城市内湖底泥环保处理处置施工关键技术

王宏伟

中国水利水电第十一工程局有限公司，河南省郑州市　 450001

摘 要：从目前的城市水环境治理与修复实践来看，黑臭水体治理采用单一技术的成效有限。而生态处理技术的出现，则为黑臭水体的处理提供了新的方向，因此文章就黑臭水体生态处理施工的工艺原理、工艺流程、操作要点以及质量安全管理措施进行了分析研究，以供参考。

关键词：城市内湖黑臭水体；生态处理施工技术；工艺分析

1生态处理工艺原理分析

（1）在湖面开阔的城市内湖施工时，湖区内要采用环保施工，不能因施工扰动而产生大量浑水。污染底泥具有分布范围广，疏浚量较大的特点，综合考虑湖泊水深、地下水情况、底泥分布、厚度和污染程度、疏浚船的经济排距等因素，同时因堆场容量限制和工期要求，本技术在进行污染底泥疏挖时，采用中大型环保绞吸船清淤，通过关闭简易闸门方式壅高湖水水位，保证绞吸船正常运行。环保绞吸式挖泥船装配了环保绞刀头，采用先进的定位桩台车系统，可分体拆装，能适用于多种工况条件。在环保绞刀头、定位系统、探测系统的配合下，精确的进行湖底污染层淤泥清理，减少对正常底泥层的破坏，减少二次污染。底泥输送。底泥输送采用DN410全封闭大口径钢管，杜绝了淤泥运输中的散落、泄露情况，并可灵活选择淤泥堆放地点，同时还可利用水域条件，最大程度铺设水下潜管，淤泥通过全封闭管道吹填入堆场内，避免对周边环境造成影响。

（2）底泥经过管道输送、初级沉淀、泥浆杂物筛分、泥水分离、泥浆脱水固化、余水达标排放、承载力及重金属检测、固化等一系列减量化、无害化处理后可直接用于相关工程的景观绿化、生态护岸工程等，做到场内土方均衡。

2施工工艺流程及操作要点

2.1施工工艺流程

设备进场→排泥管布设→设备调试→清淤施工→底泥处理

2.2设备进场

疏浚设备的调遣以便捷、安全为原则，将充分利用以往成功的调遣经验，安全、迅速地完成该项调遣任务。疏浚设备调遣前，由工程人员对调遣线路进行走线勘察，并取得相关道路部门通车允许后即开始调遣工作。绞吸式挖泥船、接力泵船、排泥管线等小体型设备直接装平板车调遣进场，通过临时码头吊入湖泊内。

2.3排泥管布设

第一，管线设计。1）本工程施工布设二条与绞吸式挖泥船配套的排泥管线。排泥管线设计以尽量缩短施工排距为原则，并应尽量减小对环境的影响，计划以采用潜管为主，配以生产必需的少量浮管和岸管。2）在挖泥船尾根据实际需要连接水上浮管，浮管后接水下潜管沿河道和陆地管线一直延伸至堆士围护区，进入排泥堆积场内。

第二，管道敷设方法。1）浮管敷设。在绞吸式挖泥船后布设实际需要用途的浮管，采用长6m钢管穿设浮筒形式浮管，钢管间用1.5m长的橡胶管柔性连接，使得挖泥船泥浆泵体输出管和潜管有良好的活动余地，浮管敷设线路近似流线型弯曲。因浮管要承受水流、风浪及清淤施工时的冲击力等影响，故管段间的卡夹必须十分牢固可靠，同时严格控制浮管摆幅和线路顺畅，每隔100m双向抛小锚定位，防止水流、风速造成管线大幅度摆动，影响施工生产。2）潜管敷设。我们对于水下潜管的铺设有着非常成熟的施工技术，施工前将预先选择在较宽敞的河岸边连接输泥管线，每隔3根输泥钢管配一节橡胶管柔性连接，并将管线一端采用定制钢板及橡胶垫圈封堵，采用工作船拖带入水、牵引半潜行，管线基本至预定方位后，连接两端端点站，端点站配备水泵和压缩气泵(2m3/min的空压机)及相应闸阀件，通过向潜管内注水、呼吸阀排气实现管线下潜。3）岸管敷设。岸管由钢管和不同角度的弯头、橡胶管组成，并采用法兰加橡胶垫圈、螺栓连接，岸管铺设时采用人工挑抬连接施工，铺设中尽量平坦顺直，避免死弯。

第三，管道铺设中对苗木、道路的保护措施。1）排泥管道在穿越苗木植被区域时,严禁系带林木，并为避免管线直接压载破坏植被，在每个法兰接头处垫保护木板。2）输泥管道在穿道路、堤防设施时，尽量利用涵洞通过。必须穿越时，采取引坡道架设或破路下埋，保证正常交通，完工后修复。

2.4设备调试

绞吸式挖泥船吊入湖泊就位，排泥管布设完成后，进行设备调试工作，检查绞吸船及配套设备的性能及状态，检查排泥管道的连接情况，并进行管道压力试验。确认无误后方可进行清淤施工。

2.5清淤施工

第一，绞吸船定位。1）抛设上下游向移锚:根据风向和水流情况，确定抛锚顺序，一般先抛设上风、上流锚。抛锚时，将绞刀转移到挖泥边线上，下放到泥里定住船身，要掌握好抛锚的位置，约在上锚缆与当时船身的前夹角45°的位置，但不要小于45°，到位后即行抛锚。抛锚后收紧移缆，待上下游向移抛锚抓住后，方可将绞刀提出泥面。

2）抛设横移锚:根据左右地形情况，确定抛锚顺序，一般先抛设上风、上流锚。抛锚时，将绞刀转移到挖泥边线上，下放到泥里定住船身，要掌握好抛锚的位置，约在边锚缆与当时船身的前夹角45°的位置，但不要小于45°，到位后即行抛锚。抛锚后收紧横移缆，待锚抓住后，方可将绞刀提出泥面。

第二，绞吸式挖泥船清淤施工分条开挖法。绞吸式挖泥船工作原理工艺流程是利用吸水管前端围绕吸水管装设旋转绞刀装置，将河底泥沙进行切割和搅动，再经真空泵吸泥管将绞起的泥沙物料送入泥浆泵体，借助强大的泵力，输送到淤泥堆积场。工艺流程见图1。

图1 绞吸式挖泥船施工工艺流程图

绞吸式挖泥船施工时，采用卫星GPS先进设备结合现场实际控制点，电脑定位轨迹施工，做到不漏点不偏挖，不欠挖。保证清淤合格率。采用适合的扇形横挖法作业，即挖泥船将定位桩打设在河底泥层中，实现对船体中心定位，并通过定位桩台车的液压轴臂的伸缩，实现定位桩台车在船尾滑道内相对船体的位移，使船体在反作用力下短线推进，每次推进距离1.0-1.5m，最大推进距离3.5m，并依靠挖泥船前端左右绞车收放锚缆，使船身以船尾定位桩为中心，船长为半径，绞刀头左右扇形移动，实现挖泥船扇形横挖法作业。根据本工程湖泊设计开挖宽度，挖泥船采用分条开挖施工。

第三，机组配置及淤泥输送。本工程采用压力管道输送淤泥。考虑工期进度，跟据现场实际情况配备两艘绞吸船设备进行清淤。各通过600kW主机，和220kW副机，泥浆采用每小时250方大口径泥泵配备DN410输泥管输土到上东湖。输泥距离超过单泵排距时则增设接力泵250kW三台。拟现场配备3道输泥管道施工，可满足施工强度和工期要求。输泥管道敷设以尽量缩短施工排距为原则，并应尽量减小对环境的影响。淤泥管道输送过程中，要尽量避免压力管道爆裂、接头和管道漏水，损坏农作物，植物等，为考虑景区作业做到配备人员24小时值班视察管道设备等，发生故障要及时修好；水上浮管及潜管全部采用专业厂家生产的优质管道，并对管材质量严格控制，施工过程中发现磨损严重管道，立即更换。浮管及潜管采用橡胶管连接密封，安装时做好接头密封工作。正式输土生产前，进行管线压力试验，确保全线密封无泄漏后，方可正式开始排泥。设备生产性停工前，吸清水冲管道十分钟以上，避免产生堵管现象。

第四，结合湖泊周边边坡的实际环境情况，配备一台长臂水陆挖机进行沿边开挖线清理石块，垃圾等废弃作物，先沿边暂时堆放，等垃圾干燥后用挖机装入货车运至指定场地堆放。然后整体整齐修坡。

2.6底泥处理

2.6.1工艺流程

底泥处理处置是以机械脱水固结为基础，实现前期减量并进行资源化再生；机械脱水固结重视过程环保和循环利用；重视后端水的处理，使回排水水质明显优于原水，使水环境治理过程也能做到节能环保、循环利用、资源再生，同时大大降低了后续的处置难度。其工艺流程为：前期预处理后进行泥浆调理改性；调理改性后泥水分离，余水沉淀处理排放；浓缩泥浆进行脱水成固，脱水成固后泥饼利用，余水沉淀处理排放。底泥脱水固结工艺流程见图2。

图2 底泥脱水固结工艺流程图

该工艺淤泥处理减量化程度高，固化土含水率可降至35%，减少了后期外运及处置费用；产生的固化土含水率低、力学性质好，可即时利用回填。技术含量高，工厂化作业，现场文明施工程度高。

2.6.2施工顺序

通过绞吸式挖泥船将疏浚泥浆经过输泥管输送至振动筛，振动筛将漂浮物、卵石等分选出来，泥浆流入沉沙桶中，通过向沉沙桶中加入高效聚合氯化铝沉淀剂，使泥沙快速沉淀至桶底，泥浆水溢流至泥浆池中，沉沙桶底的泥沙经吸沙泵输送至筛沙机，进行洗沙提沙，提洗的黄沙输送至堆沙场，发水排至泥浆池中；泥浆池的泥浆经泥浆泵泵送至泥浆分离桶，同时经过加药系统把搅拌后的药剂泵送至泥浆分离桶，泥浆在泥浆分离桶中进行泥水分离，分离后的泥浆流入浓缩泥浆池，余水流入沉淀池，经三级沉淀过滤后，水质达标后排放；浓缩泥浆池中的泥浆经泥浆泵泵送至泥浆桶，泥浆桶中的泥浆再经压滤泵泵送至压滤机进行泥水分离，形成泥饼，泥饼经输送带输送至泥饼堆场，然后采用自卸车输送至消纳单位，余水排入沉淀池，经三级沉淀过滤后，水质达标后排放。

2.6.3设备配置

振动筛装置、泥沙分离装置、泥沙分离装置、泥浆池。本工程拟在泥浆池搭设钢棚一处，安装8台NL200-26型泥浆泵，经输泥管分别供给4只泥浆分离桶。

2.6.4加药系统

加药系统由药剂桶、搅拌桶、药剂输送泵、调速装置等组成，把不同的药剂经搅拌桶搅拌均匀，搅拌均匀的药剂流入药剂桶（要剂桶设刻度尺），再由药剂输送泵输送至泥浆分离桶，根据不同泥浆浓度由调速装置控制药剂用量及与泥浆混合速度。加药系统为泥浆脱水净化的关键步骤，根据设计提供底泥特征及现场清除淤泥状态，本工程拟加入2种药剂，分别为高效聚合氯化铝、聚丙烯酰胺。

2.6.5泥浆分离桶

泥浆分离是把泥浆经过加药系统加不同的药剂使泥水进行分离，分离后的絮状浓缩泥浆沉入桶底，然后排入浓缩泥浆池，上层清液（余水）排入沉淀池。泥浆分离桶是实现泥水分离的载体和容器，泥浆分离桶高10米，直径2.6米，可容纳泥浆50m³，大大提高了生产效率。

2.6.6浓缩泥浆池

浓缩泥浆池主要是收纳浓缩泥浆，以及提供泥浆桶泥浆供给。本工程拟在浓缩泥浆池搭设钢棚一处，安装2台NL200-26型泥浆泵，经输泥管分别供给2只泥浆桶。

2.6.7泥浆桶

泥浆桶相当于调理池作用，主要功能是提供泥浆的存储和调理搅拌作用。泥浆桶由药剂搅拌桶和泥浆搅拌桶组成，通过充分搅拌实现泥浆的最终调理。药剂：药剂搅拌桶添加非离子絮凝剂，非离子絮凝剂对有机胶体状悬浮物有特效，能迅速促进污泥脱水过滤，脱水时不粘滤布，压滤时不松散，效率高，具有澄清净化、沉降促进、过滤促进、增稠等作用。

2.6.8脱水车间

脱水车间主要由压滤泵、压滤机、卸料皮带机组成，泥浆由压滤泵泵送至压滤机，再由压滤机实现泥浆的脱水固结。压滤机是利用压力泵，将泥浆压入相邻两滤板形成的密闭滤室中，使滤布两边形成压力差，从而实现固液分离。泥浆经过压滤机形成的泥饼掉落至导泥斗，经卸料皮带机输送至泥饼堆场。压滤后的余水排至沉淀池。

2.6.9沉淀池

沉淀池是对余水做进一步处理，分三级：一及沉淀池、二级沉淀池、三级沉淀池。分离出来的余水经三级沉淀达标后输送至东湖。

2.7余水处理

工艺流程：泥水分离桶和压滤机余水直接排放至一级沉淀池，余水经一级沉淀池初步沉淀后经“过滤装置”流入二级沉淀池；二级沉淀池占地约6000㎡，余水经二级沉淀池足够沉淀后流入三级沉淀池；三级沉淀池中的余水达标后经滤水装置排放至东湖，若余水未达标，在滤水装置前置搅拌桶中添加一定量的絮凝剂，搅拌、过滤达标后排放至东湖。

2.8固化土处理

底泥固化处理后的淤泥固化土可以用于景观绿化及生态护岸工程用土，就近消纳。固化处理可以有效的将重金属封闭在土壤中使其不易滤出，使氮、磷稳定化，避免造成二次污染，当固化淤泥的无侧限抗压强度达到50kPa时，完全可以满足回填、绿化使用的强度要求。

3黑臭水体生态处理施工中的质量安全管理措施分析

在具体施工中需要从下述几方面进行质量安全控制：（1）。各挖泥船在各断面开挖前，技术人员进行三角定位及导标控制，纵向设立挖槽中心线、设计开口边线；横向设立挖槽起讫点、施工分界线标志。为了便于昼夜连续施工，拟采用标杆和浮标并涂刷夜光漆。（2）水位观察。施工前在挖泥船附近设立临时水位尺，水位尺读数正确无误，读至厘米，并定期进行校测。（3）。针对土质、土层情况合理计算绞刀的下放量，当挖至河底最后一刀时，桥架下放深度要注意随船体的吃水变化不断调整，挖到设计深度时，均用反刀操作来完成，一次性挖除淤泥层。要防止漏挖留埂及回淤现象。对已挖部分进行水下检测，以免淤泥欠挖或漏挖。（4）船位校正。挖泥船定位后，当班操作人员要注意正确对标施工，如发现偏移挖槽中心，应及时跨桩校正。当标志受风、水流等引起移动时，要及时恢复，此项工作每日1～2次。（5）施工操作人员必须遵照规定施工操作，进入现场施工人员必须戴安全帽。同时，各种机械要有专人挂牌运行操作，专人负责维修保养，经常对机械的关键部位进行检查，预防机械故障及机械伤害事故的发生。

4生态处理施工技术在黑臭水体中的具体应用分析

东湖清淤面积达161.6ha，底泥总方量为94.5万m³，湖区平均水深3m，湖面开阔，湖区内要采用环保施工，不能因施工扰动而产生大量浑水，污染底泥具有分布范围广，疏浚量较大的特点。综合考虑东湖水深、地下水情况、底泥分布、厚度和污染程度、疏浚船的经济排距等因素，同时因堆场容量限制和工期要求，本工程在对东湖进行污染底泥疏挖时，采用中大型环保绞吸船清淤。环保绞吸式挖泥船装配了环保绞刀头，采用先进的定位桩台车系统，可分体拆装，能适用于多种工况条件。在环保绞刀头、定位系统、探测系统的配合下，精确的进行湖底污染层淤泥清理，减少对正常底泥层的破坏，减少二次污染。底泥输送采用全封闭大口径钢管，杜绝了淤泥运输中的散落、泄露情况，并可灵活选择淤泥堆放地点，同时还可利用水域条件，最大程度铺设水下潜管，淤泥通过全封闭管道吹填入堆场内，避免对周边环境造成影响。底泥经过管道输送、初级沉淀、泥浆杂物筛分、泥水分离、泥浆固化、余水达标排放、承载力及重金属检测、固化等工艺处理后用于本工程的景观绿化、生态护岸工程以及烧陶制砖、景观用砖制做材料、混凝土添加骨料以及景观盆景蓄水介质等。底泥清淤及处理施工完成后，当年即进行验收测量以及底泥综合利用，效果达到设计要求，受到了业主肯定。

结语

综上所述，生态清淤处理施工技术具备极好的实用性和有效性，不仅能够有效完成对城市内湖黑臭水体的处理，实现水体治理的目的，同时还能够减少施工对于自然环境的破坏和影响，提高工程的经济效益和生态效益，因此在当下应该重视对该施工工艺技术的研究和应用。

参考文献

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