河道疏浚淤泥固化技術研究

2021-01-14 北極星環保網
河道疏浚淤泥固化技術研究

北極星環境修復網訊:隨著環境整治工作的不斷深入,淤泥的大量產生已經成為不可避免的事實。面對我國人口增長與耕地減少的矛盾,淤泥的開發是解決矛盾的有效途徑。因此淤泥的開發利用是最有價值的潛在資源,淤泥的固化技術有很大的發展前景。

一、資源化處理是淤泥處理的方向

目前常用的廢棄淤泥資源化方法有物理脫水、熱處理和化學固化處理三種。物理脫水方法最直接的辦法就是採用脫水設備如離心機、壓濾機等進行機械脫水,從而降低淤泥的含水率。但此種脫水方式需要提供特定的場所和設備,處理費用高、處理效率低,淤泥往往需要進行二次處理才能為工程所用。熱處理方法主要是通過烘乾、燒結等方法使得淤泥在熱能及高溫下發生化學反應,從而改變土的結構成分,將淤泥轉化為良質土工材料。這種處理方法對場地有嚴格的要求,其應用受到一定的局限性。化學處理方法主要向淤泥中加入一定量的固化劑作為土壤改良劑,土體與固化劑相互作用,改變淤泥的特性,使得固化或改性后土體能夠滿足工程要求。這種方法可以將高含水率、低強度的廢棄淤泥轉化為高強度、低滲透性的工程用土,處理量大,工期短,價格低廉,一次處理便可達到工程要求。綜上所述:對疏浚淤泥進行化學固化處理,使其轉化為良質土工填料,有利於河道疏浚和淨化城市環境,同時能夠將疏浚淤泥進行資源化開發利用,化害為利,有利於社會的可持續發展。

二、疏浚淤泥的固化處理技術與資源化利用

目前國內外淤泥固化處理技術主要包括物理脫水固結、高溫溶解燒結和化學固化三類。

2.1物理膠水固結

物理脫水固結是指通過採用晾曬、機械脫水、袋充脫水的辦法去掉淤泥中多餘的自由水。當產生的淤泥量較水而且有場進進行攤鋪晾曬時,可以採用晾曬的方法,通過晾曬蒸發雲掉淤泥中多餘的水分後,即可用作填土材料進行使用。但這種方法只適合用於少量淤泥的處理,而且要有足夠的場地,同時受天氣的影響也很大。機械脫水的方法是便用脫水機械將淤泥中多餘的水分除去,脫水後易於運輸和使用。但是由於疏浚工程產生的淤泥量巨大,普通脫水設備的價格較高,加之脫水效率較低,難以滿足大型疏浚工程要求,而且淤泥經過脫水後其含水率仍接近液限水平,還需要進行二次處理才能滿足工程用土要求。在各種築堤、填海、堤岸加因工程中,對於含沙量較高的淤泥,也有限多採用高壓袋充因結排水的方法進行資源化如用。如在永定新河建閘的圍堰工程中,由於外運土料距離遠、成本高,就採用土工織物袋高壓充填的方法建堰。袋充方法具有施工速度快、造價低、就地取材的特點,但只適用於含沙量較大的淤泥,對於粉粒、黏料含量較高的淤泥該法難以達到預期的效果。

這裡應該指出的是,上述三種物理脫水固結技術只是將孔隙水部分或全部脫出,並沒有除去其中的汙染特質,也就是說處理後仍具有汙染性。因此,對於有高汙染性的疏浚淤泥,採用物理脫水固結後,仍應考慮採取措施防止二次汙染。

2.2高溫溶解燒結

高溫溶解燒結處理是通過高溫處理,以便疏浚淤泥脫水、有機成分分解、顆粒之間黏結,或無機物發生溶解,然後再通過冷卻,使得淤泥熔合成具有相當強度的固體顆粒。高溫溶解燒結處理的一個重要優點是「減汙作用」,即溶解有機汙染物,提高無機汙染物的惰性。

淤泥通過燒結處理可以製成建材,也是一種經濟有效的資源化方法,其主要用途有制輕質陶粒、熔融微晶玻璃、生產水泥、制磚等。

輕質陶粒一般可作路基材料、混凝土骨料或花卉的覆蓋料,但由於成本和商品流通上的問題,還沒有得到廣泛應用。日本研製成功的淤泥微晶玻璃,是建築物優良的裝飾材料,其類似於人造大理石,外觀、強度、耐熱性都比較優良。

利用淤泥生產的生態水泥成本僅為普通水泥的三分之一,但因原料不同而其化學成分、性能筀等有所不同,由於生態水泥含氯鹽較高,會使鋼筋鏽蝕,一般主要用作地基的增強因化村料和混凝土。用淤泥為主要原料製成的磚塊透氣性好、重量輕、如將其用於鋪設人行道,雨水能夠比較容易滲過磚塊直接進行地址,從而可防止因下水道排水不暢而造成的積水。如蘇南運河蘇州段疏浚工程高向當地的窯廠提供淤泥六十多萬平方米,用於生產磚瓦;近年來浙江省出臺了利用淤泥制磚造瓦,一此磚瓦企業紛紛投資與河道疏浚並利用淤泥制磚造瓦,有效加快了河道疏浚,一舉多贏。

疏浚淤泥的高溫溶解燒結方法是一種具有高附加值的處理方法,也是解決疏浚淤泥出路問題的有效貨途徑,但是對疏浚淤泥的性質有一定要求,而且燒結處理要在大型的固定工廠內進行,給疏浚淤泥長距離運輸帶來不便。由於處理量有限,處理設備為固定式且投入巨大,不適宜於處理大量的疏浚淤泥。

2.3化學因化技術是向淤泥中添加固化材料,通過攪拌混合、養護,使淤泥、水、固化材料之間發生一系列的水解和水化反應。在淤泥顆粒表面產生膠凝物質,使淤泥顆粒具備一定的水穩定性和強度穩定性。

另外,具有膠凝性質的水化產物在淤泥顆粒之間形成了網狀結構,即構成了骨架,結晶類的水化產物則填充網狀結構的孔隙,待硬化後淤泥便具備了一定的結構強度。顯然,化學固化處理不僅可以增大淤泥顆粒的粒徑,還可以通過固化材料的水化作用有效地降低淤泥的含水率。另外,包裹著淤泥顆粒的凝結硬化殼可有效地降低其中汙染物質的活性,從而起到一定的「減汙」作用。

疏浚淤泥化學固化處理技術的優點主要有:

2.3.1適用於大量、大規模的疏浚淤泥處理,可以廣泛地用於填海等大型工程;

2.3.2施工簡便靈活,同時由於具有快硬性,可以縮短填土施工工期;

2.3.3可以根據因化疏浚淤泥的用途設計配方,一次處理使其滿足工程對強度、變形和滲透性的要求;

2.3.4固化反應後所產生的包裹著淤泥顆粒的凝結硬化殼可有效地降低疏浚淤泥中汙染物的活性,從而起到一定的「減汙」作用;

2.3.5若採用工業廢料粉煤灰、廢石膏等作為輔助固化材料,則可進一步降低工程造價,同時也消納了粉煤灰、廢石膏等工業廢料,能夠產生較好的環境效益。

疏浚淤泥固化處理技術的缺點是:前期設備投入較大,成本較高,不適合小規模的填築工程。

綜上成述,採用物理晾曬方法處理淤泥,雖然施工簡間、處理成本低,但晾曬需要佔用大面積場地,而且易受天氣影響,而機械脫水設備價格較高,處理效率低,難以滿足大型疏浚工程的要求,目前在國內也未得到廣泛應用;採用高溫溶解燒結方法處理淤泥,能產生較高附加值的產品,但其對淤泥性質有一定要求,而且處理費用高、處理淤泥量有限,對處理含沙量過高的疏浚淤泥不適用,對處理大量的淤泥也不太合適;採用化學固化方法對淤泥進行處置,處理效率高、施工方便,而且易於推廣應用,如目前採用該技術對無錫長廣溪堆場淤泥進行固化資源化利用已經獲得了成功,但化學固化方法處理淤泥的投資較大,因此開發適應我國國性的淤泥固化處理設備和固化劑勢在必行。

結束語:

利用固化技術處理城市河道淤泥既能緩解日益嚴峻的疏浚淤泥處置問題,又能解決當前很多地區工程用土緊缺的難題。淤泥處置是當前城市河道及湖泊水庫清淤所面臨的突出問題,推廣淤泥固化技術,實現淤泥的資源化利用,經濟效益、社會效益和生態環境效益顯著,具有重大示範意義和推廣前景。因而推進淤泥固化處置標準的標準化進程具有重要的現實意義和價值。


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