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【编辑推荐】关于“河湖水环境治理与生态修复中的底泥处理”的综合讨论[中国水利学会疏浚与泥处理利用专业委员会]
发布时间:2017年10月21日        点击数量:372

河湖水环境治理与生态修复中泥处理技术创新疏浚与泥处理利用分会场综合讨论(2017年10月,南京)

主 持 人: (河海大学 教授)

讨论嘉宾:周建军(清华大学 教授)

范成新(中科院南京地理与湖泊研究所 教授)

沈少鸿(浙江省疏浚工程股份有限公司 总经理)

林佑高(中交第四航务工程勘察设计院有限公司 副总工 教高)

以下为讨论实录:

主持人:今天我们已经开了一天会,现在进入综合讨论环节,我们先从疏浚的目的开始讨论。传统的疏浚比如港航疏浚,其疏浚工程量是最大的,针对湖泊富营养化的问题,就是对湖泊底泥的疏浚,针对黑臭河流的治理,就是对河流底泥的疏浚,还有水库,如三峡这样超大型水库泥沙淤积后的清淤是一个新的领域。还有一些新的方面也会产生泥,像滩涂开发里面有很多疏浚以后吹填出来的滩涂、我们城市的管网里面产生的泥以及沉管隧道基槽开挖出现的各种各样的泥,不知道还有没有其它的泥,大概我们会场讨论的也就是这些泥。第一个我想就水十条讲的这个黑臭河,黑臭河道要清淤,那么请范教授来解答一下黑臭河流的疏浚主要是要把什么污染物拿出来?我个人理解黑臭是不是有机质或有机物过多造成的,是有机污染还是复合污染?范教授说大部分底泥都是复合污染,那么在对底泥在调查评价的时候应该关注什么污染物?请范教授先来发表观点。

范成新:水十条里面明确了黑臭河道的治理,肯定是下面的主要工作,像江苏和浙江开展得更早一些。目前很多城市治理黑臭河道的问题都已经提了上来,治黑与除臭不是分开的。有黑必有臭。黑是人的视觉反映出来的,臭是嗅觉反映出来的,实际上都跟一个物质有关:硫化物。黑是金属硫化物造成的,容易发黑的金属硫化物包括:硫化亚铁,硫化汞,硫化铅,硫化铜四种。其中硫化铜理论上不是黑色,是一种棕色的物质,从感官上可能认为其是黑色。有机质如果是腐殖质的时候也是造成黑的原因,这也是一种情况。但是通常湖泊里面藻体及生物体刚死亡的时候,已经很难或不可能转化成有机体了,因为其化学结构为苯环,很难降解,所以有机质翻起来的时候通常有重金属和金属硫化物,还有一种是有机硫(小分子),如二甲基一硫,二甲基二硫,二甲基三硫,二甲基四硫(很少),这些情况都是造成臭的原因。

主持人:听范教授所说,那就是金属硫化物,以有机质为主,要特别关注有机质里面的硫、含硫的有机质以及与硫相结合的重金属的东西,这些是是黑臭的根源。另外我们在黑臭河道里面要考虑哪些底泥要清。可能要关注这样方面的一些内容。那么港口航道的清淤量是最大的,请林总来给我们讲一下港口航道疏浚底泥的判别标准?

林佑高:港口的清淤判别标准主要是由工程上决定的。如前期经过模拟实验,在选址已定的情况下港池航道水深不够可能就要进行开挖,码头结构的施工也需要基槽开挖。这些都是由工程决定了要清什么。趁现在这个机会我还是想提一两个问题跟大家讨论,也请在座的专家帮我们解决问题,那么我们现在最大的问题就是我们一个港区尽可能的自己挖出来的泥用回码头后方的堆场,但由于容量的问题往往放不下,有很多剩余疏浚泥需找去处,有没有什么好的办法去利用这些疏浚泥呢(象粉煤灰大家抢着要),还有吹填到港区后方的疏浚泥表层快速固化的问题怎么解决?

主持人:资源化利用的内容我们稍后讨论。我们还是先明确一下什么泥该清。我们国家港口航道的疏浚,听下来主要是由几何决定的,不知道你们有没有听说过日本静冈县的田子浦港是日本最早发现有PCB和二噁英存在的港口,这个底泥的处理花费很大的代价。我也希望港航方面的专家是不是可以对港口里面回淤的泥做一些指标检测。周教授提出象三峡这样的大型水库,它的泥沙淤积可以用疏浚的方式解决,那么三峡里面的哪些泥沙要清?请周教授来解答一下。

周建军:三峡等水库疏浚主要需要考虑到颗粒粗细分布,当前主要是近坝段细泥浆的清除,因为细泥浆高含磷、会造成磷的大量堆积,放到下游更利于生态修复。当然,由于要抑制荆江冲刷,库尾挖粗沙进入下游也是必要的,可以先从少量做起。

主持人:湖泊的清淤做的很多,我个人理解这些都是对氮磷进行的清淤行动,现在最麻烦的就是湖泊里面氮磷多了以后初级生产产生大量的浮游植物,产生水华。我知道沈总对这方面工作了解的很多,听你们公司人刚才的报告介绍,你们在这方面做了很多工程,请沈总从工程经验上出发解答一下湖泊以及水库里面主要是要清除的是哪些污染物?

沈少鸿:例如我国山西水库主要是为了扩容的需要,总体的要求比较简单,不限区域,目的是要增加水库的容量。更多的是中南部及东部这一带,水库从原来的灌溉功能转化为城市供水功能,这样水质要求也发生了改变。大多数这些水库是有几十年之久的,水库周边的开发就会对水体造成污染。那么清除这部分的污染,并不是重金属,主要是地区旅游开发、上游的种植业、养殖业造成的过多富营养化。就目前实施的具体项目来看,挖泥的厚度在一米以下,位置多半是在库前部分。

主持人:好的,谢谢沈总,也就是说水库和湖泊还是氮磷的问题比较多,另外一个新的清淤领域就是城市管网,请三川德青公司的陈益人总工来介绍一下城市管网里的哪些泥需要清?怎样判别哪些泥需要清?怎样判别清理量是多少?

陈益人(三川德青科技有限公司 总工程师):城市排水管渠需要清淤的主要原因是由于排水管渠淤积,过流断面减小,雨污水排放不畅,导致城市出现渍水、路面塌陷等灾害,造成人身财产安全的损失,这是为什么要清的主要原因。

城市排水管渠里要清的泥主要包括随污水流动沉积下来的污泥、随雨水口流进的马路杂物以及由于垃圾未分类处理而进入的生活垃圾、建筑垃圾等,由于国内目前的管渠基本是雨污合流,源头没有进行很好的控制,所以其中的污泥成分十分复杂。

城市排水管渠污泥清淤之前需要做好管渠的检测工作,以确定清淤的方式及清理量。目前国内常用的检测设备有管道潜望镜、管道推杆和管道机器人、CCTV检测及声呐检测等检测设备,可以对管道内淤积情况进行检测,为清淤提供依据。

主持人:我稍微总结下,最近看了很多国际的资料,根据各位专家的介绍我们可以认为清淤的目标污染物主要是有机质、氮磷、重金属还有一些持久性有机物如PCB(多氯联苯)、二噁英等。那么我们国家还有很多垃圾需要清除,另外有些情况下只是通过清除土或泥沙本身来改变水体的形状,我想基本上就是这么一个现状。会议进行到这儿,以后我们进行清淤工程,会想到这个工程里面清淤的主要目标是什么,如果主要目标这个靶子都找偏了的话,那我们可能事倍功半,找对了就可能事半功倍,那么第一个我们目标污染物的讨论到这儿。我们专业委员会也想做一个导则,这个导则里面没有制定底泥环境质量标准,但我们会翻译整理其它国家关于底泥环境质量标准给各个业主单位、设计单位做参考,但是我们可能更关注的是前期的调查。这个前期的调查我想还问下这个范教授,比如南京的玄武湖要清淤,那么我们怎样调查才合理?

范成新:在前期调查过程中主要考虑到的是怎么布点、区域的面积、布点的方式、采泥、具体要做哪些分析这些因素。通常必须要分析检测的包括营养物、总氮总磷及有机质。如果对重金属含量不明确的话,也需要检测下重金属指标。如要求的更高的话还要考虑到底泥的释放和相平衡的问题。这两个方面可以选其中之一来做,最好是两个都做。针对黑臭问题的话还需要增加硫的检测。

主持人:问一下上海设计院的杜心惠总工,因为太湖的清淤都是你们前期做调查比较多,想问下你们主要做了哪些调查内容?

杜心惠(上海勘测设计研究院 总工):主要也是考虑布点的方式、布点的密度。必须检测的包括总氮总磷、有机质。针对设计单位,在前期调查过程中需要注意的是:总氮、总磷、有机质的检测。有时也需要检测重金属。工程上的注意的是布点,布点要达到怎样的一个密度使能够满足工程性质要求。有些情况下,非常复杂的检测比如底泥释放有时也需要考虑。

主持人:也就是说我们还要考虑怎么取样?取样后测什么?国内很多用地质勘查的方法钻孔取样,这取的是下面的地层,钻孔取样很难把表泥(浮泥或流泥)取出来。参考日本方面,日本定的底泥调查标准先是做普查,先用抓斗采样器取一遍,测一下有哪些有污染物,确定污染的范围,然后再在污染范围内用柱状采泥器进行采样,确定污染深度。最基本的检测指标应该包括有机质、氮磷、重金属、湿密度、粒径分布及含水率。

下面我们讨论下一个问题:疏浚的工艺,技术(怎么清?)这个事情环保疏浚和工程疏浚差异还是蛮大的,我认为环保疏浚必须要薄层、防扩散、高浓度。不知道这样理解对不对,请沈总发表一下自己的观点。

沈少鸿:施工过程中会设计到扩散的问题。从黑臭河道来讲疏浚也有很多种方式,有些条件具备的话可以截流排干,这是一个彻底又因地制宜的方式,但是有的地方没法截流只能带水作业 ,带水作业又很复杂,一方面是有很多的垃圾,需要对垃圾进行清理,以免会把绞吸头堵住。另一方面清理垃圾的时候又会对水体扰动造成二次污染。

水库清淤的垃圾会少些,但也会存在扩散的问题。这样的话,就需要在供水水库原水取水口的部分做一些拦泥帘的设计,做二次防护,保证供水的安全。

主持人:好的,总结起来环保疏浚是要实现薄层、不扩散,最麻烦的还有垃圾的问题,还有就是浓度的问题,这个问题还需要在座的各位一起来想办法。请问一下林总,你们港口航道都是大规模的疏浚,对于只去除表面薄层这样的施工方法你们是怎么看的?

林佑高:大规模的港航疏浚不大有去除表面薄层方面的环保问题,我们主要是考虑施工期的环境影响,在环境要求比较高的工程中,主要是在施工过程中采用设拦污帘等措施减少水体的污染,尾水处理的问题一般考虑延长排水路径、在施工时设计多级沉淀池,通过沉淀后最后排出。

主持人:周教授,你一直在建议将一部分三峡的泥沙清出来,在你看来应该怎样用什么样的方法把泥清理出来?

周建军:三峡在挖泥主要面临的是量大,但泥浆清除需要的工艺应该简单一些,在水库开拓挖泥市场主要考虑的应该是怎样适应疏浚规模的同时要节约成本。由于电站本身有电,可以不用柴油,这样的能源可能会带来成本上会有很大的变化。

主持人:下面请河海大学陈建生教授发表下自己的观点。

陈建生:是否可以考虑细颗粒不一定要通过疏浚向下游输送,泥是否可以搅浑,因为三峡非汛期时水位很高,汛期时水位很低,流量比较大时搅浑,使其流向下游。如果要通过机械翻过大坝,这样的代价就太大。我们靠近坝前近处搅,扰动以后细颗粒都悬浮起来了,而且不大容易沉积下来,正好顺着河流排向下游,这样我们也不需要专门去清了。

周建军:搅浑肯定是对的,三峡库区在非汛期可以这样做,但是汛期的必要性不大,因为汛期还有一定泥沙下泄到下游。想要恢复生态,非汛期河流的浑浊状态应该更接近天然。这有生态和水库减淤双重目的。

主持人:范教授,您做环保清淤已经很长时间了,请给我们讲讲环保清淤到底该怎么清?

范成新:环保清淤的挖泥主要还是去除氮磷,清除湖底的这种污染物,而针对营养物,考虑其是否对湖造成直接影响,如果泥对水不是有实质影响的话也可以不考虑清除,这样综合考虑的话可以把底泥释放作为一个重要的参数。

主持人:总结一下,经过讨论,环保疏浚的基本要素就是精确地、薄层的、防扩散的、无二次污染的,最好能够实现高浓度环保疏浚。如果能对付垃圾那就更好了。下一个话题可能比较热烈,因为现在疏浚工程实际只占到工程经费的三分之一左右了,而清出来的泥的处理占工程经费的很大部分。那么清理出来的泥应该怎样处理。听完了今天的报告后,觉得处理方法五花八门,把这些技术归归类呢,实际上我听下来,大多数的技术还是从传统的地基处理里面延伸过来,围绕自重固结怎么固结,电渗等一些促进固结的处理方法。还有一种土体改良的办法,即加点材料,让水分转化,这是固化的办法。这些办法针对的对象都是以泥构成的地基。但有些有时候我们对付的对象不是地基,而是泥浆。对付泥浆今天有一些讲到了分离或者脱水技术。把泥浆分成干的泥,或把泥浆压滤后变成泥饼,这都可以实现泥浆的减量,但有时这种方法也需要考虑到含有污染物的问题。泥得出的不能仅仅把它当做泥浆或是地基的问题,我们还要把它当成一个有害废弃物,要考虑它里面污染物问题,也就是环境问题。请林总就这个泥资源化利用发表自己的观点。

林佑高:谢谢朱教授,刚才朱老师讲的两个方面我都关心,一个是泥到哪里去?另外一个是泥本身的处理?因为港航疏浚有后方,但是经常会放不下。没有地、没有时间、没有钱,但我们还是要找到一个去处,我们应该怎样资源利用泥。另外一个方面是怎么处理,这方面比较关心的是吹上去的泥浆怎么沉淀,怎么快速形成一个作业面,设备怎么上去。传统的辅助手段就是表层的预处理,即固化,但强度不能太高,会影响后续的插板施工,可以低强度处理即实现微固化。

主持人:业主经常会问说是这些泥不是资源吗?但通常要实现资源化都很难。很早以前我们就考虑可以参考日本的做法,在珠江口海中围一个岛,将珠江三角洲产生大量淤泥都集中在这里,淤泥中的砂、土可以作为资源循环利用,剩下来的填地,最后形成的土地还可以利用,这个事情到现在也没有做成。管内混合的前提必须是高浓度疏浚,不然的话管内都是泥浆,在泥浆里面加固化剂就是把人民币往泥浆里投,需要添加剂的量很大。我对沈总的那个板框压滤很感兴趣,听你们介绍是国内最大的板框压滤设施,清淤的时候泥浆产量很大发挥很好的作用,但清淤一结束,这些板框用来做什么?是不是会造成设备闲置?

沈少鸿:七八年前在广东的佛山,我们做过整治河道的清淤,有八十几万个立方,淤泥也是用板框压滤机来做的,当初以为这个做法很好,应用前景也很好,使用效果也是不错的。但确实设备投入很大,功效匹配上会出一些问题。而且土的运输是很花费钱的,这是淤泥后续处理上运输成本的问题也是制约资源化利用的因素。实在找不到堆场时,可以使用板框压滤机来对泥进行压滤,压滤变干以后填埋,压滤后的体积可减少1/3-1/2,运输也比较方便,也可以做基础土用,也可以做粘土砖(添加比例为15%-20%),但做粘土砖所需的添加量也是较少,针对大量淤泥还是无法解决的。

周建军:解决堆泥问题也可考虑利用河流输送。当前,河流下游泥沙普遍少,在环评通过并严格监管前提下,汛期河流水量大,可以将大量泥沙带到下游去。美国已经拆除水坝1000余座,虽然是小坝,但每一个被拆除的小坝都是因为到了不可忍受的状况,都有大量污染泥沙排除。除去高度污染泥沙需要就地处理外,大量淤泥都是通过河流自己带走的。这里面有大量的研究成果可供借鉴,我认为这也是今后可以考虑的一个方向。

主持人:这是一个非常好的思路,但可能也是一个蛮危险的思路。我们的城市河道清淤,今天清东边的河,东边河里的泥就跑到西边河里了,明天清西边的河,泥又跑到东边去了,包括我们知道说很多泥在长江上用船运一运,但还没运几步就没有了。中国还有一个监管的问题是非常困难的,清出来的泥最后到底到哪去了,到底有没有进行正确的处理和处置,应该要建立相应的监管体系。

主持人:我们在处理泥的时候还是要注意处理对象的区别,比如要搞清楚处理的是地基还是泥浆,是污泥还是淤泥。淤泥主要是无机物,不能焚烧,因为其中没有热值,也不能生物降解,污水厂污泥里面含有多的有机质所以可以生物降解。我们在处理泥的过程中一定要把对象的特点搞清楚,今天我们也听到很多新的技术比如芦苇荡、电渗法,我觉得都是非常好的技术。想问一下范总,您对你们的电渗技术最适用的条件和对象是什么是怎样认识的?

范志强(湖北长江清淤疏浚工程有限公司副总工):电渗的条件的话应该是细颗粒土,如果有细砂或砂砾土的话可能就不太适用了。深度处理到10-12米,6米之上的话承载力可以达到8-10吨。

金亚伟(江苏鑫泰岩土科技有限公司):刚提到泥没地方放,要放到哪里去。现在考虑能不能在原位不动它,让它发挥自己的作用。我们现在发明的一个叫渗流袋,把泥放在袋子里,作为一个护岸。用淤泥做一个护岸,但是这种方法只能用于在缓流的情况下,两边要做个坝,袋子可以很快的使河道的淤泥压缩一半,体积减少一半,放在河岸凹槽的地方,可以种些芦苇和其它水生植物。

主持人:会议进行到这儿,讨论的已经差不多了,不知道现场还有没其他人有不同的观点。下面我们请深圳西丽水库的专家发表意见。

吕海强(深圳西丽水库总工):各位专家,下午好,作为一个水管单位,今天听到了各位专家领导对我们疏浚与泥处理利用的探讨,受益匪浅。我觉得在很多方面还有努力的空间,甚至简单易行,投资更少的办法。根据我多年管理的经验,我认为我们水库淤泥的污染应该是当前普遍存在的问题。我们目前面临的困惑是设计单位在设计淤泥疏浚与处理的时候没有给出处理前后水质的目标。另一方面就是在处理过程中产生的二次污染不详细,还有就是处理之后淤泥的处置这方面还是比较原始的。我们没有根据全国各地对水质的要求不同,目标定的也是千差万别,所以能不能有一种简单易行、投资比较少,即使达不到性价比很高,就算投资比较大,技术难度比较大,但能解决问题也可以,所以想请教朱老师这个问题。

主持人:对于水库水质来说,底泥只是影响水质的其中一个因素,不是所有因素,其它还要考虑到的点源污染、面源污染、生态系统是不是平衡等问题。我们要认识到仅通过疏浚单一措施来治理水质是不太可行的。我们需要对水库进行系统的调查,看你的污染源都在哪里,对污染源进行综合治理可能才能达到相应的目标。

今天在座的还有我们河海大学“千人计划”教授,也是澳大利亚昆士兰大学的著名教授李凌教授,我想请您来对我们今天讨论的泥的问题发表些观点。

李凌教授:我们关注的是业主所讲的清之前之后水质的变化,我们讨论的内容不谈系统的变化,不谈涉及到系统变化的过程,这个地方的缺失是不行的。我们刚才讲对象、讲目的都是针对这个底质的污染状况来讲,但是污染物释不释放还是一个问题,而且刚讲到的二次污染我们也从原理知道会发生这件事情,但这个二次污染的情况是什么样的,我们也没有很详细的去探讨这个。我认为过程很重要,污染物的释放过程其实是这个我们讲的目的或是技术一定要解决的一个核心问题。这个污染物的释放过程和机理实际上是很复杂的,这不光是底泥里面有什么东西就完了的事情,这里面有很多很复杂的流体力学的问题。但这些很复杂的问题跟工程相结合的话也是可以做的到的,我们可以研究染物释放的过程及机理的问题,根据反应过程制定一些规范和标准来确定疏浚怎样做。后续处理中泥怎么办说到底还是脱水的问题,我们讲了好多技术,但是这个脱水的过程不光是流体力学的问题跟固体力学也是结合在一起的。个人觉得这里面还是有很多很深奥的问题,如果我们不知道底线在哪里的话,技术的推进是很难进行的。

主持人:李老师这个问题非常难回答,我试着来回答一下,其实我们讲的这个疏浚与泥处理利用,必须放到一个背景里面去。也就是今天会议的题目,这个题目出的是很好的“河湖水环境治理与生态修复中泥处理技术创新”,我们不是用泥处理这一招治天下,实际上我们定位是在水环境治理、水生态修复等系统工程中考虑底泥疏浚这一个措施怎么做,我是这样理解的。如果说这一个方法就能解决所有问题的话,我认为这个认识就会变得片面,没有解决问题的可能性。当然李老师讲的我们要关注过程,考虑释放的机理,我非常同意。但是这个我觉得我们中国的事就要 “两步抓”“ 同时走”,过程也要关注,现在的问题也要解决,现在导则的事我们也要做。因为我们今天在这里讨论的时候,不知道哪个地方已经清出来几十万方还是一百万方的泥了,不能等到我们把所有的事情都搞清楚的时候再去做,一万年太久只争朝夕。所以我们叫 “两步走”,基础理论的也要做,眼下的事也要干,这是我个人的认识。

今天的讨论很好,很热烈。时间缘故,今天就讨论到这里,谢谢各位嘉宾、积极参加讨论的专家和各位参会人员。

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