污染底泥处置方式
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本文主要讨论受污染底泥的易地处理处置技术
２ 受污染底泥综合整治技术方案
世界各国都相当重视受污染底泥综合整治技术 的发展 逐渐形成了一个相对比较完整的受污染底泥 综合整治技术框架 见图 １
上述技术单元中有些已经发展得相当完善 并已 经过大量的工程实践检验［如疏浚技术 输送技术和 隔离处置场 Ｃｏｎｆｉｎｅｄ Ｄｉｓｐｏｓａｌ Ｆａｃｉｌｉｔｙ 技术等］ 而 有些技术还处在实验室或中试阶段 如超临界水氧 化 湿式空气氧化和热解吸等去污染处理技术 另外
建筑材料 如用底泥制造建筑墙体材料 混 凝土轻质骨料和硅酸盐胶凝材料等
235
万方数据
受污染底泥易地处理处置技术 洪祖喜
表 ３ 底泥特性对处理技术效果的影响１ Ｔａｂｌｅ ３ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ
底泥的含固率和粒径分布两个物理性质对整个 受污染底泥综合整治过程有着极其重要的影响 预处 理技术就是通过物理方法改变底泥的含固率和粒径 分布 使其有利于整个综合整治过程的进行 预处理 技术单元的确定应考虑两方面
满足后续各种处理处置技术对进料的含固 率和粒径的要求 见表 １ ［ ３ ］
表 １ 几种处理技术对进料含固率和粒径的要求 Ｔａｂｌｅ １ Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｓｏｌｉｄｓ
３．４．２ 受污染底泥的性质 受污染底泥的含固率 粒径分布和受污染底泥中
高浓度有机物或重金属的存在 对各种去污染技术的 影响见表 ３［ ３ ］ ３．４．３ 操作条件
有些去污染技术对操作条件要求较高 如焚烧技 术要求很高的温度 专门的设备 尾气和残渣的专门 处理处置等 ３．５ 最终处置与利用技术单元 ３．５．１ 水下处置
ｄｉｓｐｏｓａｌ ｏｆ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ
３．１ 疏浚技术单元 疏浚技术是受污染底泥整治技术框架中拥有最
多工程实践的技术单元 针对受污染底泥的环境疏浚 与一般航道疏浚不同 环境疏浚要求最大限度地降低 疏浚过程中的底泥再悬浮与污染物释放 有效地取出 受污染底泥并进行后续的处理处置［ ５ ］ 疏浚方式包括 机械疏浚和水力疏浚两大类
ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｆｅｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｏｒ ｓｅｖｅｒａｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ
处理技术
理想含固率 ％
最大粒径 ｃｍ
化学萃取 热解吸 焚烧 固化
＞２０ ５０ １００ ９５ １００
＞６０
０．６ ０．６ １５ １５
将受污染底泥分成污染程度不同的相 对于 其中的无污染或微污染相进行综合利用 同时减少了 需要进一步输送与处理处置的受污染底泥的量［ ７ ］
Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
受污染底泥易２０地０２处年理处第置２技１术卷 洪第祖４喜期
受污染底泥易地处理处置技术Байду номын сангаас
Ｏｆｆ－ｓｉｔｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｎ Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ Ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ
洪祖喜 何品晶 同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室 上海 ２０００９２ Hong Zuxi He Pinjing (State Key Laboratory of Pollution Control & Resource Reuse,
万方数据
图 １ 受污染底泥综合整治技术框架 Ｆｉｇｕｒｅ １ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｏｆ ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｏｆ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ
还有些技术来源于土壤 污泥等处理技术 如脱水 焚 烧和堆肥等 其对于受污染底泥的处理效果还有待 进一步的研究和工程实践检验［ ３ ］
３ 受污染底泥易地处理处置技术
受污染底泥易地处理处置技术由于其可操作性 强 拥有丰富的工程实践经验 而成为目前应用最广 泛的受污染综合整治技术 其主要技术单元组成和流 程见图 ２
图 ２ 受污染底泥易地处理处置流程 Ｆｉｇｕｒｅ ２ Ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｏｆｆ－ｓｉｔｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ
处理技术
传统焚烧 创新焚烧２
热解 玻璃化 超临界水氧化 湿式空气氧化 热解吸
固化 溶剂萃取
脱氯 化学氧化 生物降解
ＰＣＢｓ
Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ ｐＤ Ｒ ｐＩ Ｒ Ｄ Ｎ／Ｄ Ｎ／ｐＤ
ＰＡＨｓ
Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｒ ｐＩ Ｒ Ｎ Ｎ／Ｄ Ｎ／Ｄ
有机污染物
杀虫剂
Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｕ Ｒ ｐＩ Ｒ ｐＤ Ｎ／Ｄ Ｎ／Ｄ
各种底泥去污染技术能有效处理的污染物种类 是有限制的 例如生物降解技术对于受重金属污染的 底泥是无效或低效的 各种底泥去污染技术对不同污 染物的处理效果见表 ２［ ３ ］
表 ２ 根据目标污染物选择去污染处理技术１ Ｔａｂｌｅ ２ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔａｒｇｅｔ ｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓ
整治技术能否满足相关的法规 标准
第一作者洪祖喜 男 １９７７ 年生 １９９５ 年毕业于同济大学 现 为同济大学环境工程专业在读硕士研究生
233
受污染底泥易地处理处置技术 洪祖喜
各技术单元之间的协调性 整治技术的短期效果和长期效果 底泥污染物毒性 迁移性和数量的降低 减 少 整治技术方案的可操作性 整治技术方案的经济性 原地处理处置技术相对于易地处理处置技术 目 前在工程实际中应用较少
此外底泥的性质 疏浚场所的物理条件和疏浚操 作者的熟练程度等都会直接影响疏浚过程及其效果 ３．２ 物料输送技术单元
物料输送技术不仅指疏浚过程中的物料输送 还 包括物料在其它各技术单元之间的输送 物料输送有 管道输送和水 陆驳运 ３ 种基本方式 究竟选用哪一 种输送方式 取决于物料的性质 主要为含固率 各 技术单元之间的距离 各技术单元实施场所的物理条 件及污染物在输送过程中的释放等因素 如机械疏浚 物料输送多采用驳运方式 水力疏浚物料多采用管道 输送等 ３．３ 预处理技术单元
受污染底泥综合整治技术方案的确定 首先应明 确整治的目标和范围 如需要清除的受污染底泥量 整治后的底泥污染物浓度要求 整治的空间范围和时 限等 这些将直接影响受污染底泥综合整治技术方案 的确定
明确整治的目标和范围后 筛选各种技术单元组 成受污染底泥综合整治技术方案时 应综合考虑以下 几个因素
整治技术方案是否有利于保护环境和人类 健康
堆肥
Ｆ
Ｎ
Ｘ
Ｆ
Ｘ
Ｆ
Ｘ
１ Ｆ 底泥性质对处理效果有利 Ｎ 底泥性质对处理效果无显著影响 Ｘ 底泥性质对处理效果不利 Ｕ 底泥性质对处理效果影 响未知
处理技术
砂质
支配粒径 粉砂
粘土质
含固率
高
低
高污染物浓度
有机物
重金属
传统焚烧
Ｎ
Ｘ
Ｘ
Ｆ
Ｘ
Ｆ
Ｘ
创新焚烧
Ｎ
Ｘ
Ｘ
Ｆ
Ｘ
Ｆ
Ｆ
热解
Ｎ
Ｎ
Ｎ
Ｆ
Ｘ
Ｆ
Ｆ
玻璃化
Ｆ
Ｘ
Ｘ
Ｆ
Ｘ
Ｆ
Ｆ
超临界水氧化
Ｘ
Ｆ
Ｆ
Ｘ
Ｆ
Ｆ
Ｘ
湿式空气氧化
Ｘ
Ｆ
Ｆ
Ｘ
Ｆ
Ｆ
Ｘ
热解吸
Ｆ
Ｘ
Ｘ
Ｆ
Ｘ
Ｆ
Ｎ
固化
Ｆ
Ｘ
Ｘ
Ｆ
Ｘ
Ｘ
Ｎ
溶剂萃取
Ｆ
Ｆ
Ｘ
Ｆ
Ｘ
Ｘ
Ｎ
脱氯
Ｕ
Ｕ
Ｕ
Ｆ
Ｘ
Ｘ
Ｎ
化学氧化
Ｆ
Ｘ
Ｘ
Ｎ
Ｆ
Ｘ
Ｘ
疏浚物料含固率 含固率的大小直接影响 疏浚的工程量和费用 含固率的大小还应与后续技 术单元相配合 如疏浚物料输送单元 脱水预处理单 元等
疏浚的能力 疏浚能力的大小直接影响疏
234
万方数据
浚工程的期限 同时还应与后续处理处置单元的能力 相协调
疏浚的精度 由于受污染底泥大多位于水 体沉积物的上层 因而高的疏浚精度 主要表现为垂 直精度 能保证最大限度地清除受污染的底泥 而最 小限度地清除未受污染的底泥 为提高疏浚精度 可 在疏浚工作头部安装先进的光学或声学探测器和卫 星定位系统等设备
预处理的具体技术措施和设备包括振动筛网 旋 转筛鼓 水力旋流分离 浮选分离和脱水等 其中脱水 又包括自然干化脱水和机械脱水 其原理和设备同污 水污泥脱水基本相同 通过脱水 不仅降低了输送物 料量和输送中的二次污染 同时也为底泥的进一步处
受污染底泥易地处理处置技术 洪祖喜
理处置或综合利用创造了条件 脱水尾水处理达标后 一般回注水体或作其他用途 脱水泥饼视其污染程度 进行进一步的处理处置或综合利用［ ６，７ ］ ３．４ 去污染处理技术单元
包括直接排入大水体和在具有特殊物理条件的 水体下封闭处置 ３．５．２ 隔离处置
包括与其它固体废物一起在填埋场填埋处置和
在单独为处置受污染底泥而建的隔离处置场 Ｃｏｎｆｉｎｅｄ Ｄｉｓｐｏｓａｌ Ｆａｃｉｌｉｔｙ 处置两种基本方式 由 于城市填埋场处置量有限 而且要求底泥必须经过脱 水处理 具有较低的含水率 因而实际工程中更多的
是用底泥隔离处置场来处置受污染底泥 目前 底泥 隔离处置场已经具有较完善的设计理论和经验 在设 计中尤其应注意防止或减少污染物释放 图 ３ 为底泥 隔离处置场的污染物释放的主要途径［ ３ ］ ３．５．３ 综合利用［ ６ ］
土地利用 如将经过去污染处理的底泥用 作农业 园林绿化的植物培植土 或用于置换某些严 重污染的土壤等
污染物与底泥固相分离技术 使底泥中的 污染物与固相分离后进入气相或液相进一步处理 包 括热解吸和化学萃取等技术
污染物固化技术 利用水泥等固化剂将污 染物与固相紧密结合 使污染物失去或降低其迁移 性 从而降低对环境和人类的危害
针对具体的工程项目 选择一种或几种去污染处 理技术 技术上主要考虑以下三个因素 ３．４．１ 目标污染物
石油烃
Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｒ ｐＩ Ｒ Ｎ Ｎ／Ｄ Ｄ
酚类化合物
Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｕ ｐＩ Ｒ Ｎ Ｎ／Ｄ Ｄ
氰化物
Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｕ ｐＩ ｐＲ Ｎ Ｎ／Ｄ Ｎ／Ｄ
无机污染物
Ｈｇ
其它重金属
ｘＲ
ＰＲ
ｘＲ
Ｉ
ｘＲ
Ｉ
ｘＲ
Ｉ
Ｕ
Ｕ
Ｕ
Ｕ
ｘＲ
Ｎ
Ｕ
Ｉ
Ｎ
Ｎ
Ｎ
Ｎ
Ｕ
ｘＮ
Ｎ
Ｎ
１ Ｄ 有效破坏污染物 Ｒ 有效移出污染物 Ｎ 无显著处理效果 Ｉ 有效固化污染物 Ｕ 处理效果未知 前缀ｐ 部分的 前缀ｘ 可能造成非目标污染物的释放 ２ 残渣为玻璃态物质
机械疏浚的物料含固率近似于原地底泥的含固 率 其含固率相对较高 但其疏浚过程中的底泥再悬浮 和污染物释放比较严重 而水力疏浚物料的含固率较 低 所要疏挖的物料体积也会显著增加 但其适合于疏 浚污染程度较高的悬浮层淤泥 针对性较强［ ６，７ ］ 在 确定疏浚方式和设备时 要综合考虑以下因素
底泥再悬浮 对于环境疏浚而言 最大限度 地降低底泥再悬浮是环境疏浚成功与否的关键 为降 低疏浚过程中的底泥再悬浮和污染物释放 从 ７０ 年 代起 北美 欧洲和日本等经济发达国家大力开展了 环保型疏浚设备的研究和开发
底泥去污染处理技术是整个受污染底泥综合整 治技术框架中费用最昂贵的技术单元 目前仅在国外 有少量的工程实践［ ３，８ ］ 但同时底泥去污染技术又是 受污染底泥整治技术框架中研究最多的技术单元 底 泥去污染处理技术按其去除污染物的原理不同 可分 为３类
破坏底泥中的污染物或将其转化为低污染 的物质 包括焚烧 热解 高温高压氧化 玻璃化 化学 处理和生物降解等技术
关键词 受污染底泥 综合整治 易地处理 技术方案
１ 前言
２０ 世纪 ７０ 年代之前 底泥被简单地看作水环境 中污染物的 汇 但随着水环境的点源污染逐步得到 有效控制后 受污染底泥开始成为不可忽视的水环境 非点源污染之一［ １ ］
受污染底泥已成为一个世界范围的环境问题 针 对五大湖流域水体底泥普遍存在的重金属 Ｈｇ Ｃｄ Ｐｂ 等 和有毒有害有机污染物 ＰＡＨｓ ＰＣＢｓ 等 的污 染［ ２ ］ 加拿大和美国分别开展了受污染底泥综合整 治项目［ ３ ］ 荷兰也开展了受污染底泥的研究项目［ ４ ］ 比利时 德国和日本等国家也为解决受污染底泥问题 做了许多研究工作 这些研究工作归纳起来主要有 受污染底泥的来源 形成和组分 底泥中污染物的物 理 化学和生物特性 底泥与上覆水体 水生生物之间 的相互关系 污染物的迁移转化规律 受污染底泥的 管理和综合整治技术等
TongjiUniversity,Shanghai ２０００９２)
摘要 从受污染底泥的形成和危害以及国内外对受污染底泥的研究入手 综述了受污染底泥综合整治技术框架的组成 并对 其作了评价 着重讨论了受污染底泥易地处理处置技术方案确定的总体思路和方法 分析了确定受污染底泥易地处理处置技术 方案中的疏浚技术 输送技术 预处理技术 去污染处理技术 最终处置与利用技术和污染残余物处理处置技术等技术单元的影响 因素
２ 受污染底泥综合整治技术方案
世界各国都相当重视受污染底泥综合整治技术 的发展 逐渐形成了一个相对比较完整的受污染底泥 综合整治技术框架 见图 １
上述技术单元中有些已经发展得相当完善 并已 经过大量的工程实践检验［如疏浚技术 输送技术和 隔离处置场 Ｃｏｎｆｉｎｅｄ Ｄｉｓｐｏｓａｌ Ｆａｃｉｌｉｔｙ 技术等］ 而 有些技术还处在实验室或中试阶段 如超临界水氧 化 湿式空气氧化和热解吸等去污染处理技术 另外
建筑材料 如用底泥制造建筑墙体材料 混 凝土轻质骨料和硅酸盐胶凝材料等
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万方数据
受污染底泥易地处理处置技术 洪祖喜
表 ３ 底泥特性对处理技术效果的影响１ Ｔａｂｌｅ ３ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ
底泥的含固率和粒径分布两个物理性质对整个 受污染底泥综合整治过程有着极其重要的影响 预处 理技术就是通过物理方法改变底泥的含固率和粒径 分布 使其有利于整个综合整治过程的进行 预处理 技术单元的确定应考虑两方面
满足后续各种处理处置技术对进料的含固 率和粒径的要求 见表 １ ［ ３ ］
表 １ 几种处理技术对进料含固率和粒径的要求 Ｔａｂｌｅ １ Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｓｏｌｉｄｓ
３．４．２ 受污染底泥的性质 受污染底泥的含固率 粒径分布和受污染底泥中
高浓度有机物或重金属的存在 对各种去污染技术的 影响见表 ３［ ３ ］ ３．４．３ 操作条件
有些去污染技术对操作条件要求较高 如焚烧技 术要求很高的温度 专门的设备 尾气和残渣的专门 处理处置等 ３．５ 最终处置与利用技术单元 ３．５．１ 水下处置
ｄｉｓｐｏｓａｌ ｏｆ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ
３．１ 疏浚技术单元 疏浚技术是受污染底泥整治技术框架中拥有最
多工程实践的技术单元 针对受污染底泥的环境疏浚 与一般航道疏浚不同 环境疏浚要求最大限度地降低 疏浚过程中的底泥再悬浮与污染物释放 有效地取出 受污染底泥并进行后续的处理处置［ ５ ］ 疏浚方式包括 机械疏浚和水力疏浚两大类
ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｆｅｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｏｒ ｓｅｖｅｒａｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ
处理技术
理想含固率 ％
最大粒径 ｃｍ
化学萃取 热解吸 焚烧 固化
＞２０ ５０ １００ ９５ １００
＞６０
０．６ ０．６ １５ １５
将受污染底泥分成污染程度不同的相 对于 其中的无污染或微污染相进行综合利用 同时减少了 需要进一步输送与处理处置的受污染底泥的量［ ７ ］
Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
受污染底泥易２０地０２处年理处第置２技１术卷 洪第祖４喜期
受污染底泥易地处理处置技术Байду номын сангаас
Ｏｆｆ－ｓｉｔｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｎ Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ Ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ
洪祖喜 何品晶 同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室 上海 ２０００９２ Hong Zuxi He Pinjing (State Key Laboratory of Pollution Control & Resource Reuse,
万方数据
图 １ 受污染底泥综合整治技术框架 Ｆｉｇｕｒｅ １ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｏｆ ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｏｆ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ
还有些技术来源于土壤 污泥等处理技术 如脱水 焚 烧和堆肥等 其对于受污染底泥的处理效果还有待 进一步的研究和工程实践检验［ ３ ］
３ 受污染底泥易地处理处置技术
受污染底泥易地处理处置技术由于其可操作性 强 拥有丰富的工程实践经验 而成为目前应用最广 泛的受污染综合整治技术 其主要技术单元组成和流 程见图 ２
图 ２ 受污染底泥易地处理处置流程 Ｆｉｇｕｒｅ ２ Ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｏｆｆ－ｓｉｔｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ
处理技术
传统焚烧 创新焚烧２
热解 玻璃化 超临界水氧化 湿式空气氧化 热解吸
固化 溶剂萃取
脱氯 化学氧化 生物降解
ＰＣＢｓ
Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ ｐＤ Ｒ ｐＩ Ｒ Ｄ Ｎ／Ｄ Ｎ／ｐＤ
ＰＡＨｓ
Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｒ ｐＩ Ｒ Ｎ Ｎ／Ｄ Ｎ／Ｄ
有机污染物
杀虫剂
Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｕ Ｒ ｐＩ Ｒ ｐＤ Ｎ／Ｄ Ｎ／Ｄ
各种底泥去污染技术能有效处理的污染物种类 是有限制的 例如生物降解技术对于受重金属污染的 底泥是无效或低效的 各种底泥去污染技术对不同污 染物的处理效果见表 ２［ ３ ］
表 ２ 根据目标污染物选择去污染处理技术１ Ｔａｂｌｅ ２ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔａｒｇｅｔ ｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓ
整治技术能否满足相关的法规 标准
第一作者洪祖喜 男 １９７７ 年生 １９９５ 年毕业于同济大学 现 为同济大学环境工程专业在读硕士研究生
233
受污染底泥易地处理处置技术 洪祖喜
各技术单元之间的协调性 整治技术的短期效果和长期效果 底泥污染物毒性 迁移性和数量的降低 减 少 整治技术方案的可操作性 整治技术方案的经济性 原地处理处置技术相对于易地处理处置技术 目 前在工程实际中应用较少
此外底泥的性质 疏浚场所的物理条件和疏浚操 作者的熟练程度等都会直接影响疏浚过程及其效果 ３．２ 物料输送技术单元
物料输送技术不仅指疏浚过程中的物料输送 还 包括物料在其它各技术单元之间的输送 物料输送有 管道输送和水 陆驳运 ３ 种基本方式 究竟选用哪一 种输送方式 取决于物料的性质 主要为含固率 各 技术单元之间的距离 各技术单元实施场所的物理条 件及污染物在输送过程中的释放等因素 如机械疏浚 物料输送多采用驳运方式 水力疏浚物料多采用管道 输送等 ３．３ 预处理技术单元
受污染底泥综合整治技术方案的确定 首先应明 确整治的目标和范围 如需要清除的受污染底泥量 整治后的底泥污染物浓度要求 整治的空间范围和时 限等 这些将直接影响受污染底泥综合整治技术方案 的确定
明确整治的目标和范围后 筛选各种技术单元组 成受污染底泥综合整治技术方案时 应综合考虑以下 几个因素
整治技术方案是否有利于保护环境和人类 健康
堆肥
Ｆ
Ｎ
Ｘ
Ｆ
Ｘ
Ｆ
Ｘ
１ Ｆ 底泥性质对处理效果有利 Ｎ 底泥性质对处理效果无显著影响 Ｘ 底泥性质对处理效果不利 Ｕ 底泥性质对处理效果影 响未知
处理技术
砂质
支配粒径 粉砂
粘土质
含固率
高
低
高污染物浓度
有机物
重金属
传统焚烧
Ｎ
Ｘ
Ｘ
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创新焚烧
Ｎ
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热解
Ｎ
Ｎ
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玻璃化
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超临界水氧化
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湿式空气氧化
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热解吸
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固化
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溶剂萃取
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脱氯
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化学氧化
Ｆ
Ｘ
Ｘ
Ｎ
Ｆ
Ｘ
Ｘ
疏浚物料含固率 含固率的大小直接影响 疏浚的工程量和费用 含固率的大小还应与后续技 术单元相配合 如疏浚物料输送单元 脱水预处理单 元等
疏浚的能力 疏浚能力的大小直接影响疏
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万方数据
浚工程的期限 同时还应与后续处理处置单元的能力 相协调
疏浚的精度 由于受污染底泥大多位于水 体沉积物的上层 因而高的疏浚精度 主要表现为垂 直精度 能保证最大限度地清除受污染的底泥 而最 小限度地清除未受污染的底泥 为提高疏浚精度 可 在疏浚工作头部安装先进的光学或声学探测器和卫 星定位系统等设备
预处理的具体技术措施和设备包括振动筛网 旋 转筛鼓 水力旋流分离 浮选分离和脱水等 其中脱水 又包括自然干化脱水和机械脱水 其原理和设备同污 水污泥脱水基本相同 通过脱水 不仅降低了输送物 料量和输送中的二次污染 同时也为底泥的进一步处
受污染底泥易地处理处置技术 洪祖喜
理处置或综合利用创造了条件 脱水尾水处理达标后 一般回注水体或作其他用途 脱水泥饼视其污染程度 进行进一步的处理处置或综合利用［ ６，７ ］ ３．４ 去污染处理技术单元
包括直接排入大水体和在具有特殊物理条件的 水体下封闭处置 ３．５．２ 隔离处置
包括与其它固体废物一起在填埋场填埋处置和
在单独为处置受污染底泥而建的隔离处置场 Ｃｏｎｆｉｎｅｄ Ｄｉｓｐｏｓａｌ Ｆａｃｉｌｉｔｙ 处置两种基本方式 由 于城市填埋场处置量有限 而且要求底泥必须经过脱 水处理 具有较低的含水率 因而实际工程中更多的
是用底泥隔离处置场来处置受污染底泥 目前 底泥 隔离处置场已经具有较完善的设计理论和经验 在设 计中尤其应注意防止或减少污染物释放 图 ３ 为底泥 隔离处置场的污染物释放的主要途径［ ３ ］ ３．５．３ 综合利用［ ６ ］
土地利用 如将经过去污染处理的底泥用 作农业 园林绿化的植物培植土 或用于置换某些严 重污染的土壤等
污染物与底泥固相分离技术 使底泥中的 污染物与固相分离后进入气相或液相进一步处理 包 括热解吸和化学萃取等技术
污染物固化技术 利用水泥等固化剂将污 染物与固相紧密结合 使污染物失去或降低其迁移 性 从而降低对环境和人类的危害
针对具体的工程项目 选择一种或几种去污染处 理技术 技术上主要考虑以下三个因素 ３．４．１ 目标污染物
石油烃
Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｒ ｐＩ Ｒ Ｎ Ｎ／Ｄ Ｄ
酚类化合物
Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｕ ｐＩ Ｒ Ｎ Ｎ／Ｄ Ｄ
氰化物
Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｕ ｐＩ ｐＲ Ｎ Ｎ／Ｄ Ｎ／Ｄ
无机污染物
Ｈｇ
其它重金属
ｘＲ
ＰＲ
ｘＲ
Ｉ
ｘＲ
Ｉ
ｘＲ
Ｉ
Ｕ
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ｘＲ
Ｎ
Ｕ
Ｉ
Ｎ
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Ｎ
Ｎ
Ｕ
ｘＮ
Ｎ
Ｎ
１ Ｄ 有效破坏污染物 Ｒ 有效移出污染物 Ｎ 无显著处理效果 Ｉ 有效固化污染物 Ｕ 处理效果未知 前缀ｐ 部分的 前缀ｘ 可能造成非目标污染物的释放 ２ 残渣为玻璃态物质
机械疏浚的物料含固率近似于原地底泥的含固 率 其含固率相对较高 但其疏浚过程中的底泥再悬浮 和污染物释放比较严重 而水力疏浚物料的含固率较 低 所要疏挖的物料体积也会显著增加 但其适合于疏 浚污染程度较高的悬浮层淤泥 针对性较强［ ６，７ ］ 在 确定疏浚方式和设备时 要综合考虑以下因素
底泥再悬浮 对于环境疏浚而言 最大限度 地降低底泥再悬浮是环境疏浚成功与否的关键 为降 低疏浚过程中的底泥再悬浮和污染物释放 从 ７０ 年 代起 北美 欧洲和日本等经济发达国家大力开展了 环保型疏浚设备的研究和开发
底泥去污染处理技术是整个受污染底泥综合整 治技术框架中费用最昂贵的技术单元 目前仅在国外 有少量的工程实践［ ３，８ ］ 但同时底泥去污染技术又是 受污染底泥整治技术框架中研究最多的技术单元 底 泥去污染处理技术按其去除污染物的原理不同 可分 为３类
破坏底泥中的污染物或将其转化为低污染 的物质 包括焚烧 热解 高温高压氧化 玻璃化 化学 处理和生物降解等技术
关键词 受污染底泥 综合整治 易地处理 技术方案
１ 前言
２０ 世纪 ７０ 年代之前 底泥被简单地看作水环境 中污染物的 汇 但随着水环境的点源污染逐步得到 有效控制后 受污染底泥开始成为不可忽视的水环境 非点源污染之一［ １ ］
受污染底泥已成为一个世界范围的环境问题 针 对五大湖流域水体底泥普遍存在的重金属 Ｈｇ Ｃｄ Ｐｂ 等 和有毒有害有机污染物 ＰＡＨｓ ＰＣＢｓ 等 的污 染［ ２ ］ 加拿大和美国分别开展了受污染底泥综合整 治项目［ ３ ］ 荷兰也开展了受污染底泥的研究项目［ ４ ］ 比利时 德国和日本等国家也为解决受污染底泥问题 做了许多研究工作 这些研究工作归纳起来主要有 受污染底泥的来源 形成和组分 底泥中污染物的物 理 化学和生物特性 底泥与上覆水体 水生生物之间 的相互关系 污染物的迁移转化规律 受污染底泥的 管理和综合整治技术等
TongjiUniversity,Shanghai ２０００９２)
摘要 从受污染底泥的形成和危害以及国内外对受污染底泥的研究入手 综述了受污染底泥综合整治技术框架的组成 并对 其作了评价 着重讨论了受污染底泥易地处理处置技术方案确定的总体思路和方法 分析了确定受污染底泥易地处理处置技术 方案中的疏浚技术 输送技术 预处理技术 去污染处理技术 最终处置与利用技术和污染残余物处理处置技术等技术单元的影响 因素