淺談如何處理河網(wǎng)中的地表內(nèi)生淤泥

淺談如何處理河網(wǎng)中的地表內(nèi)生淤泥

0河道清淤和燒磚的工程利用,是造成海泥礦天津位于九河下游，靠近渤海灣。最近的洪水主要通過(guò)永定河、海河和獨(dú)河進(jìn)入大海。歷史上黃河及其它河流沖積入海的泥沙在潮汐動(dòng)力作用下沉積在渤海灣西北部長(zhǎng)約145km的海岸線上。部分泥沙涌入河口,特別是近年來(lái)中、上游工農(nóng)業(yè)發(fā)展,用水量加劇,河道徑流量驟減,造成淤積十分嚴(yán)重,部分河道建設(shè)防潮閘后,其下游的淤積更為嚴(yán)重。淤積使行洪斷面減小,河道實(shí)際行洪流量小于設(shè)計(jì)流量,當(dāng)遇到超標(biāo)洪水時(shí),會(huì)造成洪水泛濫,給人民帶來(lái)生命財(cái)產(chǎn)損失。政府每年汛前投入大量資金用于行洪河道清淤工作,恢復(fù)河道基本設(shè)計(jì)功能,提高泄洪能力。當(dāng)年的清淤工作只能在當(dāng)年發(fā)揮效益,來(lái)年又重新被潮水帶來(lái)的泥沙所淤積。清淤所用的排泥場(chǎng)占用大量土地資源,且海泥顆粒細(xì)、含水量和含鹽量高,未經(jīng)處理的海泥不能利用,對(duì)排泥場(chǎng)附近地區(qū)造成一定程度地污染。天津市燒磚破壞大量的耕地;國(guó)務(wù)院轉(zhuǎn)發(fā)建設(shè)部文件規(guī)定各大中城市應(yīng)逐步限時(shí)禁止使用實(shí)心粘土磚。為此天津市河道閘站管理總所與天津市建材集團(tuán)和天津大學(xué)等單位共同合作,就利用海泥燒磚項(xiàng)目開(kāi)展研究工作,通過(guò)一定的工程措施,改良海泥的性能,使海泥滿足燒磚原材料的要求。為便于表述,根據(jù)海泥不同階段性能上的區(qū)別,將海泥分為原生海泥、原料海泥和燒磚用海泥混合料。1本地礦渣性能研究原生海泥是河口或河道中自然形成的海泥。為得到河道海泥性能參數(shù),取天津市永定新河河底海泥,進(jìn)行化學(xué)成分、礦物組成和顆粒組成實(shí)驗(yàn)分析。1.1海泥的化學(xué)組成經(jīng)化學(xué)分析可見(jiàn),原生海泥中含有二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鐵等礦物。表1給出原生海泥中各種化學(xué)成分的組成情況。1.2海泥的原生材料用X射線試驗(yàn)分析表明,原生海泥中主要礦物為伊利石、蒙脫石、高嶺石、綠泥石。表2給出原生海泥中各種礦物成分的組成情況。1.3原生海泥粒徑試驗(yàn)分析給出原生海泥的顆粒級(jí)配曲線見(jiàn)圖1。試驗(yàn)分析數(shù)據(jù)表明原生海泥中值粒徑d50=0.0016mm,90%以上粒徑在0.007mm以下。2海洋污泥的處理措施2.1原料海泥的制備工程上常采用絞吸式挖泥船將海泥吹填到排泥場(chǎng)中,排泥場(chǎng)中泥漿經(jīng)沉淀排出明水后,海泥的含水率約為110%～120%,按海水含鹽量3.5%計(jì),海泥的含鹽量應(yīng)在3.85%～4.2%。原生海泥經(jīng)處理使含水率<75%,含鹽量<1.5%,稱為原料海泥。原料海泥還要求貝殼含量控制在合理范圍內(nèi)。2.2導(dǎo)滲溝滲流,讓海泥含水率降至零天津市水利部門多年對(duì)排泥場(chǎng)中海泥的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明,將排泥場(chǎng)布置在地勢(shì)較高部位,結(jié)合人工挖的導(dǎo)滲溝,經(jīng)2a的日曬、雨淋和滲流作用,可使海泥的含水率降到75%以下,含鹽量降到1.5%以下。為了加快海泥脫水排鹽的速度,研究采用抽真空排水措施,結(jié)合淡水清洗,數(shù)周內(nèi)使海泥含水率降至75%以下,含鹽量降至1.5%以下。2.3潮閘、寧車社會(huì)排泥場(chǎng)渤海灣附近的原生海泥含有少量貝殼,海河閘下游海泥貝殼含量稍多,入永定新河的薊運(yùn)河防潮閘和寧車沽防潮閘兩閘下次之;在同一個(gè)排泥場(chǎng)挖泥船排泥管出口處貝殼含量較高,遠(yuǎn)離排泥管出口貝殼含量降低。在貝殼含量較高的區(qū)域,為減少貝殼含量,可在排泥管出口處設(shè)置滾動(dòng)篩,篩除貝殼,同時(shí)去除排泥管口附近貝殼含量較高的海泥,以使海泥滿足原料海泥的要求。3原料海泥烤磚技術(shù)研究3.1泥坯、干燥、成品實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)原生海泥顆粒細(xì),塑性指數(shù)在19～25范圍內(nèi),泥坯粘度大,成型坯體表面光潔,擠出壓力較低(<1.5MPa);干燥收縮率大;燒成收縮率大;成品強(qiáng)度水平較低,泛霜嚴(yán)重。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明原料海泥不適于直接燒磚。3.2細(xì)砂含泥量高原生海泥顆粒平均粒徑細(xì),含鹽量較高是造成原料海泥不能直接用于燒磚的原因。為此采用細(xì)砂來(lái)改善原料海泥的性能。為降低成本選用的細(xì)砂含泥量高,不符合建筑用砂要求的廉價(jià)砂,符合充分合理利用自然資源的可持續(xù)發(fā)展的原則。工業(yè)化試驗(yàn)采用的細(xì)砂平均含泥量為6.19%。工業(yè)化試驗(yàn)采用原料海泥和細(xì)砂按50:50的比例混合,則混合料顆粒級(jí)配曲線見(jiàn)圖2。混合料塑性指數(shù)17.8。加入細(xì)砂后,使燒磚原料的顆粒級(jí)配得到改良,而且使原料的含鹽量降低1/2,對(duì)控制泛霜也有好處。3.3多孔磚的生產(chǎn)試驗(yàn)海泥磚原材料的摻配方案:原料海泥:細(xì)砂=50:50;原料海泥和細(xì)砂混合料摻配0.06t內(nèi)燃煤。試驗(yàn)將混合料經(jīng)過(guò)陳腐、成型、干燥和焙燒等工序共生產(chǎn)多孔磚2310塊,成品尺寸240mm×115mm×90mm,孔洞率為33.42%,單塊磚重量為3034g,參照GB13544-2000標(biāo)準(zhǔn),其中一等海泥磚1810塊,二等海泥磚500塊。工業(yè)試驗(yàn)表明:原料海泥和細(xì)砂50:50的比例混合料生產(chǎn)的海泥磚完全可以達(dá)到國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn),可以進(jìn)行批量生產(chǎn)。4土壤修復(fù)的效率分析4.1樣品與頁(yè)巖磚的比較國(guó)家和天津市關(guān)于限制粘土磚的政策力度很大,加之天津市中心城區(qū)濱海新區(qū)的發(fā)展對(duì)建筑材料的需求,目前薊縣的頁(yè)巖磚在市場(chǎng)上供不應(yīng)求。在此將海泥磚和頁(yè)巖磚生產(chǎn)KPI磚的成本、費(fèi)用、售價(jià)和利潤(rùn)進(jìn)行比較,見(jiàn)表3。海泥磚的原材料成本雖較高,但運(yùn)費(fèi)較低,綜合比較單塊海泥磚利潤(rùn)比頁(yè)巖磚高0.02元。4.2海泥中重金屬的組成及危害海泥磚作為工民建建筑材料,其本身的安全性問(wèn)題尤其值得關(guān)注。測(cè)定表明,海泥磚的放射性極低,符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。海泥磚成品中沒(méi)有對(duì)人體有危害的致病微生物,也沒(méi)有氣體污染物的產(chǎn)生。海泥中重金屬不能被生物降解為無(wú)害物,經(jīng)檢測(cè)海泥中的幾種常見(jiàn)重金屬:汞、鉻、鉛、砷等含量都低,燒結(jié)過(guò)程中,重金屬與其它成分固結(jié),不會(huì)發(fā)生淋溶,對(duì)使用者及環(huán)境不會(huì)發(fā)生危害。海泥中有機(jī)物主要為糖類、蛋白質(zhì)和脂肪類物質(zhì),多氯聯(lián)苯以及其它通過(guò)在燃燒中產(chǎn)生二惡英的物質(zhì)含量極少。海泥中極少存在放射性物質(zhì),放射性檢測(cè)也達(dá)標(biāo)。海泥磚燒結(jié)過(guò)程中,在高溫作用下會(huì)產(chǎn)生HCl、SO2和其它懸浮顆粒等污染物質(zhì)。工程上一般通過(guò)選址和燃燒過(guò)程的脫氯、脫硫等措施控制燒制過(guò)程中產(chǎn)生的上述污染物。4.3增上了底、下河道,影響了以永定新河為例,永定新河是海河流域北系四河洪水的入海通道,由于上游來(lái)水的逐年減少,河道淤積加劇,嚴(yán)重影響河道的行洪安全。政府每年安排清淤工作,并于2002年在52+980新建擋潮堰一座,堰上按900m3/s設(shè)計(jì)斷面清淤。堰下河道受潮汐作用,淤積加劇,嚴(yán)重影響堰下薊運(yùn)河、寧車沽兩座防潮閘的泄洪安全。兩閘原設(shè)計(jì)行洪流量分別為1200m3/s和2100m3/s,2002年至今兩閘實(shí)際最大泄水流量均不足300m3/s,汛期泄洪能力降低。如若發(fā)生超標(biāo)洪水,永定新河將利用七里海和淀北臨時(shí)滯洪區(qū)分洪,潮白新河和薊運(yùn)河將利用兩河和西關(guān)引河以南區(qū)域分洪,淹沒(méi)區(qū)面積總計(jì)1160km2,涉及人口34萬(wàn),耕地5×104hm2和眾多的國(guó)有、私營(yíng)企事業(yè)單位,分洪導(dǎo)致的淹沒(méi)損失可達(dá)十幾億元。利用海泥進(jìn)行燒磚,每年將影響河道行洪的淤泥在汛前進(jìn)行清淤,恢復(fù)河道的設(shè)計(jì)行洪能力,有效控制淹沒(méi)損失,保證正常生產(chǎn)、社會(huì)穩(wěn)定和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。5海泥燒磚研究天津市臨海各河道海泥資源量十分豐富,經(jīng)估算天津市獨(dú)流減河、海河、永定新河在目前達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的情況下,平均海泥資源量為412×104m3/a。河口治理規(guī)劃實(shí)現(xiàn)后海泥資源量為222×104m3,利用各河道回淤的海泥可生產(chǎn)25億塊/a標(biāo)磚?！笆晃濉逼陂g,天津市中心城區(qū)和濱海新區(qū)面臨前所未有的發(fā)展機(jī)遇,大規(guī)模的開(kāi)發(fā)建設(shè),需要大量的土地資源和建筑材料,海泥燒磚必將面臨廣