２０１４年第１期 ２０１４ Ｎｕｍｂｅｒ １ 水电与新能源 总第１１４期 Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．１１４ ＨＹＤＲ０Ｐ０ＷＥＲ ＡＮＤ ＮＥＷ ＥＮＥＲＧＹ 文章编号：１６７１—３３５４（２０１４）０ｌ一００７０—０３ 河流湖泊底泥处理方法的探讨 章晓飞 ，梁 峙 ，马 捷 ，梁 骁 ，刘喜坤４，赵海明 ，魏童洁 ，彭 焕 （１．徐￣ｌ，ｌｍ程学院环境工程学院，江苏徐州２２１１１１；２．中国矿业大学，江苏徐州２２１００８； ３．上海财经大学经济学院，上海２００４３３；４．徐州市水利局，江苏徐州２２１１１１； ５．信阳师范学院华锐学院，河南信阳４６４０００；６．北京网格时代网络科技有限公司，北京１０００７５） 摘要：随着国民经济的高速发展，河流、湖泊底泥污染日渐加剧，底泥的处理成为生态保护的重要课题之一，依据固废处 理的减量化、无害化、资源化，即所谓“三化”原则，对底泥的处理方法进行了探讨。 关键词：河流；湖泊；底泥；减量化；无害化；资源化 中图分类号：Ｘ７０５ 文献标志码：Ａ Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｒｉｖｅｒ ａｎｄ Ｌａｋｅ Ｓｅｄｉｍｅｎｔ Ｚｈａｎｇ Ｘｉａｏｆｅｉ ，ＬＩＡＮＧ Ｚｈｉ ，ＭＡ Ｊｉｅ ，ＬＩＡＮＧ Ｘｉａｏ ，ＬＩＵ Ｘｉｋｕｎ ，ＺＨＡＯ Ｈａｉｍｉｎｇ ，Ｗｅｉ Ｔｏｎｇｊｉｅ ，Ｐｅｎｇ Ｈｕａｎ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｕｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ ２２１ １ １ １，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ Ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＸｕＺｈｏｕ ２２１００８，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｆｉｎａｎｃｅ ａｎｄ Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００４３３，Ｃｈｉｎａ； ４．Ｘｕａｈｏｕ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ Ｂｕｒｅａｕ，ＸｕＺｈｏｕ ２２１ １ １ １，Ｃｈｉｎａ； ５．Ｈｕａｒｕｉ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｘｉｎｙａｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉｎｙａｎｇ ４６４０００，Ｃｈｉｎａ； ６．Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｗｉｇｏ Ｔｉｍｅｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００７５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｎａｔｉｏｎａｌ ｅｃｏｎｏｍｙ，ｔｈｅ ｒｉｖｅｒ ａｎｄ ｌａｋｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ ｉｎｃｒｅａｓ－ ｉｎｇｌｙ ｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｅｄ ａｎｄ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｂｅｃｏｍｅｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｓｕｂｊｅｃｔ ｏｆ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ”ｔｈｒｅｅ— ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ”ｔｏ ｓｏｌｉｄ ｗａｓｔｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｎａｍｅｌｙ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，ｈａｒｍｌｅｓｓｎｅｓｓ，ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｗａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｉｖｅｒ；ｌａｋｅ；ｓｅｄｉｍｅｎｔ；ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ；ｈａｒｍｌｅｓｓｎｅｓｓ；ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ 底泥是湖泊河流生态系统的重要组成部分，也是 水土界面物质的积极交换带。近年来，随着经济的迅 速发展及人口的快速膨胀，大量工业及生活污染物都 １ 减量化 减量化，即通过适当的技术，一方面减少固废排放 排入相邻的河流与湖泊中，湖泊河流的污染也日益加 量，另一方面，减少固废容量。而在底泥污染上即指通 剧，而底泥，作为陆源性入湖污染物的主要蓄积场所， 也自然成为水污染的主要污染源之一。因此，修复湖 泊河流底泥成为生态环保当务之急。笔者根据固废处 过适当的技术，减少污染底泥的量，达到治理水体污染 的目的。 １．１疏浚技术 理的减量化、无害化、资源化，即所谓“三化”原则，提 出了底泥处理的一些方法，供同行切磋交流。 收稿日期：２０１３—１０—０９ 疏浚是指通过挖除表层污染底泥以达到减少底泥 污染物释放的技术措施。这是最直截了当的减量化技 作者简介：章晓飞，男，本科在读，从事给水排水工程研究。 梁峙，男，教授，博、硕导师，从事社会发展研究。 基金项目：北京现代物流基地重大课题（ＪＤ２０１３００１）；住房和城乡建设部项目（２０１３一Ｋ７—１１）；江苏省高等学校大学生创新创业训 练计划项目（２０１３１１９９８０７６Ｘ）；徐州市社会发展计划项目（ＸＭ１２Ｂ０９９）；徐州市科技情报研究计划项目（２０１３—１９）；徐州 工程学院培育项目（ＸＫＹ２０１１１０８）；徐州工程学院大学生实践创新训练计划项目（２０１３—１９）。 ７０ 章晓飞，等：河流湖？白底泥处理方法的探讨 术，而且见效快，效果好 Ｊ。通过运用这种方法，可以 使长期沉积在湖底的污染物随着淤泥的疏浚而得以排 出，直接减少污染物。同时河道容量得以扩大，过水流 量增加，河流排水能力得到提高，间接提高水体循环更 新的能力，从而能够双管齐下减轻河流湖？白的污染问 题。但是如果疏浚不当，可能会使底泥生态环境平衡 被破坏，从而导致更严重的环境问题。因此疏浚前应 当严格计算疏浚底泥深度、数量等，维护生态平衡，保 护生物和物种的多样性，疏浚后的基底应能为后续生 物修复创造条件。 １．２引水冲淤技术 目前国际上一种常用的方法就是建筑大坝、引水 冲污，如东京的隅田川、俄罗斯的莫斯科河、德国的鲁 尔河的污染治理等均采用此法，并且取得很好的治理 效果 。这种通过利用水的重力势能，将水中的底泥 冲走的物理方法能很好地减少水中底泥的含量，达到 冲淤的效果。但是建坝需要投人巨额资金，建设周期 长，而且会改变河流流量和动力条件，影响内河航运， 且冲走的底泥不能得到有效的治理，因此对于筑坝的 时序和地址安排应统筹兼顾，慎重考虑。 从宏观上讲，减量化是“三化”原则应用在底泥处 理问题上的第一步，通过各种方法将污染的底泥进行 挖掘、冲刷、集中，以达到减量化目的。在减量化过程 中，应该注意统筹考虑操作方法，防止对生态造成破 坏，产生二次污染。但是减量化操作仅仅能直接清除 水中底泥，并不能彻底清除底泥中的污染，所以需要将 疏浚冲刷后的底泥收集起来进行下一步无害化处理。 ２无害化 无害化，即采用适当的工程技术对废物进行处理， 使其对环境不产生污染，不至对人体健康产生影响。 而应用到底泥治理上，即通过适当的技术对底泥进行 无害或低危害安全处理，使其对水体不产生污染。底 泥无害化的处理方法主要有化学修复和生物修复两种 技术。 ２．１ 化学修复 化学修复是利用化学原理，将化学制剂与污染物 发生化学反应，使污染物转化成低毒或无毒的化学形 态，以达到无害化效果。常用的化学修复方法有淋洗 法，底泥固化法，玻璃化法，臭氧氧化法，电动修复法 等。但是化学试剂与污染物反应必然会产生其他的化 学物质，虽然根据化学原理可以知道产生的是何种成 分，但其污染元素始终还残留在底泥中，如果不彻底移 除，还是存在一定的危险，对生态环境产生破坏；而且 ２０１４年１月 化学修复花费巨大，所以一般只在紧急情况时使用。 ２．２生物修复 生物修复是利用生物体（主要是微生物）来降解 环境污染物，消除或降低其毒性，达到无害化效果。这 种修复方法耗资少，对原有生态破坏小，去污效率高， 能有效降低污泥中的毒性成分。生物修复法可分为原 位修复和异位修复，原位修复技术是指不搬动底泥，在 原场所进行修复，但是这种修复技术易受各种自然条 件因素的制约，所以效果不是很明显；异位生物修复技 术是指将受污染的底泥搬运到其他场所再进行集中的 生物修复，主要应适用于疏浚后底泥的处理。疏浚后 的底泥，利用生物的生命代谢活动降解底泥中有毒有 害物质，使其浓度得以降低甚至达到完全无害化。因 此，异位生物修复常用作底泥减量化操作后的后续 处理。 无害化处理是底泥处理的第二步，通过化学和生 物处理方法，有效地将疏浚后的污染底泥中的污染减 小到最低，从而实现底泥“三化”处理的第二步无害 化，同时也为第三步底泥的资源化处理打下基础。 ３ 资源化 资源化，即从固废中回收有用的物质和能源，加快 物质循环，创造经济价值的技术和方法。而在底泥应 用上，即将处理后的底泥，根据不同的受污染类型转化 为不同的用途，变废为宝，实现资源的最大化利用。以 往的底泥常规处理方式有堆放，吹填和抛海等，但是这 些处理方法不仅在浪费资源，而且会对环境造成不利 影响，产生各种问题（如占用土地，由于雨水的冲刷而 产生二次污染等）。因此，实现底泥的资源化利用是 底泥处理最重要的一步。 ３．１农业用途 对于富营养化的底泥，可用于农田，绿化用地或制 成农作物肥料，这样的底泥，不仅Ｎ、Ｐ等营养元素丰 富，而且含水量充足，孔隙度高，能够有效提高土壤肥 力，改善土壤性状，增加农作物产量，非常适合用作农 业耕地或者农作物肥料。 ３．２工业用途 （１）生产建筑材料。对于那些受重金属污染或者 富营养化的底泥，经过相应的工序处理后可制成不同 的建筑材料，如水泥、砖瓦、陶粒、瓷砖等，因为底泥具 有颗粒细小、含沙量较少、可塑性、结合力强、干燥敏感 性好、收缩率大等优点，而且有些有机物受重金属污染 的底泥，在制成建筑材料后，其中含有的金属能够有效 地提高材料的硬度、强度、熔点等，是非常理想的建筑 ７１ 水电与新能源 ２０１４年第１期 材料用品。 的出路问题，同时也可以变废为宝，带来很高的经济效 （２）填方材料。与一般的土料相比，固化后的底 益，走一条可持续发展的道路 。 泥具有不产生固结沉降、强度高、透水性小等优点，除 可以免去进行碾压、地基处理施工外，有时还可达到普 ４结语 通土砂所达不到的工程效果 。用这类底泥建造的 底泥污染是一种新兴的污染，且有愈见严重的趋 堤坝路基之类工程，边坡稳定，能够有效地起防渗、防 势，但目前尚无科学完善的治理修复系统，而一个独自 冲刷的作用 。由此可见，将疏浚回收的底泥经过压 的科学的治理系统，对污染底泥就具有指导性作用。 缩、干燥等一系列处理后，可以作为填方材料用于工业 因此，在这种情况下将固废处理“三化”原则应用到底 生产，相比普通土方填料更加密实、牢固，具有明显的 泥处理问题上，形成独自科学的治理系统，并逐渐完 优越性。 善，此举势在必行。面对越来越严重的污染，底泥的减 （３）污水治理用途。经过试验验证，底泥具有很 量化工程势必会越来越多。而减量后的污染底泥经过 好的吸附功能，能够有效地吸附水中的一些有机污染 无害化处理后，进行资源利用就很好地体现了“三化” 物和重金属污染物。刘贵云等 曾采用曝气生物滤 池，用自制河道底泥陶粒对生活污水进行深度处理试 原则的应用。这是一套成体系的连续治理过程，每一 验，同时用对照陶粒和活性炭进行对比试验，实验结果 步都至关重要。 表明底泥陶粒滤料在生活污水深度处理中对ＮＨ 一 参考文献： Ｎ的去除效果较好，运行稳定，且去除污染物的效果不 ［１］宁寻安，陈文松，李萍，等．污染底泥修复治理技术研究 亚于对照陶粒和活性炭。任乃林 等利用底泥吸附 进展［Ｊ］．环境科学与技术，２００６，２９（９）：１００—１０２ ［２］占伟，吴文忠，徐盈，等．有机有毒污染物在土壤及底泥 处理了模拟含ｃｒ废水，结果表明，底泥对废水中铬具 系统中的吸附／解析行为研究进展［Ｊ］．环境科学进展， 有较强的吸附能力，底泥对铬的吸附量及去除率远远 １９９８，６（３）：１—１３ 大于陶土。这些实验都充分说明，底泥的吸附能力远 ［３］张旭东，祁继英．疏浚底泥的资源化利用［Ｊ］．北方环境， 高于其他一般吸附物，如果用于污水治理，能够以污治 ２００５，３０（２）：４８—５０ 污，是上佳的污水治理材料。 ［４］毕香梅，郁二蒙，余德光，等．底泥改良和资源化利用的 资源化是“三化”原则的最后一步，也是最重要的 研究进展［Ｊ］．水产科技，２００９（１）：１—５ 一步，经过减量化和无害化处理后的底泥可以广泛利 ［５］刘贵云，李承勇，奚旦立．河道底泥陶粒对生活污水中 用于工农业生产，最大程度地发挥其用途，从而实现底 ＮＨ 一Ｎ的深度处理试验研究［Ｊ］．东华大学学报：自然科 泥的资源化处理。当下我国正处于社会主义初级阶 学版，２００３，２９（５）：１００—１０３ 段，经济飞速发展，工农业发展迅猛，同时由于人口众 ［６］任乃林，许佩芸．用底泥吸附处理含铬废水［Ｊ］．水处理技 多，人均资源短缺，可持续发展的推进迫在眉睫。发展 术，２００２，２８（３）：１７２—１７４ 中的中国，农业和建筑业可以消纳大量的底泥，将过剩 ［７］刘贵云，姜佩华．河道底泥资源化的意义及其途径研究 的湖泊底泥经处理后加以利用，这样不仅解决了底泥 ［Ｊ］．东华大学学报：自然科学版，２００２，２８（１）：３３—３６ （上接第６９页） 高，过滤精度０．１～６ ｍｍ。原供水管网中的排沙型滤 水泵时，管内压力无大波动。 水器ＤＬＳ ＨＩ一３５０被换下，改装在水泵泵水管路上，因 ２．４更换管道滤水器 为水泵供水管网只需用排沙型滤水器。 根据规范（ＤＬ／Ｔ５０６６—２０１０）中规定，当技术供水 ３结语 流量大于１ ０００ ｍ ／ｈ时，管路上宜装设２个滤水器。 锁金山电站技术供水系统经改造后于２０１２年投 锁金山电站技术供水总流量为７２９ ｍ ／ｈ，故可只设置 入使用，工程总投资４５万元。通过近２ ａ的运行检 １个滤水器。 验，该系统工作可靠性高、运行方式灵活、维护工作量 经过对ＬＳＱ一３５０和ＤＬＳ Ｉ一３５０两种全自动自清 小、运行成本低，投运至今未发生因供水不足而造成电 洗滤水器的比较，最终选用ＬＳＱ一３５０型滤水器。该 量损失，每年直接经济效益６０万元，当年收回投资。 滤水器内有高进低出旋转滤网，在线上下差压自动排 参考文献： ［１］水电站机电设计手册编写组．水电站机电设计手册：水力 污，漂浮物从上部排出，泥砂从下部排出。滤水器的排 机械［Ｍ］．北京：水利电力出版社，１９８３ 污与冲洗通过ＰＬＣ控制设定，过滤后水的清洁度较 ［２］ＧＢ ５０２６５—２０１０，泵站设计规范［Ｓ］ ７２