河湖清淤工程中淤泥固化技术的应用

卜晓杰

广东省水利水电第三工程局有限公司广东东莞

摘要：将淤泥固化机理和生态清淤方法作为研究生态清淤和淤泥固化原理的前提，采用淤泥固化处理技术、生态清淤的方法以及根据河湖生态清淤的特点，为湖河的生态修复提供一份力量，以减少对环境的污染。

关键词：湖河清淤；淤泥固化技术

引言：

水生态系统是由水体底泥以及其它物质组成，水体底泥是水土界面物质交替带，也是入河物质堆积形成的。一方面底泥通过间接的方式对湖河水体的水动力、营养物沉积动力学状况、污染状况进行反应；另一方面，由于受温度、风浪的影响，导致底泥向上覆水体对营养成分进行释放，进而产生湖水富营养化。要想最大程度的减少对上覆水体的污染程度，就必须将水域中的污染物进行彻底清除，避免二次污染对环境的影响。

一、淤泥固化与河湖生态清淤的影响

改善河湖的生态环意为生态清淤，对河湖中含有污染物的底泥采用生态清淤机械设备进行清理，利用人为的方式减少水体的污染，进而将污染物与水体进行隔离。与传统的清淤相比，生态清淤的要求更高。

大量的污染底泥来源于河湖生态的疏浚过程，通常采用大面积修建排泥堆场对污染底泥进行处理，并对其进行自然风干使其实现二次利用。但是污染底泥具有高含水量、高有机质等特点，使其自然干化的时间较为久远，一般可达5~10年，有些含量高的甚至可能会运用更长的时间，从而导致土地资源的长期使用，对后期土地开发和使用造成影响。例如我国东都沿海地区，作为经济发达和人口众多的地区，这一问题更为显著。除此以外，大面积的排泥堆场在环境和安全方面都存着问题，在堆积场中，大面积的底泥暴露于空气之中，与周围的环境进行接触，一旦排泥堆场余水处理达不到标准，就会对周边水体造成二次污染。与此同时，河湖疏浚底泥还具有有机质含量高、颗粒细小等特点，是一种含水量较高的工程垃圾，其具有流动状态，虽强度不大，但是不能够直接运用到工程中。因此，在近几年的污染土处置和处理方面采用的较为普遍的淤泥固化技术，首先将大量的河湖疏浚底泥进行固化处理，其次采用相关技术对其转化，使其成为性质较好的工程用土。在今后的发展中具有更好的稳定性、无害性以及合理的利用资源性。

二、淤泥固化和河湖生态清淤的特点

1、淤泥固化特点

在河湖进行疏浚后形成了底泥，其具有疏松的结构、较高的含水率以及带水的粒状等特点。在传统的处理过程中，主要采用填埋、焚烧、堆肥等方式进行处理。而国外的一些国家对清淤后淤泥的脱水处理较为重视，通常采用分组压榨脱水、高压脱水、固化处理以及移动式连续脱水等方式对其进行脱水，并将脱水后的底泥作为填土材料进行使用。其研究在国外得到了最早的应用，例如新加坡的“长基”国际机场第二跑道以及日本富士山港疏浚填海工厂。而我国刚刚对这一方面进行研究，例如在深圳盐田港区三期工程中进行了实验，并取得了显著成果。

在目前的发展形势下，疏浚领域关注的焦点则是河湖底泥的资源利用。在一定程度上，淤泥固化技术解决了土地资源在工程中的应用，同时也为环境的保护和创建良好型社会做出贡献。

2、河湖生态清淤特点

河湖生态清淤的特点主要表现在以下几个方面：首先，通过改造传统挖泥船，避免在疏浚底泥的过程中污染底泥的扩散，并在此基础上发掘出新型的环保设备，包括防污屏和环保型绞刀头。其次是采用全球定位、污染监测等方式对疏浚精度进行提升，从而减少超挖与欠挖现象的出现。同时，通过改造输、排系统，降低其过程中的泄漏，以减少二次污染。再次，运用多种方法对水生态系统进行高强度的修复，此方法是以生态清淤为基础进行实施的。为减少河湖底泥中污染物对水体的危害，采取了如下措施：将河湖地层中存在的细菌、毒素以及有害化学物质进行抽取，从而降低河湖底泥的污染。

而生态清淤的要求则是在对河湖底泥的污染物进行清除的同时，也要对河湖的生态环境进行修复，进而为人类创造平衡的生产、生活环境。

三、对淤泥固化机理进行分析

淤泥固化机理的分析主要表现在两个方面：首先是基于骨架构建模型机理分析，其次是基于水分转化模型机理分析。

1、基于骨架构件模型机理分析

在该理论中，固化所指的是底泥的填充效应和骨架的支撑效应。底泥的填充效应表现形式是固化材料在与水进行反应时产生胶体形成骨架，伴随着深化的水化反应，大量的钙离子从溶液中分离出，在其数量高于离子交换所需的数量后，粘土矿物的三氧化二铝及二氧化硅与钙离子在碱性环境中进行反应，形成不溶于水的结晶化合物，从而实现底泥间的填充。骨架支撑效应是将固化材料中的铝酸钙类、铁铝酸钙以及硅酸钙类同水放生反应形成水化反应和水解，其中的一部分在与周围的土颗粒进行结合，最终形成骨架，则另外一部分与周围具有一定活体的粘土颗粒发生化学反应，也形成了骨架。

2、基于水分转化模型机理分析

在该理论中，主要将水泥掺入底泥中进行结合，使其能够在固化过程中实现水分的转化。底泥在没有进行掺入固体材料前，其水分的组成有结合水、自由水和矿物水，在与固体材料发生化学反应后，自由水部分发生了改变，其余的结合水和矿物水没有改变，自由水因与固体物质发生反应，所以其中的一些转换成了水化产物，一部分被滞留于空气中进行了蒸发。

3、淤泥固化技术的应用

根据疏浚后底泥的特点来看，仅靠堆积厂的自然风干和渗透往往是不够的，其消耗的时间较长。因此，如何更好更快的解决淤泥的脱水问题已成为资源合理利用及淤泥处置的重点，需要人为对其含水量进行快速降低，增强力度。与此同时，淤泥中存在着各种金属，例如铅、汞、镉等污染物，这些污染物对环境造成了一定的影响，因此要加强对淤泥的有效处理。就目前来看，可以采用化学方法、复合干化法以及物理方法对淤泥进行脱水处理，同时也要结合当地的实际情况对底泥的清淤工程进行合理的安排。

化学方法：通过化学反应对其进行处理，即向淤泥中添加固体材料，在经过

化学反应后形成具有稳定性的固化物。此类物质的特点是高强度、低透水性，并且能够对金属类污染物和生物化学反应进行封闭和控制，避免二次污染的出现。淤泥化学固化反应主要包括酸性反应和水解、碳酸化作用以及水化作用等。此后，淤泥成为了可再生的工程用土，其特点也发生了变化，具有快速简单施工、以及强度可控等优势。

复合干化法：是将余水与淤泥固化处理结合在一起的技术，主要是向疏浚管道中放入高性能的强氧化疏水剂同疏浚底泥电荷进行中和，将毛细管水的分子进行分离。复合干化法在一定程度上缩减了施工工期，作为新型的技术，在施工方面存在着较少的实践经验，且成本较高。

物理方法：利用传统的渗透、蒸发以及人工等物理方法对其含水量进行降低，并将淤泥中多余的自由水进行处理，例如：采用传统的堆积厂干化、对堆积厂的排水加强人工处理以及运用机械式脱水处理均属于物理方法。通过实验证明，物理方法无法将淤泥中的污染物进行清除，因此，在进行物理脱水处理后人需要对其进行二次处理。

结束语：

最近几年，我国在河道清淤技术方面得到了快速的发展，同国际相比较，已经取得较为明显的效果，对于生态环保清淤，部分地区已经实现这一目标。但是，要想在短期内对大面积的泥浆进行脱水处理，仍需要河道整治工程对其进行深入研究。

参考文献

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