河道清淤必然產生大量淤泥,這些淤泥一般含水率高、強度低,部分淤泥可能含有有毒有害物質,這些有毒有害物質被雨水沖刷后容易浸出,從而對周圍水環境造成二次污染。因此有必要對清淤后產生的淤泥進行合理的處理處置。淤泥的處理方法受到淤泥本身的基本物理和化學性質的影響,這些基本性質主要包括淤泥的初始含水率(水與干土質量比,下同) 、黏粒含量、有機質含量、黏土礦物種類及污染物類型和污染程度。在實際的淤泥處理工程中,可以根據待處理淤泥的基本性質和擁有的處理條件,選擇合適的處理方案。
縱觀國內外淤泥處理處置技術,可以按照不同的劃分標準進行如表2 所示的分類,在實際的淤泥處理工程中,可以根據待處理淤泥的基本性質和擁有的處理條件,選擇合適的處理方案。
1、無污染淤泥與污染淤泥的處理
淤泥是否污染及含有的污染物種類不同,其相應的處理方法也不盡相同,某些水利工程中產生的淤泥基本上沒有污染物或污染物低于相關標準,例如南水北調東線工程淮安白馬湖段疏浚淤泥無重金屬污染,同時氮磷等營養鹽的含量也低,對于此類無污染或輕污染的淤泥可以進行資源化處理,這類淤泥主要產生于工業比較落后的農村地區。而對污染物超過相關標準的淤泥,則在處理時首先應考慮降低污染水平到相關標準之下,例如對重金屬污染超標的淤泥可以采取鈍化穩定化技術。淤泥處理技術的選擇也要考慮到處理后的用途,比如對氮、磷營養鹽含量高的淤泥,當處理后的淤泥擬用作路堤或普通填土而離水源地較遠,氮、磷無法再次進入到水源地造成污染時,一般不再考慮氮磷的污染問題。
2、污染淤泥的鈍化處理技術
工業發達地區的河道淤泥中重金屬污染物往往超標,通常意義上的污染淤泥多指淤泥中的重金屬污染,例如上海蘇州河的淤泥中重金屬比當地背景值高出2 倍以上,對此類重金屬超標的淤泥,可以采用鈍化處理技術。鈍化處理是根據淤泥中的重金屬在不同的環境中具有不同的活性狀態,添加相應的化學材料使淤泥中不穩定態的重金屬轉化為穩定態的重金屬而減小重金屬的活性,達到降低污染的目的。同時添加的化學材料和淤泥發生化學反應會產生一些具有對重金屬物理包裹的物質,可以降低重金屬的浸出性,從而進一步降低重金屬的釋放和危害。鈍化后重金屬的浸出量小于相關標準要求之后,這種淤泥可以在低洼地處置,也可作為填土材料進行利用。
3、堆場淤泥處置技術
清淤工程中通常設置淤泥堆場,堆場處理技術就是從初始的吹填階段開始,采用系列的處理措施快速促沉、快速固結,并結合表層處理技術,將淤泥堆場周轉使用或者達到淤泥堆場的快速復耕。堆場周轉技術目的是減小堆場數量和占地,堆場表層處理技術是為后續施工提供操作平臺,而堆場的快速復耕技術則是通過系列技術的結合達到使淤泥堆場快速還原為耕地。
4、淤泥資源化利用技術
上面闡述的淤泥固化、干化、土壤化等各種能把廢棄淤泥變為資源重新進行使用的技術都屬于淤泥的資源化利用范疇。此外,淤泥資源化利用技術還包括把淤泥制成磚瓦的熱處理方法。熱處理方法是通過加熱、燒結將淤泥轉化為建筑材料,按照原理的差異又可以分為燒結和熔融。燒結是通過加熱800~1200℃,使淤泥脫水、有機成分分解、粒子之間黏結,如果淤泥的含水率適宜,則可以用來制磚或水泥。熔融則是通過加熱1200~1500℃使淤泥脫水、有機成分分解、無機礦物熔化,熔漿通過冷卻處理可以制作成陶粒,熱處理技術已經比較成熟,國外和國內的不少學者都進行過相關研究。
熱處理技術的特點是產品的附加值高,但熱處理技術能夠處理的淤泥量非常有限,比如普通制磚廠1年大概能消耗淤泥5 萬m3,不能滿足目前我國疏浚淤泥動輒上百萬立方米發生量的處理需求,從淤泥的大規模產業化處理前景來講,固化、干化、土壤化的淤泥資源化利用技術是具有生命力的,若與堆場處理技術相結合則更能顯示出效益。