摘要：近年来，水体污染导致的河道阻塞已经成为我 国河流生态治理面临的首要难题，在流经大城市的河 流中依然随处可见居民生活污水直接排入河道的现 象。概述了潮白河的河道生态现状，分析了河道清淤 的重要性，详细介绍了高压压滤脱水固结一体化河道 淤泥处理技术。
关键词：潮白河;河道清淤;新技术
0 引言
潮白河是北京东部地区的主要农业灌溉水源，同 时也是北京市的主要水源之一。尽管近年来在绿色发 展理念下，潮白河治理已经取得了显著的成效，密云 潮白河生态明显好转，但是生态治理仍然任重道远。 由于污水直排和无清洁水源补充等原因，潮白河河床 底部多年以来积累了大量淤泥和垃圾，严重影响水 体质量，河道清淤已经成为潮白河生态建设的重要环 节。主要针对有机质含量高、淤泥泥浆颗粒极细的城 市河道而设计了相关方案和针对技术措施，在潮白河 河道清淤工程中具有极高的应用价值。
1 潮白河的河道生态现状
潮白河水系的水体质量最差时曾经达到中度富营 养状态，根据以往的水质调查结果，位于河流上游的 白河堡水库一直是潮白河水系中水质较好的水域。自 然降水是白河流经山区时的主要水量来源，大约占水 体总量的70%，降雨在陡峭的山坡上形成了流速大、 冲刷强度高的表面径流，对水质产生了极大地影响。 由于白河沿岸发展出众多的旅游区，旅游业对水质不 可避免的会产生一定影响。潮河流域的沙场水库和栗 榛寨周边水域植被覆盖率较低，导致出现水土流失现 象，在近岸地表径流的影响下，每年6月份潮河部分流 域的水体富营养化程度将会达到重度状态。此外，农 业用地也是造成潮河富营养化的重要因素之一。潮白 河沿岸相对集中的人口聚居和大量农业用地导致地表 径流在汛期裹挟大量污染物进入河道，加重了河道水 体的富营养化。 潮白河水环境质量在北京市近年来实施的南水北 调、流域生态修复和引温济潮调水等补水措施的影响 下得到了有效改善，与以往相比，水体质量得到了显 著提升，处于轻度富营养状态。目前顺义区域内水清 岸绿，河岸上有大量绿化植物，令人赏心悦目。在浅 滩中能够摸到河蚌，景观带上吸引了不少水鸟。生态 景观带建设工程所取得的成效也在不断凸显，正在逐 渐形成健康稳定的生态系统。但是从长期来看，潮白 河生态系统依然脆弱，目前生态成效随时可能消失殆 尽，而且在精准治理等放还需要进一步提高。
2 河道清淤的重要性
河道淤泥污染性较大，尤其是工业时代的河道淤 泥危害更大。经年累月积累在河道内的垃圾和淤泥等 污染物会影响水质，河道疏浚工程中产生的淤泥中 含有大量水分、微生物和有机质，有机质和营养物 质形成的耗氧有机物会对底泥造成污染，形成黑色、 灰黑色的再悬浮物，导致水体发黑、发臭，淤泥中的 重金属、有机残骸、病原菌等污染物质具有较强的污 染性。工业、农业高速发展中产生的环境污染物会降 低环境的承载能力，导致水体的自净能力基本消失， 对水体造成直接污染，严重危害生态系统和生物的生 存与繁衍，造成河道淤泥淤积、水体发黑发臭等严重 的内源污染。通常情况下，河道底泥95%以上都是水 分，因此快速降低淤泥含水率成为了河道淤泥处理的 首要任务。 由于河道淤泥成分复杂性高，而且淤泥成分不稳 定，既有漂浮物、纤维等很好垃圾，又有大石头、砖 块、树枝等杂物，清理难度较大。由于有害的重金属 隐患较大，这就给如何处置淤泥加大了难度。潮白河 的淤泥总量也比较大，在带水清泥作业中，由于潮白 河淤泥含水量特别高，因此淤泥颗粒细、粘度大、脱 水困难。加之当前世界上的淤泥处理技术以简单的脱 水固结为主，但淤泥的性质经过简单处理后依然活 跃，无法达到无害化、稳定化、减量化的处理效果。 比如，自然脱水法占用土地面积大，受到天气影响， 而且容易对耕地产生影响。传统机械脱水法对大规模 疏浚工程有一定的不适应性，很多工程还需要二次处 理。真空预压法在黏粒数量较高时容易造成排水口淤 积，减低排水能力。普通固化法采用单一处理模式， 处理效率较低。土工管袋法会浪费大量的土工管袋资 源，目前回收利用方面还是一个难题。因此需要在含水率较高、抗剪强度低、重金属污染的河道淤泥处理 中引进新技术，促进河道生态恢复，加速修复被污染 的水体。
3 高压压滤脱水固结一体化河道淤泥处理技术
3.1 技术概述
淤泥处理对周边环境可能造成的影响以及处理 量、处理效率、处理周期和处理成本等是淤泥处理技 术的主要选择依据，高压压滤脱水固结一体化河道淤 泥处理技术针对含有大量有机物、重金属污染物的城 市河道、城市湖泊以及水利工程研制出了用于淤泥脱 水固化的高压压滤脱水固结一体化处理系统，通过聚 丙烯酰胺脱水剂(PAM)、以MgO-CaO-SiO2为主要成 分的TNM1固结剂、高压压滤脱水机的研究开发和成熟 运用形成核心技术，在泥浆调理中运用药剂迅速实现 内外排水，形成含水率低于40%且遇水不会发生泥化的 硬塑状脱水泥饼，方便进行后续处理和转运，可以直接 用于回填。高压压滤脱水固结一体化河道淤泥处理技术 在施工中具有占地面积小、投资成本低等优势，能够迅 速实现河道淤泥的脱水固化，在流经城区的河段的清淤 固化工程中表现出良好的适用性。和传统方法相比，该 技术的效率较高，干燥周期较短，在减量化、无害化、 稳定性和资源化利用的方面都较好的体现出了自身的优 势。其固化污泥土力学性能比传统方面有显著提升，对 二次污染也有着较为良好的控制。
3.2 工艺流程
高压压滤脱水固结一体化河道淤泥处理技术在运 用泥浆泵和特定机械脱水装置进行淤泥脱水的过程中 需要经过清理河底淤泥，管道输送，施加脱水固结 剂，高压压滤机深度脱水，处置、运输脱水淤泥等工 艺流程，通过快速流水作业实现淤泥的开挖、输送、 脱水，直至形成最终的泥饼。在处理中还要注意减少 对水体的扰动，使用精准定位设备进行处理，采用全 套可靠的淤泥输送管道设备提升送达能力。清淤船必 须可以分体、拆卸、拼装，方便调遣。淤泥采用水上 运输的方式，综合考虑要降低处理量、施工周期、提 高效率和降低成本。
河底淤泥主要采用绞吸式清淤设备进行开挖疏 浚，该设备高效环保，可以通过全封闭式输送管道将 疏浚后的淤泥运输到淤泥处理站。进入处理站后的淤 泥通过沙石分离系统和固体垃圾分拣系统的分离机 分拣出粗颗粒状的沙石和垃圾，在进水前池经过初次 沉淀后在加压状态下依次进入泥水脱离厂房施加絮凝 剂，在淤泥脱水絮凝间通过带式浓缩机后进入淤泥固 结剂间加固化剂进行脱水固结，最后采用弹性板框压 滤机作为高压压滤设备进行深度脱水。经过一系列技 术处理后，淤泥中的含水率已经从最初的80%~90% 下降至40%，最终形成的干污泥可以外运进行二次利 用。其减量率也大幅提高到55%，设备运行投资也相 应降低。
3.3 淤泥处理站
采用高压压滤脱水固结一体化河道淤泥处理技术 处理的淤泥应当达到无害化、稳定化和减量化的处 理效果，最终形成的固化体应具有良好的整体性， 达到稳定的理化性质。淤泥处理站是由进水前池、 作为核心处理车间去的处理厂房共同组成的单体构 筑物。高压压滤脱水固结一体化河道淤泥处理技术 主要包括高压压滤脱水系统以及絮凝剂与固化剂两 项核心技术。先将淤泥经过沙石分离机处理后进入 进水前池，沉淀后进入下一个工序，含水率可达 95%，在进入处理厂房处理，进一步改善其化学性 质和物理性质。 将泥浆混合物与具备脱水作用的絮凝剂和具备固 结作用的固化剂按照一定配比进行充分混合搅拌，然 后采用高压板框压滤机对经过一系列充分水化反应的 混合物进行深度脱水，从而实现淤泥物理和化学性质 的改良，达到降低淤泥含水率、提高抗压强度、降低 重金属污染物含量、改善泥土性质等方面的改良效 果。无机混凝剂包括铁盐和铝盐，有机絮凝剂一般是 PAM高分子材料，铁盐一般是三氯化铁，适用的pH值 6.8~8.4，需要投加石灰作为助凝剂，但对管道有腐蚀 性。铝盐一般是硫酸铝，效果比三氯化铁差，但是无 腐蚀性。PAM适用效果好，但是使用严格。无机絮凝 剂使用后含水量可降低至79.17%，邮寄絮凝剂可降至 74.4%，后者的效果更为明显。 高压压滤机是主要工作环节，其主要作用是进一 步对已经与絮凝剂和固化剂发生充分水化反应的淤泥 进行深度脱水，是淤泥脱水固结工艺中的一项重要流 程。压滤机在脱水过程中容易受到砂石、固体废物等 粗大物体的直接冲撞，因此淤泥处理的第一道工序就 是采用垃圾分拣设备对泥浆中的一般粗大颗粒进行分 拣处理，然后在搅拌设备中向经过垃圾分拣的泥浆混 合物添加脱水固结剂，待水化反应充分后方可在高压 压滤设备中进行深度脱水。在有机质含量较高的情况 下，可加入5%~10%的固化剂，室外养护7天，可将含 水率控制到40%。且固化后体积一般不发生变化，污 染物被环境消纳的效果较好。
3.4 工艺优势
为了确定高压压滤脱水固结一体化河道淤泥处理 技术的应用价值，本文对该项技术与土工管袋、机械 高压压滤脱水一体机和带式脱水一体机等脱水固结 技术的工艺性能展开横向对比。对比结果显示，高 压压滤脱水固结一体化河道淤泥处理技术与其他主要 采用水泥系固化剂的淤泥固化处理技术相比能够显著 降低淤泥的含水率，相较于其他常规处理技术更加高 效，对重金属具有明显的束缚能力，经此方法固化后 的淤泥具有更高的泥土特性，因此在抗压强度、回填 利用等方面表现出更加明显的前端优势;在采用高压 压滤脱水固结一体化河道淤泥处理技术处理淤泥的过 程中，淤泥处理站内全部采用输送管道进行一体化连 接，淤泥在垃圾分拣、沙石水分离、淤泥脱水、加 药、泥水分离、固化、外运等全套淤泥处理过程中的 输送和处理全部在系统内部完成，实现了淤泥的一体 化脱水和固结，无需进行二次处理;高压压滤脱水固 结一体化河道淤泥处理技术通过与疏浚淤泥的有效耦 合可以实现淤泥的快速脱水，降低了由于运输和管理 淤泥产生的大部分费用，在提高出泥效率、节约占地 面积、降低出泥含水率、淤泥减量化等方面具有显著 的前端技术优势;高压压滤脱水固结一体化处理系统 具备优越的使用性能，占地面积较小，能耗低，经该 系统处理后的淤泥能够获得比较稳定的理化性质。系 统的运行过程安全可控，自动化程度高，而且几乎不 会产生异味，最终产生的干污泥可以进行二次利用， 是良好的农耕地复垦用料、园林绿化覆土和场地填筑 材料。可以对淤泥利用进行针对的创新利用，比如可 以将泥土在处理后用作花土肥料，加入助剂材料后用 作绿化结构土等。
4 环境效益评价
4.1 修复景观生态环境
应用高压压滤脱水固结一体化河道淤泥处理技术 能够有效改善水质和水环境，将防洪排涝能力为5年一 遇洪水的河道提升到20年一遇。采用河涌驳岸加固、 优化和植物提升与高压压滤脱水固结一体化河道淤泥 处理技术相结合的治理方式能够对脏、黑、臭等河流 污染问题进行根本性解决。由此可见，高压压滤脱水 固结一体化河道淤泥处理技术的应用有利于河道生态 环境的修复和空气质量的改善，并且能够促进原有生 态景观面貌的恢复。
4.2 改善当地整体形象
高压压滤脱水固结一体化河道淤泥处理系统工程 建成以后能够在当地形成特色河涌生态景观，成为当 地一座全新的地标性景观构筑物，配合特色水乡景观 建设和具有宣传、游览价值的博物馆等游览设施能够 有效改善当地的城市品位和整体形象，从而获得更高 的影响力和竞争力。特别是融入到潮白河生态走廊 中，能够显著提升生态形象。
4.3 改善居住环境
高压压滤脱水固结一体化河道淤泥处理技术的应 用能够有效改善河流两岸的生态环境，当地政府和有 关部门可以将河流疏浚工程建设与市政景观绿化工程 进行有机结合，从而达到提升居民生活质量的效果， 丰富当地居民的物质和精神文化生活。
5 结语
高压压滤系统可以通过机械脱水固结处理将淤泥 中的含水率降至低于50%，有效改善淤泥遇水泥化的 特性。通过固化材料封闭、包裹的重金属会发生形态 改变，从而实现污染物质的稳定化。淤泥中有害物质 的浓度在较好的无侧限抗压强度条件下会出现明显下 降，能够有效束缚住固化淤泥中的重金属。处理达标 的淤泥能够为植物的正常生长提供充分条件，种子在 经过处理的淤泥中比原生淤泥中的发芽率提高了3倍， 由此可见该项新技术的有效性。
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作者：王海龙
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