Ｌｉ Ｃｈｕａｎ Ｚｈａｎｇ Ｑｉｎｇｂｏ Ｚｈａｏ Ｄｏｎｇｈｕａ Ｃｈｅｎ Ｚｈｅ Ｚｈａｎｇ Ｙｅ
２００１２０ Ｃｈｉｎａ
，
）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｄｒｅｄｇｅｄ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｆｒｏｍ ｐｏｌｌｕｔｅｄ ｒｉｖｅｒｓ ａｎｄ ｌａｋｅｓ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｑｕｉｃｋ ｄｅｗａｔｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｄｒｙｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａ ｎｅｗ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｑｕｉｃｋ ｄｅｗａｔｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｄｒｙｉｎｇ ｎａｍｅｄ ｆｒｅｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ
李 川， 张晴波， 赵东华， 陈 喆， 张 晔
（ 中交上海航道勘察设计研究院有限公司， 上海
２００１２０
）
在理论研究和现场试验中结合传统的化学辅 摘 要 基于受污染河湖的疏浚底泥特征和现有快速脱水干化技术的优缺点， 助脱水法和真空预压法的特点， 提出一种自由水渗透法的污染底泥快速干化新工艺。该工艺应用于太湖竺山湾疏浚底泥干 化示范工程， 疏浚干化 ９０ ｄ 后， 造价低于传统的地基处理技术， 且不改变土的原有性质。 整体承载力达到 ４０ ｋＰａ， 关键词 污染河湖 疏浚底泥 快速脱水干化 自由水渗透法 应用 承载力 ２０１５ ） ０３ ０１０１ ０４ 中图分类号：Ｘ５２４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９ ０１７７（
，
， ，ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｄｅｈｙｄｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｖａｃｕｕｍ ｐｒｅｌｏａｄｉｎｇ
“ 十一五”期间我国湖泊底质的调查表明在我 国长江流域、 黄河流域、 太湖、 滇池、 巢湖等大型河湖 ， 都存在着不同程度的湖泊底泥污染 这成为影响湖 ［ ］ 泊水质和水生态的重要因素 。 疏浚是目前国内外治理污染河湖底泥的主要措 ［ ］ 也是发达国家修复持久性有毒物污染底泥的 施 ， 重要手段。环保疏浚， 旨在清除河流、 湖库水体中的 ， 污染底泥， 有效减少河湖体内源污染物含量 改善水 ［ ， ］ 生态环境 。 伴随着污染底泥环保疏浚工程的开展， 疏浚底 泥的二次污染和土地堆存成为亟待解决的新问题。 能否将疏浚底泥进行快速脱水干化， 已成为制约底 泥环保疏浚工程广泛开展的关键因素［］。
试验方法 底部排水系统 水平排水系统 垂直排水系统 表面排水系统 辅助荷载系统 最终压载厚度（ 水） 处理前底泥厚度 处理后底泥厚度 自由水渗透法 区 碎石盲沟＠ ４ ０００ 排水板＠ １ ０００ 排水板＠ １ ０００ 结合工作层 覆水压载 ９０ ｄ
１ ２． ５ ｍ ４． ７ ｍ ２． ０ ｍ ２
现场试验堆场利用废弃鱼塘形成试验的 １ 区 ～ ３０ ｍ × ４ 区， 每个试验片区平面尺度 （长 × 宽 × 高） ３５ ｍ × ５． ５ ｍ。为了试验不同处理方法和排水通道、 附加荷载强度和处理时间对疏浚底泥干化效果的影 响， 设计了多组现场试验， 包括底部排水盲沟系统、 水平排水系统、 垂直排水系统、 表面排水系统以及压 载系统。１ 区 ～ ４ 区试验参数如表 １ 所示。
河湖清淤污染底泥往往具有有机质含量高， 压 缩性差； 细颗粒含量高， 比表面积大； 土中水难以排 ［ ］ 底泥 出， 干化困难的特点 。以太湖竺山湾为例， 沉积物以细颗粒为主，采用激光粒度仪 Ｈｙｄｒｏ ２０００ＭＵ（ Ａ） 进行了试样的颗粒分析试验， 结果如图 １ 所示。由图 １ 可知各试样的级配分布差别很小， ３０ μｍ 中值粒径为 ６ ～ ６． ５ μｍ 颗粒占了 ４０％ 以上， 以下颗粒达 ９５％ 。 通过对国内太湖、 滇池、 洱海、 武汉东湖等大型 环保疏浚工程的调研认为底泥干ｅｎｔｅｄ ａｆｔｅｒ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｆｉｅｌｄ ｔｅｓｔ． Ｔｈｉｓ ｎｅｗ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ Ｔａｉｈｕ ｌａｋｅ Ｚｈｕｓｈａｎ ｂａｙ ａｎｄ ｌｏａｄｃａｒｒｙｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｓ ４０ ｋＰａ ａｆｔｅｒ ９０ ｄａｙｓ ｄｅｗａｔｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｄｒｙｉｎｇ ｗｉｔｈ ｌｏｗｅｒ ｃｏｓｔ ａｎｄ ｗｉｔｈｏｕｔ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｓｅｄｉｍｅｎｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｐｏｌｌｕｔｅｄ ｒｉｖｅｒｓ ａｎｄ ｌａｋｅｓ ｄｒｅｄｇｅｄ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｑｕｉｃｋ ｄｅｗａｔｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｄｒｙｉｎｇ ｆｒｅｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｌｏａｄｃａｒｒｙｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｑｕｉｃｋ Ｄｅｗａｔｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｄｒｙｉｎｇ ｆｏｒ Ｄｒｅｄｇｅｄ Ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｆｒｏｍ Ｐｏｌｌｕｔｅｄ Ｒｉｖｅｒｓ ａｎｄ Ｌａｋｅｓ
， ， ， ， （ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｗａｔｅｒｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｃｏ． ，Ｌｔｄ． ，Ｓｈａｎｇｈａｉ
排水板＠ １ ０００ 结合工作层 覆水压载 ９０ ｄ
２． ５ ｍ ４． ７ ｍ ２． ５ ｍ
／
２． ３
覆水压载 ９０ ｄ 后， 对试验区现场进行底泥沉降 量测量和地基承载力静载检测。试验 ４ 区组为自然 干化法对照样， 干化 ９０ ｄ 后沉降效果缓慢， 仅沉降 ３０％ ， 表面承载力尚不足以满足承载力静载试验检 测作业条件， 不能满足工程目标。试验 １ 区 ～ ３ 区 的检测结果如图 ４ ～ 图 ６ 所示。 根据表 １ 各试验区底泥 ９０ ｄ 的沉降量和图 ４ ～ 图 ６ 的地基荷载沉降 Ｑ ～ Ｓ 曲线可知， 在加载 ０ ～ ４５ ｋＰａ范围内， 第 １ 组和第 ２ 组曲线在 ４０ ｋＰａ 时出 现明显拐点； 加载到 ４０ ｋＰａ 时， 静载沉降量分别为
３４ （ ３） ：１０１ 净水技术 ２０１５，
净 水 技 术
１０４ ＷＡＴＥＲ ＰＵＲＩＦＩＣＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ． ３４ Ｎｏ． ３ ２０１５ Ｊｕｎｅ ２５ｔｈ， ２０１５ Ｗａｔｅｒ Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
， ，
受污染河湖的疏浚底泥快速脱水干化新工艺的应用
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净 水 技 术
ＷＡＴＥＲ ＰＵＲＩＦＩＣＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ． ３４ Ｎｏ． ３ ２０１５
Ｊｕｎｅ ２５ｔｈ ２０１５
， ，
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１． ２
（ １ ）采用复配高效脱水剂和管线中的高效泥 水混合装置实现微量投加后的高效泥水分离， 同 ， 时改变泥浆中水的赋存形态 使其大部分成为自 由水； （ ２ ）采用了土体水平排水通道及配套工艺； （ ３ ）利用疏浚余水作为辅助荷载与自重共同作 用， 使土颗粒扩散层部分重叠； （ ４ ）干化时间为 ９０ ～ １００ ｄ， 干化土承载力达到 ４０ ｋＰａ， 能满足大部分工程对脱水干化的要求， 和常 规真空预压法相比， 工艺复杂度和费用双降。
可根据工程需要 设置 １ ～ ３ 组
（ ２ ）疏浚底泥土体排水系统设置 疏浚底泥固结干化速度与孔隙水的排水路径密 切相关， 本工艺对现有底部、 垂直、 表层等排水系统 进行分析和试验， 并创造性地在底泥中设置水平排 水通道， 排水过程简洁。采用该方法不需专门设置 表层排水通道， 工作垫层简单。通过对排水系统的 改进， 可以优化堆场的排水路径和阻力， 加快清淤底 泥固结干化速度， 提高固结干化质量。 （ ３ ）辅助荷载和疏浚余水利用 排水通道和固结压力是土体固结必不可少的两 个条件。疏浚底泥在辅助荷载的应力作用下， 土体 的超静孔隙水压力逐渐消散， 土体颗粒间的有效应 力增长， 清淤底泥干化固结强度和压缩模量逐步提 高。理论上， 辅助荷载的大小和作用时间与清淤底 泥干化质量密切相关。本工艺综合考虑真空预压和 堆载方法的处理效果及成本因素， 采用疏浚余水作 为附加荷载， 疏浚底泥在自重和附加荷载的应力作 用下， 促进孔隙水的排出和土体固结。 新工艺流程示意如图 ２ 所示。
［收稿日期］２０１５ ０３ ２３ ［基金项目］国家水体污染控制与治理科技重大专项（ ２００８ＺＸ０７１０１ ０１０ ） ［作者简介］李川（ １９８４ — ） ， 男， 工程师， 硕士， 研究方向为环保疏 浚 和 水 环 境 治 理。 电 话： １５８２１２３２８５９ ；Ｅｍａｉｌ： Ｌｃｗｈｙ５４３２１＠ １６３． ｃｏｍ。
常规压载法 ３区
／
试验方案
１ Ｔａｂ． １ Ｔｅｓｔ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ Ｆｉｅｌｄ Ｔｅｓｔ
表 试验区试验参数
区
／
自然干化法 ４区
／ ／ ／ ／ ／ ／ ４． ７ ｍ ３． ３ ｍ
排水板＠ １ ０００ 排水板＠ １ ０００ 结合工作层 覆水压载 ９０ ｄ
２． ５ ｍ ４． ７ ｍ ２． ０ ｍ
为房基、 防汛大堤等主体受力部分， 对底泥堆场的利 用规划一般是绿化用地、 休闲用地等， 承载力要求不 高， 一般达到 ３０ ～ ４０ ｋＰａ 即可满足使用要求， 同时 要求处理时间短、 费用低且尽量不改变土体的原有 属性。 疏浚土脱水干化的关键在于调整底泥中水的赋 存形态、 创造排水通道和排水驱动力。以化学辅助 脱水和真空预压法作为基础， 本工艺从疏浚底泥水 土分布形态调整、 疏浚底泥土体排水系统设置、 辅助 荷载和疏浚余水利用三个方面进行研究和改进。 （ １ ）疏浚底泥水土形态调整 存在于土中的液态水可分为结合水和自由水两 大类， 其中大部分结合水难以自由排出， 直接影响土 体的干化。本工艺在输泥管线中接入研制的高效泥 水混合装置， 并投加复配高效的脱水剂， 利用高效复 配脱水剂调整底泥颗粒表面电荷， 减少扩散层厚度， 同时改变泥浆中水的赋存形态， 使扩散层部分弱结 合水成为自由水，经排水通道排出； 在辅助荷载作 ， ， 用下 土颗粒扩散层部分重叠 使土颗粒结合紧密。