城区污染河流清淤底泥资源化利用研究

龙源期刊网城区污染河流清淤底泥资源化利用研究作者：蒋士磊来源：《装饰装修天地》2017年第11期摘要：清淤是治理河流污染的重要环节，清淤底泥处置成为亟待解决的重要问题，从能源节约与绿色发展的角度出发，底泥资源化利用是底泥最佳的处置方式。总结城区河流底泥在土地利用、制作材料、能源回收等方向开展资源化利用的优势以及存在的问题，并对今后的研究方向提出展望。关键词：城区；底泥；资源化；土地利用1前言水是一座城市灵气之所在，水在城市的生存、发展、风格和功能等诸多方面都起着十分重要的作用。当前，我国正大力推进城镇化，城市的发展脚步越来越快，在城市发展的同时，城市河流污染问题逐渐显现，这一问题严重影响到了城市发展以及居民生活。城市河道整治，恢复城市河道综合功能，是摆在城市可持续发展面前的一个难题。流经城镇的河流大多数属于中小型河流，流域面积小，河流水量不大，极易受到人为活动的干扰，城镇生活生产污废水、固废生活垃圾沿岸堆放，降水冲刷等都会造成污染，河流的点源面源污染情况十分严重。加之随着城市建设发展，河道周边多进行硬化处理，河岸、河堤及沿岸缓冲带逐渐被破坏。河道为满足通行、泄洪等需要也进行人工修葺，裁弯取直，破坏了河道生态功能，河道自净能力基本丧失，这也是造成河道严重污染的重要因素。进入河流的污染物部分会被水体净化，部分会被水体颗粒物吸附，最终沉降在水底，混入到河道底泥中，污染河道底泥，长期的积累造成底泥中营养盐、有机质、重金属等含量是上覆水的1000-10000倍。富集在底泥中的污染物会在水体环境发生变化时再次释放进入上覆水污染水体，导致水体溶解氧不足，水体动植物生存环境遭到破坏，久而久之水体逐步恶化。当前治理城市河流主要从两个方面着手，一方面控制污染源，通过改造城市排水体制，完善城市排水管网，逐步形成雨污分流排水体制，增加城市污水处理设施，努力减少直排现象。有关研究表明初期雨水通过冲刷等方式将空气中地面上的污染物带入河流，是造成河流污染的重要形式之一，初期雨水截留并独立处理是整治河流污染的一项重要工作。城市排水系统改造，初期雨水收集及处理系统的建立不是一朝一夕的工作，需要较长时间才能建立完善的排水体系。另一方面是对已经污染的河流进行治理，通过改造河流形态、流水条件、重建生态河堤、水体生态系统等方法，去除河流污染物，恢复河流自净能力，达到彻底治理污染的目的。在这些治理手段中，底泥清淤是一个重要的环节，它能够有效地减少水体内源污染，为改善水体整体环境起到了显著作用。尤其是在底泥污染物含量高出本底值2～3倍时必须考虑采取清淤措施。然而，随之而来的另一问题就是清淤底泥的处置问题。清淤底泥产量大、含水率高、龙源期刊网处置难度大，特别是城市河流底泥，污染严重且复杂，处置不当极易造成环境的二次污染，带来更严重问题。城区河道底泥成分复杂，含有大量有害物质，如：病原菌、病毒、寄生虫、重金属、有机污染物等，当前主要有堆放、吹填、焚烧、抛投等常规处置方式，这些方法虽然解决了底泥出路问题，但是存在严重的安全隐患，堆放、吹填、抛投极易造成二次污染，焚烧会带来有害气体排放，污染环境。城区河道底泥相较于郊区河道底泥又富含多种营养盐、有机质，常规处置方式造成了极大的资源浪费。从绿色发展的理念出发，底泥资源化利用成为一种趋势，如何将底泥经过无害化、减量化处理后进行资源化利用是当前研究热点。随着底泥输送、脱水干化、稳定化技术的不断发展，底泥的资源化利用途径逐渐增多，当前主要的利用方式有土地利用、制作材料、能源回收三大方面。2土地利用城市河流底泥含有丰富的有机质、氮、磷、钾等营养成分，这些都是植物生长所需的元素，因而将底泥用于农业园林的价值较高，同时底泥还含有大量腐殖质胶体能够促使土壤形成团粒结构，提高保持养分和涵水能力，因此底泥可以直接用于农业林业，也可以将底泥制作成肥料、土壤改良剂施用到土壤中。2.1直接农用将底泥直接应用于农田不仅可以提高土壤肥力，还可以改善土壤，促进植物生长。高俊等的研究结果表明，底泥的投放增加了土壤中有机质和多种营养元素的含量，有利于土壤增肥。但是对于含有重金属和有机污染物的底泥则必须谨慎使用，防止再次发生污染。值得注意的问题是底泥的直接用于农田土壤，底泥脱水板结会引起土壤板结，土壤通气、透水能力变差，影响植物根系发育，不利于植物健康生长。此外还需注意重金属污染问题和底泥中微生物可能造成的污染。2.2制作成复合肥将底泥与某些有机、无机肥料、固体垃圾混合制作成复合肥可以丰富底泥营养成分。朱本岳等研究表明利用西湖底泥为原料和普通化肥混合制成复合肥料，其具有较好的肥效，可以提高蔬菜产量。但是，这种处置方式底泥的处理量有限，对含有重金属的底泥要谨慎使用，以免重金属通过食物链危害人体健康。2.3制作成栽培土底泥与土壤具有相似性，底泥经过堆肥无害化处理后，其质地疏松，容重减小，营养成分含量增加，病原菌和寄生虫卵减少，可用来改善土壤物理性质、提高土壤保水能力及土壤团粒结构稳定性；苏德纯将官厅水库坝前疏浚底泥自然脱水后进行无害化处理，提高底泥孔隙度，降低容重。在处理后的底泥上种植的苜蓿、玉米、杏树生长状况正常，且有较好的产量。龙源期刊网改良后的底泥也可以用于园林绿化，或者作为园林绿化的客土置换，或者是用来修建河道生态堤岸、河道缓冲区，改善河流生态环境，其优点在于充分利用的营养元素的同时又很好地降低了底泥使用过程中可能对环境或人类造成的安全隐患，是一种十分有发展潜力的底泥处置方式，但是需要注意底泥污染物，特别是重金属元素在底泥使用过程中迁移变化及对周边环境产生的潜在危害，要解决好底泥重金属元素固化问题，控制污染元素迁移。此外，将底泥制作成栽培基质还可以产生一定的经济效益。2.4建设湿地和栖息地在美国、荷兰，人们将底泥处理后栽种上适合湿地生长的植物，而最终人工建造的湿地成为了大批动物的栖息地。此外，相关研究表明经过恰当的改造，湿地还可以用于污水处理。底泥的这种利用方法不仅将底泥资源化利用，还达到了建设和改善生态环境的目的。2.5修复严重扰动土地矿区在采矿之后，土地遭受严重扰动，土地失去了原有的功能，植物生长困难，矿区修复和再利用是当前城市发展面临的重要问题。城市河道底泥中含有大量的有机质，将其改良成为培植土掺入矿区土壤中，可以有助于形成土壤团粒结构，改善土壤特性，增加土壤养分，提高涵水能力，改善植物生长条件，有利于矿区土壤修复。利用底泥修复受扰动土壤既很好地处置了底泥，重建了当地生态环境，又避开了食物链，极大降低了底泥对生物及人类的潜在威胁。3制作材料将底泥用于制作材料建筑材料、土方材料和水处理材料等，及解决了污泥出路问题又可以实现一定的经济效益。3.1制作建材在我国，建筑行业是一项支柱产业，每年都消耗大量水泥、砖、瓦等，这些建材都属于粘土烧制品，会消耗大量粘土，进而会造成农田耕地的破坏。因而，国家禁止从农田耕地中开采粘土用于制造建筑材料，提倡挖掘能够替代粘土的新型材料。底泥的组成与粘土极为相似，将清淤底泥用于生产建筑材料，并应用到建筑行业中将能够有效解决清淤底泥处置问题。目前，底泥在建筑行业中应用方式主要有制作陶粒、砖瓦和水泥熟料等。此外，底泥还可以加工成多孔结构材料，用于建筑隔音、隔热防水、防火等，LIAO等利用水库泥沙和Na2CO3，制作泡沫玻璃用于建筑行业。制作建筑材料任然需要煅烧，这个过程消耗大量能量，因此发展免烧结制作技术和工艺十分必要。3.2制作土方材料龙源期刊网通过物理、化学和热处理等方法对底泥进行合理的预处理，使其满足回填用土条件，就可以让底泥作为填方材料应用到工程中去，这一方法能够解决大量清淤底泥，是底泥资源化利用的重要途径。目前，通过化学固化并辅以物理固化是处理底泥较为普遍且经济的方法，经过固化后的底泥比一般填方土强度高、透水性小且不产生固结沉降。目前常用的固化剂是水泥系固化剂，通过添加一定量的固化剂可以增强底泥力学强度，同时可以固化底泥内的重金属等无机污染物，但依然存在投加量大、耗能高、固化后底泥利用方式单一等问题。武博然研制新型脱水固化剂，在有效提高底泥力学性质使其满足路基回填用土的同时还有效降低了固化剂使用量，且改良底泥的使用成本低于使用粘土回填所需费用，具有成本优势。但是，对于有机质含量较高的底泥，不经过深度处理就埋入地下，随着有机质的持续分解会带来一定的安全隐患。3.3制作环保材料底泥经过再加工制作成水处理行业所需的功能材料，可以用于去除污水中有机物、重金属等方面。同时可以参照污泥制作活性炭的经验，将底泥制作成吸附材料，将其用于污染物去除、环境修复等具有良好效果，且一般不会发生二次污染现象。4能源回收一般城市河流底泥有机质含量较高，将底泥作为能源回收是将底泥资源化利用的新途径，利用底泥制氢是底泥资源化利用的新方向。此外，借鉴污泥制备复合燃料技术，实现热能回收。但是底泥在燃烧过程中会产生二次污染问题，限制了底泥的资源化利用。5结语与展望当前环境保护、绿色发展、节能减排的观念深入人心，底泥资源化利用成为今后底泥处置主要途径，如此以来即解决底泥处置问题，又能够带来经济效益社会效益，一举数得。综合考量多种底泥资源化利用方式，土地利用是最佳的利用方式，针对底泥在土地利用过程中的安全性、经济性、多样性值得深入研究，以期将底泥资源化利用打造成为极具发展前景的新型环保产业。参考文献：[1]钟萍，李丽，李静媚，等.河流污染底泥的生态修复[J].生态科学，2007（2）：181～185.[2]王燕.观澜河污染治理对深圳河流水环境治理的借鉴[J].中国农村水利水电，2012（8）：56～61.龙源期刊网[3]庄需印，刘冬杰，宋斌，等.城市河流现行治理存在的问题及生态修复技术初探[J].亚热带水土保持，2013（2）：67～70.[4]PedersenF，EstelleB，HelleVA，etal.CharacterizationofsedimentsfromCopenhagenharborbyuseofbiotestw[J].WatSciTech，1998（6-7）：233～240.[5]吴美平，胡保安.环保疏浚底泥资源化技术研究进展[J].中国港湾建设，2009（1）：75～78.[6]SMITHSR.Acriticalreviewofthebioavailabilityandimpactsofheavymetalsinmunicipalsolidwastecompostscomparedtosewagesludge[J].EnvironInternational，2009（1）：142～156.[7]高俊，汤莉莉，徐建强，等.施用秦淮河底泥对田间土壤及小麦生长的影响[J].安徽农业科学，2008（15）：6402-6403，6411.[8]朱本岳，朱荫湄.西湖底泥加工复混肥的研究[J].农业环境保护，2001（3）：175～176.[9]ALBIACHR，CANETR，POMARESF，etal.Organicmattercomponentsandaggregatestabilityaftertheapplicationofdifferentamendmentstoahorticulturalsoil[J].BioresourceTechnology，2001（2）：125～129.[10]苏德纯，胡育峰，宋崇渭，等.官厅水库坝前疏浚底泥的理化特征和土地利用研究[J].环境科学，2008（6）：1319～1323.[11]LIAOC，HUANGCY.GlassfoamfromthemixtureofreservoirsedimentandNa2CO3[J].CeramicsInternational，2012（5）：4415～4420.[12]武博然，柴晓利.疏浚底泥固化改性与资源化利用技术[J].环境工程学报，