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河湖底泥疏浚技术分为工程疏浚、生态疏浚和环保疏浚[1]。环保疏浚是环境工程与疏浚工程结合的工程技术,即直接将污染底泥从河湖中抽提至岸上进行脱水与稳定化处理,将富含污染物的上层沉积物进行精确有效和安全清除[2]。环保疏浚工程包括环保疏浚船清淤、淤泥处理及尾水净化几个主要步骤[2]。
环保疏浚船是实施环保疏浚的重要设备,可实现疏浚过程的自动联锁控制,可有效避免疏浚过程中扰动水体带来的沉积物重金属释放[3]。疏浚后的底泥含水率可高达95%以上,可通过堆场自然干化法、机械脱水法和土工管袋脱水等改善底泥脱水性能[1],实现泥水分离,以便于污泥资源化利用。其中,土工管袋脱水相比于传统的脱水方法优势明显,现已成功应用于疏浚后底泥的脱水处理工程[2]。同时,为防止脱水污泥中的重金属释放对环境造成污染,可采用固化/稳定化技术对重金属污染底泥进行处理,该方法也已实现工程应用[3-4]。
本文所述工程案例河段所属的河流发源于山东省某市南部山区南麓,全长约500 km,流域面积约1 400 km2。本工程的目标治理河段上游有控水水库,下游存在沙洲,底泥为泥沙混合质。该河段底泥重金属污染属历史遗留问题。由于流域内电镀、印染、造纸等小企业的无序排污及部分生活污水的直接排放造成了河道水质污染,进而造成底泥污染。被污染底泥主要集中于河段上游。根据前期对目标河道底泥底质的调查和实验室小试探索,确定了采用环保疏浚、土工管袋脱水减容及稳定固化重金属污染底泥的联合工艺,对目标河段进行治理。该工程案例可为环保疏浚联合土工管袋技术在重金属污染底泥处理中的应用提供现场经验,为联合工艺的集成化实施提供参考。
环保疏浚联合土工管袋工艺在重金属污染底泥处理中的应用
Geotextile tubes technology for dewatering and volume reduction of sediments polluted by heavy metals and its engineering case
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摘要: 利用环保疏浚联合土工管袋脱水减容工艺治理某重金属污染河道底泥,考察了该工艺对底泥重金属污染治理的工程应用效果。该工程实施的内容包括:环保疏浚工程、土工管袋脱水工程、底泥加药系统设计实施及尾水处理工程设计实施。结果表明:经过上述联合工艺处理后,底泥的污泥比阻可下降至少80%;硫酰胺类共聚物(ES)稳定剂对重金属Cr和Hg的稳定化率可分别控制在80%~93%和60%~73%。工程实施效果表明,该工艺可实现河道底泥的有效治理,可为该技术在重金属污染底泥处理中的规模化应用提供参考。Abstract: Using the treatment project of sediment in a certain river polluted by heavy metals in Shandong Province, the application of environment-friendly dredging with geotextile tubes on dewatering and volume reduction of sediment were investigated. The project mainly included: environment-friendly dredging engineering, geotechnical pipe bag dewatering works, doing system design of sediment and tail water treatment engineering design. The engineering operation results show that the sludge specific resistance of bottom mud can be reduced by more than 80% by adding flocculating agent. The stabilization rates of ES stabilizer for Cr and Hg were 80% ~ 93% and 60% ~ 73%, respectively. The successful implementation of this project provided a foundation for the large-scale application of this technology in treatment of heavy metal contaminated sediment in the future.
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表 1 管袋填充数据
Table 1. Filling characteristics of the geotextile tubes
管袋
编号尺寸
(长×宽)/
m充填后管
袋高度/m脱水后
体积/m3有效充填
时间/h最长连续
充填时间/
h总充填水
下方量/
m3总充填
清水量/
m3PAC质量
浓度/
(kg·m−3 )PAM质量
浓度/
(kg·m−3)稳定剂质
量浓度/
(kg·m−3 )管袋最终
上层含水
率/%管袋最终
下层含水
率/%1# 30 ×13 0.35 约150 10 4 约500 约4 000 0.06 0.2 0.25 50.12 42.8 2# 30 ×13 1.35 约450 34 10 约1 500 约12 000 0.06 0.2 0.25 47.06 40.34 3# 30 ×13 0.85 约200 20 6 约800 约8 000 0.06 0.2 0.25 51.23 41.36 表 2 尾水处理设备的参数
Table 2. Tailwater treatment capacity parameters summary table
药剂 箱体
容积/m3加药量/
(m3·h−1)加水量/
(m3·h−1)药剂量/
(kg·h−1)备注 PAM 8 5 5 20 二次稀释
15 m3·h−1PAC 8 2 8 400 每4 h切
换加药箱表 3 淤泥含固率检测结果
Table 3. Results of the sediment solid contents
样品编号 检测结果/% 要求指标/% YH0401-01 57.0 ≥55 YH0401-02 58.1 ≥55 YH0401-03 57.8 ≥55 YH0402-01 59.2 ≥55 YH0402-02 57.6 ≥55 YH0402-03 58.4 ≥55 YH0403-01 59.1 ≥55 YH0403-02 57.6 ≥55 YH0403-03 57.3 ≥55 表 4 底泥重金属的浸出毒性检测
Table 4. Leaching toxicity of heavy metals in sediment
mg·L−1 样品编号 检测项目 检测结果 GB 16889-2008限值 GB 5085.3-2007限值 YH0401-01 Hg 0.011 0.05 0.1 总Cr 0.10 4.5 15 YH0401-02 Hg 未检出(<0.000 1) 0.05 0.1 总Cr 0.08 4.5 15 YH0401-03 Hg 0.009 0.05 0.1 总Cr 0.24 4.5 15 YH0402-01 Hg 0.019 0.05 0.1 总Cr 0.91 4.5 15 YH0402-02 Hg 0.001 0.05 0.1 总Cr 0.55 4.5 15 YH0402-03 Hg 0.008 0.05 0.1 总Cr 0.63 4.5 15 YH0403-01 Hg 0.021 0.05 0.1 总Cr 0.96 4.5 15 YH0403-02 Hg 0.012 0.05 0.1 总Cr 0.98 4.5 15 YH0403-03 Hg 0.009 0.05 0.1 总Cr 0.51 4.5 15 -
[1] 巩富, 刘迎. 浅谈河道清淤疏浚技术[J]. 珠江水运, 2012(8): 27-28. doi: 10.3969/j.issn.1672-8912.2012.08.023 [2] 魏志杰. 城市核心区航道环保疏浚施工技术及应用: 以嘉兴南湖环保清淤为例[J]. 中国水运, 2021(7): 125-127. [3] 张景辉, 湖库重金属污染底泥安全处置成套技术开发及工程应用[D]. 天津: 天津大学, 2017. [4] 汪华安. 北港河重金属污染底泥处置研究[J]. 南方能源建设, 2017, 4(2): 95-101. [5] 蒋学行, 李翠玲. 复合土工膜防渗施工接缝加固方法研究//中国土工合成材料工程协会. 第八届中国土工合成材料学术会议. 天津, 2012: 311-313. [6] 徐佼, 刘勇, 高明, 等. 土工管袋用于污泥填埋处理技术研究C]//中国城市环境卫生协会. 中国城市环境卫生协会2010年会. 2011: 139-147. [7] 王松, 魏新庆, 王立彤. 环保疏浚联合土工管袋用于湖库底泥的脱水减容[J]. 中国给水排水, 2011, 27(8): 47-51. [8] 张继育. 疏浚底泥絮凝处理过程中重金属迁移规律研究[D]. 青岛: 青岛理工大学, 2014. [9] 周保华, 李志超, 刘青, 等. 土工布料在含砷河道底泥脱水固定化中的实验研究[J]. 河北工业科技, 2013(2): 87-91. [10] 寿倩影. 耐酸碱型阳离子聚丙烯酰胺P(AM-MAPTAC)的制备及其絮凝性能研究[D]. 重庆: 重庆大学, 2017. [11] 马涛, 康兴生, 刘旭阳, 等. 不同泥质类型河流底泥脱水药剂优化实验研究[J]. 环境工程学报, 2015, 9(12): 6065-6072. doi: 10.12030/j.cjee.20151267 [12] 蒋玉广, 袁珊珊, 杨 伟, 等. ES稳定重金属污染底泥效果[J]. 环境工程学报, 2015, 9(9): 4376-4384. doi: 10.12030/j.cjee.20150945 [13] ING W H D. Stabilised flocculant and precipitant for water prepurification: DE3603094A. X[P]. 1987-08-06. [14] 卜龙利, 赵佩, 高宁, 等. 混凝-沉淀-砂滤工艺对污水中典型医药类物质的去除特性研究[J]. 西安建筑科技大学学报(自然科学版), 2015, 47(1): 120-124.