺点是泥浆含水量较大、清淤工期长、效率低，适合于城区小河道的清淤。

3.3 淤泥输送方案分析

河道清挖产生的泥浆输送一般分为管道输送及驳船输送，管道运输又分为地面输泥管运输和水面输泥管运输。而城区河道一般受地理条件、支流入口、跨河桥梁、绿化景观等制约，地面输泥管运输较受限制。所以，可选用水上输泥管运输及泥驳船运输。水上输泥管运输可避免淤泥运输中带来的二次污染，减小对河岸等环境的影响。清淤船吸出河底淤泥后，经水面布置可移动的输泥管及接力泵，选用DN500全封闭的输泥钢管，长距离中间设和挖泥船泥泵力匹配的接力泵，确保每套接力泵系统带动3km的输泥管线，将泥浆通过输泥管直接输运至储泥场。其优点是不占用用地、减小了环境破坏污染，且可长距离运输，效率较高;缺点是管线顺直要求较高，防止死弯，且要考虑水流、风浪影响，间隔14m需设置橡胶浮体，长距离还需要加压泵，投资较大。泥驳船输送淤泥是应用较广泛的河道运输，采用泥舱容积为150m3泥驳，载货吃水为1.65m深，速度为24km/h，配置一台Q=300m3/h泥泵，将泥浆运至淤泥处理场，经配置的泥浆泵把泥驳中淤泥送至堆放及处理构筑物内。工作以装载-航行-卸载-返航为循环。其优点是投资少、不会污染环境，且能实现长距离运输;缺点是每次运输量有限，工作循环，工期较长。

3.4 淤泥脱水方案分析

河道清淤中淤泥含水量一般较大，需进行相应的脱水处理。其方法主要有：自然脱水干燥、机械脱水、生态土管系统处理。自然脱水干燥就是自然的晾晒，此方法较传统，不适合现代生态环境要求。机械脱水是采用离心脱水机的泥浆脱水设备进行。其工作方法是：空心转轴将泥浆送入转筒，经其高速旋转离心作用被甩入毂腔内。因污泥颗粒的比重大，其产生离心力也大，甩贴在毂腔壁上形成固体层，在旋输送器的推动下，被送到转载锥端，再经转载出口排出，液体则经堰四溢流排出转载外，经汇集后排出脱水机，处理后的淤泥形状呈泥团状。生态土管系统处理方法是近年来生活环境发展中的新兴脱水处理技术，是生态土工管袋和药剂脱水法的结合。其脱水过程分为充填-脱水-固结三个阶段。先将淤泥充填至生态土管中，投入絮凝剂，以加速脱水，促进淤泥中固体颗粒的固结。再经生态土管材质的过滤结构及袋内液体压力动力因素进行脱水。脱水后固体颗粒存留于生态土管中，而渗出水收集后流回河道。固体颗粒填满生态土管袋后，移走生态土管和填充物，进行填埋或资源利用。此方法可一次完成泥浆收集、运输、充填、脱水、固结，且在封闭环境中完成，对环境影响极小，尤其适用于城区底泥的河道清淤。其优点是操作较简单，工期较短，效率高，对环境保护较好;缺点是生态土管用量较大，且临时占地较多，为适应城区场地条件的限制，可采用小型的生态土管系统方法，同时进行脱水、固结和运转，以优化场地使用。

参考文献

[1] 闻陆鹏.南淝河示范段沉积物污染特征及防控措施[D].合肥：合肥工业大学，2015.

[2] 徐其士，魏金良.广州车陂涌底泥重金属污染及生态风险评价[J].人民长江，2020，51（2）：28-31，124.

[3] 张亚，余灿，杨璐瑶，等.遵义市中心城区河道底泥污染评价及底泥清淤方案[J].水电能源科学，2019，37（12）：37-40.

[4] 王寅.环保疏浚残留底泥的产生与管理[J].中国水运（下半月），2019，19（11）：117-119.

[5] 逄博. 湿地底泥污染物释放规律及生物稳定性研究[D].大庆：东北石油大学，2019.

[6] 史建松.某治理河段清淤底泥污染初步调查方法探讨[J].地下水，2019，44（4）：259-260.