疏浚淤泥的固化处理技术与资源化利用
疏浚淤泥的固化处理技术与资源化利用
季 冰1,2,肖许沐1,黎 忠1
(1.中水珠江规划勘测设计有限公司水环境与生态修复研究所,广州510610;
2.河海大学环境科学与工程学院,南京210098)
摘 要:阐述了疏浚淤泥的工程特性及其资源化利用的可行途径,着重介绍了目前国内外常用的淤泥固化处理方法(即物理脱水固结、高温烧结和化学固化)及各自存在的优缺点和在工程中的具体应用,并提出应因地制宜地采取经济、合理的固化处理与资源化利用技术处置疏浚淤泥的有效途径。关键词:疏浚淤泥;固化处理技术;资源化利用
中图分类号:X705 文献标识码:A 文章编号:167121556(2010)0220054203
DredgedMudSolidificationDisposalTechniquesandResource
JIBing1,2,XIAOXu2mu1,LIZhong1
(1.InstituteofWaterEnvironmentandEcological,ChiPearl
RiverPlanningSurveyingandDesignina;
2.CollegeofEnvironmentalSng,Nanjing210098,China)Abstract:Theanddisposalistheintegratedutilizationofitasre2source.Thispapercharacteristicsofdredgedmudandputsforwarditsfeasiblewayasresourceutilization.Thepresentcommonly2usedsolidificationdisposaltechniquesathomeanda2broad,suchasphysicaldehydration2consolidation,hightemperaturesinteringandchemicalsolidification,areintroducedemphatically,andtheiradvantagesanddisadvantagesandengineeringapplicationworldwidearealsointroduced.Theeconomical,effectiveandreasonablesolidificationdisposalandresourceutilizationtechniqueshouldbeadoptedaccordingtothelocalsituation.
Keywords:dredgedmud;solidificationdisposaltechnique;resourceutilization
0 引 言
为了改善河湖的水质,保证河道正常的泄洪能力和航道、港口的畅通,包括我国在内的世界各国都在开展大规模的疏浚和清淤工程[1～4]。据统计,仅我国的珠江三角洲地带每年产生的疏浚淤泥量就达8000万m3左右,而我国每年抛入海洋的淤泥量接近2亿m3,未来十年水利、海洋工程中仍将会产生大量的疏浚淤泥已成为难以回避的现实。
疏浚工程中产生的疏浚淤泥通常采用堆放或抛
3收稿日期:2009211203 修回日期:2009212220
弃的方法处理,一方面不仅占用大量的土地,造成
大量土地资源的浪费,且将其抛到外海,会严重影响海洋资源的有效利用,对海洋环境将会造成不可弥补的破坏;另一方面,疏浚淤泥大多含有重金属、有机质等污染物,必然会对周边环境造成二次污染。目前,疏浚淤泥的废弃对环境的影响越来越引起各方面的重视,已经成为我国大江大河治理和海洋工程发展的制约性因素。
为了有效处理和利用淤泥,不少发达国家以商业化方式对淤泥进行了综合开发利用。如:英国、荷兰、法国、瑞典和澳大利亚等国家,早在20世纪80
基金项目:水利部公益性行业专项科研项目(200801065)
),女,在读博士,高级工程师,主要从事水环境生态修复和淤泥固化与资源化处理方面的研究。E2mail:echojb@作者简介:季 冰(1966—
21com.
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年代末就开始利用淤泥为主要原料,制造高效净化燃料,其热值比普通煤高出30%,而且燃烧过程中
不会排放出有害气体;德国目前已有5家淤泥收集、处理工厂,每年处理淤泥30万t;在日本,淤泥已被用来生产各类建筑材料,以淤泥为主要原料制成的砖块透气性好、重量轻,容易制出不同的色彩,很适宜用于建筑物的装饰,已成为国际市场的畅销货。然而在我国,由于经费和技术上的原因,目前淤泥尚无稳定而合理的出路,主要是以农肥的形式用于农业。对疏浚淤泥进行固化与资源化处理,不仅有利于疏浚河道湖泊等、防止水质富营养化和净化城市环境,而且对淤泥综合开发利用,化害为利,在国内形成一个极有发展前途的新兴产业,具有重要的作用。因此,探讨适合我国国情的疏浚淤泥固化与资源化利用技术,具有现实意义。
淤泥量较少而且有场地进行摊铺晾晒时,可以采用晾晒的方法,通过晾晒蒸发去掉淤泥中多余的水分后,即可用作填土材料进行使用。但这种方法只适用于少量淤泥的处理,而且要有足够的场地,同时受天气的影响也很大[5]。机械脱水的方法是使用脱水机械将淤泥中多余的水分除去,脱水后易于运输和使用。但是由于疏浚工程产生的淤泥量巨大,普通脱水设备的价格较高,加之脱水效率较低,难以满足大型疏浚工程要求,而且淤泥经脱水后其含水率仍接近液限水平,还需要进行二次处理才能满足工程用土要求。在各种筑堤、填海、堤岸加固工程中,对于含沙量较高的淤泥,也有很多采用高压袋充固结排水的方法进行资源化利用。如在永定新河建闸的围堰工程中,由于外运土料距离远、成本高,就采用土工织物袋高压充填的方法建堰。袋充方法具有施工速度快、造价低、就地取材的特点,但只适用于含沙量较大的淤泥,对于粉粒、3,并没有除去其中,也就是说处理后仍具有污染性。因此,对于有高污染性的疏浚淤泥,采用物理脱水固结后,仍应考虑采取措施防止二次污染。2.2 高温溶解烧结
高温溶解烧结处理是通过高温处理,使疏浚淤泥脱水、有机成分分解、颗粒之间黏结,或无机物发生溶解,然后再通过冷却,使得淤泥熔合成具有相当强度的固体颗粒[6]。高温溶解烧结处理的一个重要优点是“减污作用”,即溶解有机污染物,提高无机污染物的惰性。
淤泥通过烧结处理可以制成建材,也是一种经济有效的资源化方法,其主要用途有制轻质陶粒、熔融微晶玻璃、生产水泥、制砖等。
轻质陶粒一般可作路基材料、混凝土骨料或花卉的覆盖料,但由于成本和商品流通上的问题,还没有得到广泛应用。日本研制成功的淤泥微晶玻璃,是建筑物优良的装饰材料,其类似于人造大理石,外观、强度、耐热性都比较优良。利用淤泥生产的生态水泥成本仅为普通水泥的1/3,但因原料不同而其化学成分、性能等有所不同,由于生态水泥含氯盐较高,会使钢筋锈蚀,一般主要用作地基的增强固化材料和素混凝土。用淤泥为主要原料制成的砖块透气性好、重量轻,如将其用于铺设人行道,雨水能够比较容易渗过砖块直接进入地下,从而可防止因下水道排水不畅而造成的积水。如苏南运河苏州段疏浚
1 疏浚淤泥的工程特性
淤泥是黏土矿物等细小颗粒在粒子间静力和分子引力的作用下,施工,,主要表现为黏粒含量高、含水率高、压缩性大、强度低、渗透性能差、排水固结缓慢。造成疏浚淤泥工程特性差的根本原因在于疏浚淤泥的黏粒含量高,大多呈薄片状,其比表面积大,且表面往往带有负电荷,会吸附带极性的水分子和水合阳离子,以致在其表面形成一定厚度的吸附水层,而吸附水的黏滞性较大、能动性较小,比较难以脱出(在100～150℃下才能脱出)。
除了上述工程特性以外,疏浚淤泥往往还存在有机质和重金属的污染,这些污染物往往吸附在细小的黏粒表面,分离和清除非常困难。因此,在疏浚淤泥资源化处理时还应考虑如何防止二次污染的问题。
2 疏浚淤泥的固化处理技术与资源化
利用
目前国内外淤泥固化处理技术主要包括物理脱水固结、高温溶解烧结和化学固化3类。2.1 物理脱水固结
物理脱水固结是指通过采用晾晒、机械脱水、袋充脱水的办法去掉淤泥中多余的自由水。当产生的
工程就向当地的窑厂提供淤泥60多万m3,用于生产砖瓦[5];近年来浙江省出台了利用河道淤泥制砖
的扶持政策,鼓励砖瓦企业利用淤泥制砖造瓦,一些砖瓦企业纷纷投资参与河道疏浚并利用淤泥制砖造瓦,有效加快了河道疏浚,一举多赢。
疏浚淤泥的高温溶解烧结方法是一种具有高附加值的处理方法,也是解决疏浚淤泥出路问题的有效途径,但是对疏浚淤泥的性质有一定要求,而且烧结处理要在大型的固定工厂内进行,给疏浚淤泥长距离运输带来不便。由于处理量有限,处理设备为固定式且投入巨大,不适宜于处理大量的疏浚淤泥。2.3 化学固化
能产生较高附加值的产品,但其对淤泥性质有一定的要求,而且处理费用高、处理淤泥量有限,对处理
含沙量过高的疏浚淤泥不适用[7],对处理大量的淤泥也不太合适;采用化学固化方法对淤泥进行处置,处理效率高、施工方便,且易于推广应用,如目前采用该技术对无锡长广溪堆场淤泥进行固化资源化利用已经获得了成功[8],但化学固化方法处理淤泥的投资较大,因此开发适应我国国情的淤泥固化处理设备和固化剂势在必行。
3 结 论
(1)疏浚淤泥固化处理应根据淤泥组分、污染
化学固化技术是向淤泥中添加固化材料,通过
搅拌混合、养护,使淤泥、水、固化材料之间发生一系列的水解和水化反应,在淤泥颗粒表面产生胶凝物质,使淤泥颗粒具备一定的水稳定性和强度稳定性。另外,具有胶凝性质的水化产物在淤泥颗粒之间形成了网状结构,即构成了骨架,结晶类的水化产物则填充网状结构的孔隙,待硬化后淤泥便具备了一定的结构强度。显然,泥颗粒的粒径,,,从而起到一定的“减污”作用。
疏浚淤泥化学固化处理技术的优点主要有:①适用于大量、大规模的疏浚淤泥处理,可以广泛地用于填海等大型工程;②施工简便灵活,同时由于具有快硬性,可以缩短填土施工工期;③可以根据固化疏浚淤泥的用途设计配方,一次处理使其满足工程对强度、变形和渗透性的要求;④固化反应后所产生的包裹着淤泥颗粒的凝结硬化壳可有效地降低疏浚淤泥中污染物质的活性,从而起到一定的“减污”作用;⑤若采用工业废料粉煤灰、废石膏等作为辅助固化材料,则可进一步降低工程造价,同时也消纳了粉煤灰、废石膏等工业废料,能够产生较好的环境效益。
疏浚淤泥固化处理技术的缺点是:前期设备投入较大,成本较高,不适合小规模的填筑工程。综上所述,采用物理晾晒方法处理淤泥,虽然施工简单、处理成本低,但晾晒需占用大面积场地,而且易受天气影响,而机械脱水设备价格较高、处理效率低,难以满足大型疏浚工程的要求,目前在国内也未得到广泛应用;采用高温溶解烧结方法处置淤泥,
程度、待处理淤泥量、处理后的应用目的、污染控制标准等,并结合当地的经济条件,因地制宜地采取经济有效、合理的固化处理和资源化利用技术。
(2)源,,,在我,具有广阔的应用前景。参考文献:
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),男,博士,工程师,主要从事水环境生态通讯作者:黎 忠(1978—
修复和固体废物固化与资源化处理方面的研究。E2mail:lizhongs2