一水利建设与管理 ２０１６年・第９期 ＤＯＩ：１０．１６６１６／ｊ．ｃｎｋｉ．１１－４４４６／ＴＶ．２０１６．０９．０１６ 中小河道淤泥处理技术 及资源化利用研究 麻 杰 （辽宁省铁岭市农田基本建设工作办公室，辽宁铁岭１１２０００） 【摘 要】 目前，中国中小河道的淤积现象较为严重，清淤工程中所清出的淤泥体量较大，因此，对于淤泥的处理 技术，以及淤泥的资源化利用方面有许多值得研究的课题。本文对如何通过新技术来进行河道淤泥的环保型处 理，以及如何变废为宝，实现河道淤泥的资源化利用进行了探讨。 【关键词】 中小河道；河道治理；河道清淤；淤泥处理；资源化利用 中图分类号：ＴＶ８５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００５－４７７４（２０１６）０９－００６４－０４ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｍｅｄｉｕｍ ａｎｄ ｓｍａｌｌ ｒｉｖｅｒ ｓｉｌｔ ｄｉｓｐｏｓａｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ＭＡ Ｊｉｅ （Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｔｉｄｉｎｇ Ｆａｒｍｌａｎｄ Ｂａｓｉｃ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｗｏｒｋ Ｏｆ￣ｃｅ，Ｔｉｅｌｉｎｇ １ １ ２０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ，ｓｍａｌｌ ａｎｄ ｍｅｄｉｕｍ—ｓｉｚｅｄ ｒｉｖｅｒ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｉｓ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｓｅｒｉｏｕｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ．Ｓｌｕｄｇｅ ｖｏｌｕｍｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｒｏｍ ｄｒｅｄｇｉｎｇ ｐｒｏｊｅｃｔ ｉｓ ｌａｒｇｅｒ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｍａｎｙ ｔｏｐｉｃｓ ｉｎ ｓｌｕｄｇｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ ｓｌｕｄｇｅ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｗｏｒｔｈ ｓｔｕｄｙｉｎｇ．Ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ，ｈｏｗ ｔｏ ｕｓｅ ｎｅｗ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｆｉｖｅｒ ｓｉｌｔ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ—ｆｒｉｅｎｄｌｙ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｈｏｗ ｔｏ ｃｈａｎｇｅ ｗａｓｔｅ ｉｎｔｏ ｔｒｅａｓｕｒｅ ａｎｄ ｒｅａｌｉｚｅ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｉｖｅｒ ｓｌｕｄｇｅ ａｒｅ ｗｏｒｔｈ ｏｆ ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｍａｌｌ ａｎｄ ｍｅｄｉｕｍ—ｓｉｚｅｄ ｒｉｖｅｒｓ；ｒｉｖｅｒ ｃｈａｎｎｅｌ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ；ｆｉｖｅｒ ｄｒｅｄｇｉｎｇ；ｓｌｕｄｇｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｕｔｉｌｉｚａ— ｔｉｏｎ 由于中小河道不像大型河道那样容易受到重视， １河道淤泥的处理技术 １．１淤泥处理技术分类 淤泥的处理方法受到淤泥的物理、化学性质影响， 且国内外淤泥处理技术的分类具有不同的标准，因此， 所以河道淤积现象较为严重。为了解决此问题，国家 采取措施加强了对中小河道的治理力度，清淤工程是 必不可少的普遍性措施。在实施中小河道清淤工程的 同时，就会出现对淤泥处理问题。因此，研究河道淤泥 的处理技术，以及淤泥的资源化利用是值得深入研究 的课题。 在实际处理过程中，要根据淤泥自身的物理、化学性 质，结合客观条件，制订科学合理、经济环保的处理方 案。其中尤其要重视对于资源化新技术的选择和利 ・６４・ 麻杰／中小河道淤泥处理技术及资源化利用研究 用。淤泥处理技术的具体分类标准如图１所示。 ｒ无污染的淤泥 于二次利用。对于那些自然干化的堆场淤泥，可以二 次利用纳入到公园、绿地，以及市政建设用地和建筑用 地的范畴。 淤泥是否污染｛ 【有污染的淤泥 ，堆场周转 Ｉ 淤泥处理技术 处理地点不同——堆场处理技术Ｊ堆场表层处理 ＩＬ 堆场快速复耕 ｒ资源化利用技术 １．３被污染淤泥的钝化处理技术 重金属污染超标的河道淤泥多来源于工业发达地 区，对于此类淤泥适宜采用钝化处理技术。该技术是 淤泥利用结果不同｛ 在含有超标重金属的淤泥中加入适量的化学材料，降 【处置技术 图１淤泥处理技术分类 １．２无污染淤泥和有污染淤泥的处理 淤泥是否被污染的评判标准主要看其所含有的污 染物种类，对无污染或轻污染的淤泥一般做资源化处 理，而对污染物超标的淤泥处理则多运用钝化稳定化 技术，降低其污染物含量。淤泥处理技术的运用也应 根据淤泥处理后的使用方向而确定。 １．２．１ 堆场处理和就地处理 绞吸式挖泥船清淤是目前中国中小河道常用的清 淤方式，利用这种方式清出的淤泥中水与泥的体积较 大，一般要超过５倍，此时，将清淤出来的淤泥运送到 指定的堆场进行处理时，由于淤泥高黏性、透水性差、 凝固慢等特性的制约会存在较大的难度。所以，在堆 场处理中，怎样快速分离泥水、加快淤泥沉降固结、提 升堆场利用率已成为清淤中面临的主要问题。而后者 则直接在水下对底泥进行覆盖或排干上覆水体后脱 水、固化处理。在具体运用中，原位覆盖法不适合浅水 水域；水流速度较快的水域，排干就地处理法不适合大 面积渗水的水域。 １．２．２资源化利用与一般处置 世界上从没有真正的废物。尽管淤泥本身为河道 清淤的废弃物，对其处理应本着化害为利和变废为宝 的原则，其中资源化利用是最值得优先考虑的。因此， 利用河道清淤所产生的淤泥进行再生产，包括制造砖 瓦等工业产品、土壤化处理等都属于将淤泥资源化的 范畴。特别是对于广大农村地区的中小河道而言，若 未经重金属污染，且氮磷含量较高的淤泥，不仅可以直 接作为肥料用于还田处理，还可以放置于低洼地带用 低环境变化中重金属的活性状态，使其变得稳定。强 化生成物对于重金属的包裹，弱化重金属的渗出，达到 降低污染和减少排放的目的。对经过钝化处理后的淤 泥，如其重金属的渗出量在安全标准范围以内，可将其 放置于低洼地带作为填土材料，也可将其运送到指定 的场地，并在这些已修复的淤泥上种植功能性植物，达 到富集重金属和提取重金属的目的，进一步降低泥土 中重金属含量，待达到建筑和农业使用标准后再进行 二次利用。 １．４堆场淤泥的处置 淤泥堆场的处理措施主要包括淤泥表层处理技 术、加快淤泥沉降速度、促进淤泥固结程度。这样一 来，就可以提高淤泥堆场的周转使用率，达到快速复耕 的目的。优化堆场周转技术一则要降低堆场的数目， 二则要减少堆场的占地面积。堆场表层处理技术是通 过对堆场淤泥的表层固化和硬化处理，为后续处理工 作提供基础条件。堆场快速复耕技术是将淤泥堆场以 尽可能快的速度转化为可耕地农田。 １．４．１ 堆场的周转 堆场的周转是一种快速处理淤泥的技术，即反复 将堆场清空后再重新吹淤使用，进而让堆场能投入到 循环利用中。该方法具有堆场小、周转快的特点，尤其 在东部土地资源紧缺的地区更为适用。在采用该技术 进行淤泥处理时，需重点考虑固定因素和可变因素。 前者包括堆场的容量，后者包括待处理淤泥的总量、堆 场可实现的周转周期和周转次数。此外，该技术可与 淤泥固化技术及淤泥干化技术相结合，实现两方面的 淤泥快速周转。一方面将固化和干化的淤泥转化为堆 场的围堰，实现就地取材；另一方面，可以进行制砖等 ・６５・ 水利建设与管理 ２０１ ６年・第９期 再生性资源化利用，从而使废弃的淤泥成为资源化再 生产的原料。 工艺流程包括：充分利用人工硬壳层搭建施工的工作 平台，在堆场插设排水板和砂井，在硬壳层上铺设砂与 １．４．２堆场表层的处理 河道清淤出的泥浆中较细黏粒与含水量一般符合 二八律的规律，即含水比例相当高，所以，造成堆场中 的泥浆呈现出沉积慢、固结时间长的特点。正常情况 下，吹淤后的淤泥堆场在落淤后的２～３年内，所形成 的天然硬壳层每月只有２０ｃｍ。表层以下的淤泥仍为 排水板搭接的垫层，在垫层上覆盖密封膜，通过射流泵 在砂垫层中的滤水管道抽气和抽水。通过该过程能够 有效地提高淤泥的应力强度，实现快速同结。另外，如 果将透气真空固结技术和常规堆载预压技术结合起 来，复耕效果更佳。而在一些淤泥堆场，因为所堆存的 淤泥量较大，厚度较高，如想通过淤泥处理后达到复耕 要求的话，就必须投入大量的人力、财力，而堆场复耕 技术则能满足承载力较低的要求，这也是在堆场淤泥 深层处理中经常使用表层处理复耕技术的原因所在。 该工艺流程包括：先对淤泥堆场原位表层的淤泥进行 固化处理，然后再对表层固化土进行耕地土壤化改良。 流态，含水量较大，增大了普通地基的处理难度。而堆 场表层处理技术正是利用淤泥堆场原位固化处理技术 （图２），采用人工方式在淤泥堆场表面进行技术处理， 使表层生成的人工硬壳层达到小型机械施工、排水板 铺设和堆载施工等所需要的硬度和强度要求，从而便 于堆场淤泥的深入处理。在表层处理技术中，关键在 于人工硬壳层部分。设计前不仅要对此后施工中的相 关技术有全面的了解，更要注意不同地区堆场淤泥的 特有性质，并通过相关的实验室模拟试验，以及现场小 规模试验获取相关的科学数据，包括淤泥硬壳层强度、 厚度。人工硬壳层技术可与固化技术或塑料颗粒相融 ２ 河道淤泥资源化利用及太阳能处理新 技术 ２．１ 淤泥的资源化利用 除＿ｒ淤泥固化、干化和土壤化等各种处理方法外， 淤泥制成砖瓦的热处理方法也属于资源化利用的范 畴。虽然当前该处理技术的有关研究已经相当成熟， 合，以便达到更好的硬化效果。 且其产品的附加值较高，但其自身淤泥处理量低的缺 点也不容忽视。如：中国普通的制砖厂每年所消耗的 淤泥量约为５万ｍ ，而中国疏浚淤泥工程中每年产生 的淤泥量则达上百万立方米。反观淤泥处理的产业化 发展，更加凸显了固化、干化和土壤化等再利用技术的 生命力之强大，如能找准与堆场处理技术的结合点，将 能产生非常可观的经济效益和社会效益。此外，武汉 大学污淤泥研究中心独创的“泥沙聚沉剂及泥水分离 图２淤泥原位固化处理技术 技术”，可以只用短短的几分钟时间实现“泥水分离”， 从而可以进行淤泥的快速就地治理，使得淤泥变成可 再生资源。 １．４．３堆场复耕技术 堆场快速复耕技术可以继续划分为泥水分离、人 工硬壳层和透气真空固结技术。其中泥水快速分离技 术主要是通过添加促沉材料的方法，用以改善黏土颗 粒胶体粒子的特性，从而达到提升沉降淤泥密度的目 的。同时，通过在堆场设置截留和吸附作用的排水膜， ２．２太阳能污泥处理干化新技术 这是一种将太阳能技术与热泵技术相结合的污泥 处理干化技术，是一种将太阳能式温室环保节能与污 泥远程控制相结合的多层主动式太阳能污泥干化系 统。该系统主要由污泥输送、摊铺和收料、热泵、太阳 使淤泥加快沉积速度。透气真空快速固结技术的通用 ．６６・ 麻 杰／中小河道淤泥处理技术及资源化利用研究 能集热、温室、自动化控制系统６部分组成 该系统耗 能，ｊ、、运行管理费用低，利用太阳能作为主要能源，可 节省大量燃料，可使污泥的处理费用降到最低，符合新 能源绿色环保和可持续发展的要求。经干化后的污泥 体积减少到原体积的２０％～３０％左右，可实现稳定化 并保留其原有的再利用价值。其摊铺部分如图３ 所示 图４河道淤泥生产的烧结多子Ｌ砖 ３．２河道淤泥烧结多孔砖的可行性 河道淤泥的主要矿物成分包括黏土类矿物，如：伊 利石、高岭石、蒙脱石等，还包含石英和长石类矿物。 另外，还有少量的各种酸盐类矿物质以及其他各种有 机物。从河道淤泥的矿物成分构成可以看出，其成分 虽然较为复杂，但仍然是以黏土质材料作为主体而存 在的，而这正是烧结多孔砖的核心成分。因此，河道淤 图３太阳能污泥处理干化技术 泥符合烧结多孔砖原料的基本要求。根据河道淤泥的 材料特性发现，加入的固体废物粉煤灰，与普通黏土砖 ３ 河道淤泥资源化利用的烧结多孔砖技术 ３．１ 河道淤泥烧结多孑Ｌ砖的意义 传统实心黏土砖的生产和制备需要消耗大量的土 地资源，随着国家为了确保粮食安全，坚守Ｉ８亿亩耕 地红线的严格限定的出台，在土地资源消耗越来 越大的现状下，黏土砖的原料供应日益受到局限。为 此，国家对于发展新型建材做出了相关规划和部署，积 的矿物成分基本一致，两种原料成分差别并不大。所 以，利用河道淤泥作为主要原料，再掺加一定比例的固 体废物粉煤灰、页岩、煤矸石等物质，采用合理的配比 与生产工艺，在适宜的焙烧温度下，就可以制备出各项 指标均达到国家相应标准规定的多孔砖，并且其强度 形成机理和反应机理，与普通黏土砖相比较差异并不 明显，因此，利用河道淤泥烧结多孑Ｌ砖具有可行性。河 道淤泥生产的各种类型的烧结多孔砖如图５所示。 极鼓励各类企业努力开发可用于节省土地的各种替代 性资源。 其中，河道清淤所产生的淤泥废物，就可作为 烧结多孑Ｌ砖的原料，这是一种变淤泥为宝贵原料的资 源化新技术。利用淤泥制砖不但可以有效解决消耗土 地资源制砖的问题，同时又能将河道清淤产生的淤泥 变废为宝进行资源化利用。在清淤后。不仅提高了中 小河道的农田灌溉能力，排洪、抗洪能力，短途航运能 力，也解决了淤泥给附近地区人民生活带来的污染问 题，还可以通过淤泥制砖产生可观的经济效益，可谓是 一举多得的先进技术。河道淤泥烧结多孔砖效果如图 图５河道淤泥生产的各种类型的烧结多子Ｌ砖 ４所示 （下转第５５页） ・６７・ 谭志英／大坝安全评估云模型应用探析 基于表２各评估指标 模型中的特征值，通过采 全性能卡Ｉｊ对较高。 程投产建设ｆ１年来，水电站发电 用正ｒｎＪ发生器计算获得隶属度矩阵ｚ。由于计算结果 量超过预期发电量，坝体变形、沉降都在工程合理范围 具有不确定性，为了使结果更加具有可靠性，重复以上 内，鉴此，云模型的计算结果和实际结果相符合。 算６０次，从 获得准确结果，见表３。基于表３结 ４ 结 论 果，根据博弈论方法汁算获得符评估指标的综合权重， 再依据隶属度最大的原则，汁算获得水电站评估结果， 本文充分考虑坝体评估过程存在的随机性及模糊 见衷４ 、 性特征，在综合考虑克服主观权重随机性及削弱客观 表３ 评估指标的正态云标准 权重片面性基础上，引入基于博弈论以及云模型理论， 评估指标 区间１ 区间２ 区间３ 区间４ 区间５ 充分发挥模型针对模糊及随机问题处理高效性特征， Ｙｌ ０．７７２ ０．３０１ ０．ＯＨ０２ ０ ０ 实现对各评估指标综合权重的推求，从而达到对大坝 ｙ２ Ｏ．８５１ ０．３０３ Ｏ Ｏ ０ 安全性进行评估的日的 工程实例应用验证模型的适 ０．７９９ ０．２０２ ０ ０ Ｏ 用性及合理性。值得注意的是，大坝安全评估体系所涵 ４ ０．７９９ ０．２３５ ０ ０ Ｏ ０．８８５ ０．２６８ Ｏ Ｏ ０ 盖各评估指标具有一定程度随机性特征，因此采用云理 ｙ＾ ０．８１５ Ｏ．２３１ Ｏ Ｏ ０ 沦实施大坝安全评估时，应综合纳入更多评估因子，从 ０．８８２ ０．０５５ ０ ０ ０ 而有效提升模型评估精确性，拓展模 适用范围。 注 区间１、２、３、４、５分别为低风险Ｉ 问、较低风险区ＩｈＪ、 等风 险【）（问、较岛风险Ⅸ『１＿｛Ｊ、ｌｆ；］ＪｘＬＩ玲Ⅸ 参考文献 ［１］ 刘六宴．地区水库人坝安全僻理经验与体会［Ｊ］水利 表４ 水电站评估结果 建设 管理，２０１６（４）：７４－７６，６２． 模型的隶属度 风险等级 ［２］ 张帅，苏怀智，崔＿｝５。｜．基于ＡＨＰ一信息熵的大坝安全性态 区间１ 区间２ 区间３ 区间４ 区间５ 模型结果 正态云 模糊法 结果 模糊综合评价［Ｊ］．水『ｕ能源科学，２０１２，３０（２）：６９－７２． ［３］ 李振垮， 云赵，刘ｌ水宦．大沽河梯级 河坝雨洪水资源利 （）８０ ０．２７５ ０ Ｏ１５ ０ Ｏ 低 险 低 险 刚摸 浅谈 Ｊ］．水资源开发与管 ．２０１５（１）：５ｌ－５２． 注Ｉｘｊ＇Ｈ］１、２、３、４、５分别为低风险区间、较低风险 问、中等风 ［４］ 李宋坤，乔小琴，赵戊．灰色模糊组合评价法在大坝安全综 险Ｉ 、较南风险Ⅸ问、南风险区间 合 价巾的应用［Ｊ］．水电能源科学，２０１０，２８（８）：６７－６９． 由表４水电站评估结果町知，大坝工程的评估结 ［５］ 安健，李慧敏．基于物联网技术与云技术的大坝安全管理 果为低风险，其主要原因足该坝体结构承受外部荷载 ［Ｊ］．水利建设与管理，２０１５，３５（６）：５７－６０． 和运行的时间相对有限，建坝材料强度相对较高。５３ ＿６］ 高真伟．闹德海水库大坝安拿分析评价［Ｊ］．水利建设与管 理，２００９，２９（９）：７２－７４． 外，工程师根据设计规范严格设计和施工，致使大坝安 （上接第６７页） 参考文献 武金明，高孟理．兰州雁滩南河道引水防淤方案研究＿Ｊ］． ４ 结 语 甘肃水利水电技术，２０１５，５１（４）：３４—３７． 包建平，朱伟，闵佳华．。Ｉ１小河道治理中的清淤及淤泥处理 由于中小河道的清淤工程既肩负着排涝、防洪、灌 技术［Ｊ］．水资源保护，２０１５，３ｌ（１）：５６－６２，６８． 溉的疏通功能，又具有改善河道水质、促进生态平衡和 侯春芳．中小河道治理中的清淤及淤泥处理技术［Ｊ］．河南 水利与南水北调，２０１５（１９）：５６－５７． 提升河道景观的保障作用，所以，如何对河道清淤产生 黄显东．东引运河桥头～企石段河道清淤和淤泥崮化处理 的淤泥进行处理，也成为与中小河道清淤工程紧密配 技术探讨［Ｊ］．广东水利水电，２０１３（７）：３１—３４． 李军．浅析黄河兰州城区段河道的综合整治［Ｊ］．水资源开 套的相关工程。无沦从河道清淤处理技术角度，还是 发 管理，２Ｏ１５（３）． 恽文荣，崔健，陈玉荣．河湖疏浚淤泥资源化的研究现状与 从将淤泥资源化处理变废为宝的角度出发，对河道淤 展望［Ｊ］．江苏水利，２０１５（３）：１５一ｌ７． 泥的处理利用都是一项重要的研究课题。 施町夫．利用河道淤泥生产烧结多孔砖性能研究［Ｊ］．福建 建材，２０１４（４）：ｌｌ一１２，２４． ・５５・ —；¨ ］｛纠
