引言

潮白河是北京東部地區的主要農業灌溉水源，同時也是北京市的主要水源之一。盡管近年來在綠色發展理念下，潮白河治理已經取得了顯著的成效，密云潮白河生態明顯好轉，但是生態治理仍然任重道遠。由于污水直排和無清潔水源補充等原因，潮白河河床底部多年以來積累了大量淤泥和垃圾，嚴重影響水體質量，河道清淤已經成為潮白河生態建設的重要環節。主要針對有機質含量高、淤泥泥漿顆粒極細的城市河道而設計了相關方案和針對技術措施，在潮白河河道清淤工程中具有極高的應用價值。

潮白河的河道生態現狀

潮白河水系的水體質量最差時曾經達到中度富營養狀態，根據以往的水質調查結果，位于河流上游的白河堡水庫一直是潮白河水系中水質較好的水域。自然降水是白河流經山區時的主要水量來源，大約占水體總量的70%，降雨在陡峭的山坡上形成了流速大、沖刷強度高的表面徑流，對水質產生了極大地影響。由于白河沿岸發展出眾多的旅游區，旅游業對水質不可避免的會產生一定影響。潮河流域的沙場水庫和栗榛寨周邊水域植被覆蓋率較低，導致出現水土流失現象，在近岸地表徑流的影響下，每年6月份潮河部分流域的水體富營養化程度將會達到重度狀態。此外，農業用地也是造成潮河富營養化的重要因素之一。潮白河沿岸相對集中的人口聚居和大量農業用地導致地表徑流在汛期裹挾大量污染物進入河道，加重了河道水體的富營養化。潮白河水環境質量在北京市近年來實施的南水北調、流域生態修復和引溫濟潮調水等補水措施的影響下得到了有效改善，與以往相比，水體質量得到了顯著提升，處于輕度富營養狀態。目前順義區域內水清岸綠，河岸上有大量綠化植物，令人賞心悅目。在淺灘中能夠摸到河蚌，景觀帶上吸引了不少水鳥。生態景觀帶建設工程所取得的成效也在不斷凸顯，正在逐漸形成健康穩定的生態系統。但是從長期來看，潮白河生態系統依然脆弱，目前生態成效隨時可能消失殆盡，而且在精準治理等放還需要進一步提高。

河道清淤的重要性

河道淤泥污染性較大，尤其是工業時代的河道淤泥危害更大。經年累月積累在河道內的垃圾和淤泥等污染物會影響水質，河道疏浚工程中產生的淤泥中含有大量水分、微生物和有機質，有機質和營養物質形成的耗氧有機物會對底泥造成污染，形成黑色、灰黑色的再懸浮物，導致水體發黑、發臭，淤泥中的重金屬、有機殘骸、病原菌等污染物質具有較強的污染性。工業、農業高速發展中產生的環境污染物會降低環境的承載能力，導致水體的自凈能力基本消失， 對水體造成直接污染，嚴重危害生態系統和生物的生存與繁衍，造成河道淤泥淤積、水體發黑發臭等嚴重的內源污染。通常情況下，河道底泥95%以上都是水分，因此快速降低淤泥含水率成為了河道淤泥處理的首要任務。由于河道淤泥成分復雜性高，而且淤泥成分不穩定，既有漂浮物、纖維等很好垃圾，又有大石頭、磚塊、樹枝等雜物，清理難度較大。由于有害的重金屬隱患較大，這就給如何處置淤泥加大了難度。潮白河的淤泥總量也比較大，在帶水清泥作業中，由于潮白河淤泥含水量特別高，因此淤泥顆粒細、粘度大、脫水困難。加之當前世界上的淤泥處理技術以簡單的脫水固結為主，但淤泥的性質經過簡單處理后依然活躍，無法達到無害化、穩定化、減量化的處理效果。比如，自然脫水法占用土地面積大，受到天氣影響， 而且容易對耕地產生影響。傳統機械脫水法對大規模疏浚工程有一定的不適應性，很多工程還需要二次處理。真空預壓法在黏粒數量較高時容易造成排水口淤積，減低排水能力。普通固化法采用單一處理模式， 處理效率較低。土工管袋法會浪費大量的土工管袋資源，目前回收利用方面還是一個難題。因此需要在含水率較高、抗剪強度低、重金屬污染的河道淤泥處理中引進新技術，促進河道生態恢復，加速修復被污染的水體。

高壓壓濾脫水固結一體化河道淤泥處理技術技術概述

淤泥處理對周邊環境可能造成的影響以及處理量、處理效率、處理周期和處理成本等是淤泥處理技術的主要選擇依據，高壓壓濾脫水固結一體化河道淤泥處理技術針對含有大量有機物、重金屬污染物的城市河道、城市湖泊以及水利工程研制出了用于淤泥脫水固化的高壓壓濾脫水固結一體化處理系統，通過聚丙烯酰胺脫水劑（PAM）、以MgO-CaO-SiO2為主要成分的TNM1固結劑、高壓壓濾脫水機的研究開發和成熟運用形成核心技術，在泥漿調理中運用藥劑迅速實現內外排水，形成含水率低于40%且遇水不會發生泥化的硬塑狀脫水泥餅，方便進行后續處理和轉運，可以直接用于回填。高壓壓濾脫水固結一體化河道淤泥處理技術在施工中具有占地面積小、投資成本低等優勢，能夠迅速實現河道淤泥的脫水固化，在流經城區的河段的清淤固化工程中表現出良好的適用性。和傳統方法相比，該技術的效率較高，干燥周期較短，在減量化、無害化、穩定性和資源化利用的方面都較好的體現出了自身的優勢。其固化污泥土力學性能比傳統方面有顯著提升，對二次污染也有著較為良好的控制。

工藝流程

高壓壓濾脫水固結一體化河道淤泥處理技術在運用泥漿泵和特定機械脫水裝置進行淤泥脫水的過程中需要經過清理河底淤泥，管道輸送，施加脫水固結劑，高壓壓濾機深度脫水，處置、運輸脫水淤泥等工藝流程，通過快速流水作業實現淤泥的開挖、輸送、脫水，直至形成最終的泥餅。在處理中還要注意減少對水體的擾動，使用精準定位設備進行處理，采用全套可靠的淤泥輸送管道設備提升送達能力。清淤船必須可以分體、拆卸、拼裝，方便調遣。淤泥采用水上運輸的方式，綜合考慮要降低處理量、施工周期、提高效率和降低成本。河底淤泥主要采用絞吸式清淤設備進行開挖疏浚，該設備高效環保，可以通過全封閉式輸送管道將疏浚后的淤泥運輸到淤泥處理站。進入處理站后的淤泥通過沙石分離系統和固體垃圾分揀系統的分離機分揀出粗顆粒狀的沙石和垃圾，在進水前池經過初次沉淀后在加壓狀態下依次進入泥水脫離廠房施加絮凝劑，在淤泥脫水絮凝間通過帶式濃縮機后進入淤泥固結劑間加固化劑進行脫水固結，最后采用彈性板框壓濾機作為高壓壓濾設備進行深度脫水。經過一系列技術處理后，淤泥中的含水率已經從最初的80%~90% 下降至40%，最終形成的干污泥可以外運進行二次利用。其減量率也大幅提高到55%，設備運行投資也相應降低。

淤泥處理站

采用高壓壓濾脫水固結一體化河道淤泥處理技術處理的淤泥應當達到無害化、穩定化和減量化的處理效果，最終形成的固化體應具有良好的整體性， 達到穩定的理化性質。淤泥處理站是由進水前池、作為核心處理車間去的處理廠房共同組成的單體構筑物。高壓壓濾脫水固結一體化河道淤泥處理技術主要包括高壓壓濾脫水系統以及絮凝劑與固化劑兩項核心技術。先將淤泥經過沙石分離機處理后進入進水前池，沉淀后進入下一個工序，含水率可達95%，在進入處理廠房處理，進一步改善其化學性質和物理性質。將泥漿混合物與具備脫水作用的絮凝劑和具備固結作用的固化劑按照一定配比進行充分混合攪拌，然后采用高壓板框壓濾機對經過一系列充分水化反應的混合物進行深度脫水，從而實現淤泥物理和化學性質的改良，達到降低淤泥含水率、提高抗壓強度、降低重金屬污染物含量、改善泥土性質等方面的改良效果。無機混凝劑包括鐵鹽和鋁鹽，有機絮凝劑一般是PAM高分子材料，鐵鹽一般是三氯化鐵，適用的pH值6.8~8.4，需要投加石灰作為助凝劑，但對管道有腐蝕性。鋁鹽一般是硫酸鋁，效果比三氯化鐵差，但是無腐蝕性。PAM適用效果好，但是使用嚴格。無機絮凝劑使用后含水量可降低至79.17%，郵寄絮凝劑可降至74.4%，后者的效果更為明顯。高壓壓濾機是主要工作環節，其主要作用是進一步對已經與絮凝劑和固化劑發生充分水化反應的淤泥進行深度脫水，是淤泥脫水固結工藝中的一項重要流程。壓濾機在脫水過程中容易受到砂石、固體廢物等粗大物體的直接沖撞，因此淤泥處理的第一道工序就是采用垃圾分揀設備對泥漿中的一般粗大顆粒進行分揀處理，然后在攪拌設備中向經過垃圾分揀的泥漿混合物添加脫水固結劑，待水化反應充分后方可在高壓壓濾設備中進行深度脫水。在有機質含量較高的情況下，可加入5%~10%的固化劑，室外養護7天，可將含水率控制到40%。且固化后體積一般不發生變化，污染物被環境消納的效果較好。

工藝優勢

為了確定高壓壓濾脫水固結一體化河道淤泥處理技術的應用價值，本文對該項技術與土工管袋、機械高壓壓濾脫水一體機和帶式脫水一體機等脫水固結技術的工藝性能展開橫向對比。對比結果顯示，高壓壓濾脫水固結一體化河道淤泥處理技術與其他主要采用水泥系固化劑的淤泥固化處理技術相比能夠顯著降低淤泥的含水率，相較于其他常規處理技術更加高效，對重金屬具有明顯的束縛能力，經此方法固化后的淤泥具有更高的泥土特性，因此在抗壓強度、回填利用等方面表現出更加明顯的前端優勢；在采用高壓壓濾脫水固結一體化河道淤泥處理技術處理淤泥的過程中，淤泥處理站內全部采用輸送管道進行一體化連接，淤泥在垃圾分揀、沙石水分離、淤泥脫水、加藥、泥水分離、固化、外運等全套淤泥處理過程中的輸送和處理全部在系統內部完成，實現了淤泥的一體化脫水和固結，無需進行二次處理；高壓壓濾脫水固結一體化河道淤泥處理技術通過與疏浚淤泥的有效耦合可以實現淤泥的快速脫水，降低了由于運輸和管理淤泥產生的大部分費用，在提高出泥效率、節約占地面積、降低出泥含水率、淤泥減量化等方面具有顯著的前端技術優勢；高壓壓濾脫水固結一體化處理系統具備優越的使用性能，占地面積較小，能耗低，經該系統處理后的淤泥能夠獲得比較穩定的理化性質。系統的運行過程安全可控，自動化程度高，而且幾乎不會產生異味，最終產生的干污泥可以進行二次利用， 是良好的農耕地復墾用料、園林綠化覆土和場地填筑材料。可以對淤泥利用進行針對的創新利用，比如可以將泥土在處理后用作花土肥料，加入助劑材料后用作綠化結構土等。

環境效益評價修復景觀生態環境

應用高壓壓濾脫水固結一體化河道淤泥處理技術能夠有效改善水質和水環境，將防洪排澇能力為5年一遇洪水的河道提升到20年一遇。采用河涌駁岸加固、優化和植物提升與高壓壓濾脫水固結一體化河道淤泥處理技術相結合的治理方式能夠對臟、黑、臭等河流污染問題進行根本性解決。由此可見，高壓壓濾脫水固結一體化河道淤泥處理技術的應用有利于河道生態環境的修復和空氣質量的改善，并且能夠促進原有生態景觀面貌的恢復。

改善當地整體形象

高壓壓濾脫水固結一體化河道淤泥處理系統工程建成以后能夠在當地形成特色河涌生態景觀，成為當地一座全新的地標性景觀構筑物，配合特色水鄉景觀建設和具有宣傳、游覽價值的博物館等游覽設施能夠有效改善當地的城市品位和整體形象，從而獲得更高的影響力和競爭力。特別是融入到潮白河生態走廊中，能夠顯著提升生態形象。

改善居住環境

高壓壓濾脫水固結一體化河道淤泥處理技術的應用能夠有效改善河流兩岸的生態環境，當地政府和有關部門可以將河流疏浚工程建設與市政景觀綠化工程進行有機結合，從而達到提升居民生活質量的效果， 豐富當地居民的物質和精神文化生活。

結 語

高壓壓濾系統可以通過機械脫水固結處理將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。通過固化材料封閉、包裹的重金屬會發生形態改變，從而實現污染物質的穩定化。淤泥中有害物質的濃度在較好的無側限抗壓強度條件下會出現明顯下降，能夠有效束縛住固化淤泥中的重金屬。處理達標的淤泥能夠為植物的正常生長提供充分條件，種子在經過處理的淤泥中比原生淤泥中的發芽率提高了3倍， 由此可見該項新技術的有效性。

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