城市河湖污泥处理：环保疏浚+脱水固化
城市湖泊污染底泥的后处理难题，一直是困扰城市河湖污染治理的一项技术难题。在武汉外沙湖和中新天津生态城污水库治理中，我们看到一种新的模式，环保疏浚技术与土工管袋脱水固化工艺的优化集成，成功实现了河湖污染底泥的减量化、稳定化、无害化及资源化利用，在积极探索如何有效破解河湖污染底泥的后处理技术难题方面迈出了重要一步。
环保疏浚
国内外治理污染水系的经验表明，在外污染源得到控制的条件下，必须彻底清除内污染源――污染底泥，恢复重建水体生态系统，才能达到理想的治理效果，而环保疏浚被世界上各国普遍认为是在水环境治理过程中清除内源污染的重要措施之一。环保疏浚是通过专业的环保疏浚设备精确清除湖底污染层，这样相当于去掉了河湖内污染源。天航局环保工程事业部总经理郑岿立将污染底泥形象地比喻为河湖的“毒瘤”，将环保绞吸挖泥船的绞刀比喻为“手术刀”，实施环保疏浚施工也就相当于为受污染的河湖做“外科毒瘤切除手术”。河湖污染底泥被清除后，原始湖底层得到恢复，不仅为大型水生植物提供生存条件，增加湖泊水体自净能力，也有效促进河湖水生生态系统的恢复。
天航局是国内较早进军水环境综合治理的单位，在国内率先开展环保疏浚的研究、设计和施工，设计了我国第一例内陆湖泊环保疏浚工程，曾先后完成了云南滇池、安徽巢湖、杭州西湖等环保疏浚工程。在杭州西湖底泥疏浚二期工程中，天航局将污染底泥输送到22.6公里以外的郊区进行无害处理。
河湖清淤治理后，水变清了，污染底泥怎么处理？
环保疏浚施工过程中，会有大量的污染底泥产生，传统的环保疏浚施工，对污染底泥的处理方法是寻找大面积的连片土地修建泥塘，进行简单的堆存，采用自然干化的方法固结后再利用。但是，一般的污染底泥属高有机质的粉质黏土，受自然降雨等因素影响很大，靠空气自然干化方法固结需要5 10年甚至更长时间，这样就造成了长时间占用土地资源，不利于土地资源的及时开发使用和景观修复，直接制约了湖泊治理的进度。伴随着城市用地的紧张，场地使用费用昂贵，疏浚堆场底泥长期占用土地成为影响环保疏浚工程效率和经济效益的重要因素，特别是在我国中东部沿海人口密集、经济发达地区，这一矛盾尤为突出。此外，采用堆场处理污染底泥的方法还存在着一定的环境和安全隐患，由于堆场中的底泥裸露，与周围环境直接接触，如果堆场余水处理不达标，就会对周边水体造成二次污染。
天航局在污染底泥的后处理的问题上在国内率先采用了一种新的施工工艺――土工管袋脱水固化工艺。该技术将环保绞吸船从湖底清除的污染底泥通过添加药剂等技术环节处理后，通过管道注入到土工管袋中，注入到土工管袋含水率很高的污染底泥经絮凝沉淀、沥水过滤后，体积在短时间内得到大幅度缩减，而且土工管袋还可以进行多层堆叠，大大减少了对用地的需求，整个处理过程全封闭无污染。该工艺被许多业内人士认为是处理河湖污染底泥的一种既廉价又环保的处理方式。
武汉外沙湖治理样本
今年5月底，天航局环保疏浚事业部项目部完成了武汉外沙湖污泥清除工程主体工程施工任务，该工程是国内首次大规模采用环保疏浚技术结合土工管袋脱水固化工艺工程项目。
外沙湖是武汉市内环线内最大的湖泊，也是武汉市的“风水宝地”之一，被规划为“江南核心区”。但经过几十年来未经处理的工业废水和生活污水直接排放，外沙湖水质成为劣Ⅴ类，湖水营养化后，每到夏季蓝藻大量爆发，湖边散发恶臭气体。“我们用了8个月，把260万平方米的湖底清扫了一遍，平均清除厚度达30厘米。”项目经理史本宁说。清淤治理后的外沙湖湖水水质已经有了质的改观。
据介绍，外沙湖表层淤泥受到不同程度的污染，中间层也有个别地方污染较重，而深层底质则几乎无污染。这些污染物主要集中在表层0.15～0.40米左右的底泥中，所以清除掉污染层后，等于去掉了湖泊内污染源。
如何处理污泥
天航局的工艺是一体化的：疏浚船挖出湖底泥浆，通过管道输入铺放在岸边的土工布袋，在此过程中添加高分子絮凝剂溶液，絮凝后的泥浆在土工管袋中实现泥水迅速分离，水从土工管袋中滤出，泥留在管袋中，并在重力和管袋充填压力的挤压下压实，实现快速脱水减容。这一过程项目部称之为土工管袋脱水固化工艺，其中关键在于絮凝剂和土工管袋。絮凝剂作用是通过电中和吸附细小的泥土颗粒，起吸附架桥作用，从而使细小的淤泥颗粒絮凝成团，使泥水迅速分离。土工管袋像筛子一样，清水通过空隙滤出，但絮凝成团的泥土颗粒则截留在管袋内；而且，管袋内泥土的自身重力和充填管袋时外在的压力双重作用，对袋内泥土产生一种挤压力，这种挤压力可以使得管袋内的水迅速排出、缩小土颗粒之间的空隙、加速土体固结。“环保疏浚土工管袋脱水固化处理工艺非常适用在湖泊污染底泥疏浚方面。”由天津大学、武汉大学等国内水环境方面的专家组成的专家组，在对武汉市外沙湖污泥清除工程实地考察后，对该工艺给出了这样的评价。
这种工艺将环保疏浚和污泥处理结合起来。专家组总结了这种工艺技术优点：该工艺从清除污泥到最终污泥处理完毕，污染底泥全程管道输送无外露，工艺产生的余水与原湖水相比，总氮磷含量得到大幅度下降，对富营养化水体的水质有明显的改善作用，而且采用的固化药剂也是目前环保产业中普遍采用的有机高分子药剂，整个工艺流程非常环保。通过该工艺处理完成的污泥与原湖底污泥相比，脱掉了大量水分，体积得到大幅度缩减。在低温多雨武汉，处理后两个月的污泥含水率仅为47%，工艺效果非常理想。
处理后的污泥占地很小，只需要在固定的小范围内就可以完成对污染底泥的处理。而富营养的湖泊污染底泥可以直接用于垫田、绿化、填筑道路路基。这一点也得到了专家组的肯定。
中新天津生态城污水库治理样本
今年6月，中新天津生态城污水库治理工程正式开工。在此之前，天航局进行了一年多的中新天津生态城污水库治理工程现场扩大试验工程，这是国内首例针对重污染泥土进行深度处理的工程，其中涉及到重金属钝化治理。
中新天津生态城是中国和新加坡两国政府战略性合作项目，污水库位于中新天津生态城的核心，曾是化工企业的氧化塘，十余年来储存了大量污水并淤积了大量污泥，局部存在汞、砷、镉、铜等严重的重金属污染，对周边地区的自然环境产生不利影响。污水库的治理直接关系到生态城的环境安全和生态健康，是生态城建设必须要解决的关键问题，其污染治理也是一项世界级的技术难题。
与一般的河湖水环境整治工艺不同，中新天津生态城污水库治理工程工艺除了针对污染底泥性质对污染底泥添加絮凝剂处理外，还需要添加稳定剂以封闭和稳定污染底泥中的重金属元素，然后再将污染底泥通过全封闭管道灌入土工管袋进行脱水。为了达到理想的稳定沉淀效果，对稳定剂、絮凝剂输送管道的设计浓度流量与清淤船泥浆浓度的匹配以及添加药剂在管道内的反应时间都提出了更高的要求。该工艺根据污水库底泥污染程度，对污染底泥分重度、中度和轻度三个层面的区分处理：重度污染污泥经过处理后要运输到指定地方永久密封存放，中度污染底泥可以在附近密封存放后覆盖种植土进行绿化造岛，轻度污染底泥则进行无害化处理。
中新天津生态城污水库治理工程将通过对汉沽污水库污水、污染底泥进行无害化处理，成功实现对污水库水体的生态修复、有毒有害污染底泥的严格控制和土地资源的资源化再利用，最终使污水库变身为能生长芦苇、产生大量氧气、净化污染物的湿地，实现人与人和谐共存、人与经济活动和谐共存、人与环境和谐共存。工程建设管理模式和经验也将成为城市水环境综合治理的成功典范。
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