沈有辉/中国水利水电第八工程局有限公司
【摘要】淤泥固化/稳定化技术是解决大量淤泥处理难题的有效方法。通过在湘潭百亩湖湖底清淤、固化/ 稳定化处理的工程应用实践中，验证了固化/稳定化技术对污染淤泥处理的效果。同时，淤泥固化/稳定化技 术可以快速稳定淤泥中重金属等污染物，进而用于填筑用土，解决了淤泥的堆放占地和环境污染问题。百亩 湖清淤技术对其他湖泊生态环境治理，将具有良好的借鉴和指导作用。 【关键词】重金属淤泥处理淤泥固化/穗定化
1引言
百亩湖位于湖南省湘潭市，湖里汇集了周边地区大量城镇生活污水，且数年前湘潭钢铁集团部分生产废水也经此排放。根据百亩湖底泥分层采样分析检测，部分 表层底泥重金属超标，主要污染元素：汞、铅、镉均为 第一类污染物。为降低底泥重金属对周边及湖下游的影响，对百亩湖进行底泥清淤，并进行固化/稳定化治理。经治理后的爱劳渠百亩湖底泥，重金属水浸浓度达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002) 1D级标准。
根据处置位置不同，可以将固化/稳定化技术分为原位和异位处理技术。为确保彻底清除所有的游离状
态的污染底泥，较好控制清淤厚度，保证环保方面对清淤质量的要求，不产生回淤和扰动非清淤土现象，本工程 采取异位处理方式，首先把水排干，采用挖机进行清淤作业，将各塘内底泥就近清挖、转拨至岸上地势较高处。底泥堆放岸上后，不定期采用挖机进行现场挖掘或转拨翻晒，确保底泥达到治理要求的含水量。分层清淤堆放的污泥经自然脱水后，运至稳定化处理系统进行固化/稳定化治理，固化后的淤泥主要用于园路路基用土、绿化、种植用耕植土等。 2治理方案选择
2.1百亩湖污染M况
百亩湖的底泥采样位置，表层为〇〜5〇cm，中层为 50〜100cm，深层为100c m以下；清游前底泥重金属含量测试结果见表1。
表1清淤前百亩湖底泥重金属含量测试结果
项 目铅汞铬铜锌镉镍砷
参考标准限值
/(m g/L)
1001. 5400400500120040
表层/(m g/L)1525.064351577113.025535. 3
中层A m g/L)56. 70.5518057. 4168〇• 200(d39. 319. 8
深层A m g/L)39. 10.2211936. 61530.200(d40. 515. 9
注数据后括号内标“L”表示测定结果低于方法检出限，其数值为该方法检出限。
根据检测结果可知，百亩湖表层底泥重金属含量超
标，其中汞和镉达到中度污染的程度，而中层及深层底
泥中重金属含量均未超标。设计方案确定将深度50cm
以上的表层底泥与中层底泥堆存，经自然脱水后治理。
2.2污泥固化/稳定化治理方案
2.2.1常用污泥治理技术简介
目前，国内外污泥治理中，主要的治理技术有.•工
程技术、固化/稳定化技术、电动修复以及植物修复治
理技术。
(1)工程技术：通过污泥土与外购客土进行掺和，有效降低单位量中的镉含量。另外还可以通过用污泥土
做深层回填土直接隔开与外界的接触以降低重金属污染
风险。
(2)固化/稳定化技术：将污泥与能聚结成固体的黏结剂混合（固化/稳定化），或与能和污泥中的重金属
元素发生络合/螯合等化学作用而使之稳定化的药剂相
混合（稳定化），从而将污泥中的重金属污染物捕获、
稳定或固定在固体结构中的技术。
打棉机(3)电动修复技术：在污染土壤两端插上电极，接
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百亩湖清淤底泥重金属治理技术应用研究
通电源后，污泥中的带电粒子向电性相反的电极移动，
最终积聚或沉淀在电极上，以达到清除污染土壤中重金
属的目的。
(4)植物修复治理技术：利用植物对重金属具有忍
耐和吸收富集特性，将植物收获并进行妥善处理后将重
金属从泥土体中去除的生态治理技术。
2.2.2治理技术比选
采用定性矩阵法对几种常用治理技术进行评估。所
选污泥治理技术应与百亩湖污染物的特征相符，并满足
业主、当地居民和当地政府的要求。污泥治理工程应当
满足治理成本低、资源需求少、技术成熟、切实有效、
治理周期短、长期有效、施工难度低、不易造成环境二
次污染、对施工人员和周边人安全等要求。具体筛选
条件及结果见表2。
表2 河底污泥治理技术评估及筛选
治理技术
筛选条件工程
技术
固化/
气胀式救生衣
稳定化
电动修
复技术
植物修
复治理技木技术
是否有针对性地处理污染物是是是是
治理效果好好中等好
治理技术是否成熟是是中等是
成本/效益水平中等低高低能否和其他治理技术集成能能否能
治理技术是否容易获得是是较难是
治理时间短短中等长
对环境和安全是否产生不利影响是否否否是否需要第三方监测是是是是是否符合各利益攸关方的要求是是是是是否满足法律法规的要求是是是是
通过所有筛选条件的技术确定为推荐技术，因此推
荐使用固化/稳定化治理污泥。
2.2.3固化/稳定化剂的选择
(1)选择固化/稳定化剂的基本要求是：①固化/稳 定化产物的化学性能指标优良、稳定，不能二次分解或
潮解；②固化/稳定化产物应具有良好的力学性能，能
够满足建筑材料利用的技术要求，力学性能指标包括：
发货系统抗压强度、抗剪强度、内摩擦角等；③固化/稳定化产
物应具有优良的环保指标，不能产生二次污染，污染物
应有尽可能低的浸出率，对于重金属和有机物的浸出率
指标或有机物的挥发性必须满足环保要求。
(2)常用的重金属稳定剂材料可分为以下4类：
①无机黏结物质，如水泥、石灰、硫化钠、骨炭、磷酸
盐矿物等；②有机黏结剂，如沥青等热塑性材料；③热
硬化有机聚合物，如尿素、酚醛塑料和环氧化物等；④玻璃质物质。
(3)由于重金属污染的复杂性，市场上的重金属稳定药剂是很多种物质混合而成的，针对不同重金属不同浓度的土壤配制，成分组成不一，比单物质重金属稳定剂的效果更佳。
考虑本项目主要是以汞（H g)、镉（C d)、铅 (Pb)、锌（Zn)的污染为主，选择SLCPR01型固化/ 稳定化剂（用天然硅酸盐矿物为主要原料，配以碳酸盐、硫酸盐和磷酸盐等天然矿物及其自制低温活化剂配制而成）。
SLCPR01型固化/稳定化剂的主要特点：①无毒无害、无挥发性、无腐蚀性、无爆炸性、无放射性；②运 输、贮存方便；③溶于水、投加使用方便；④固化/稳 定化速度快，在污泥添加固化/稳定化剂搅拌均匀后，养护1〜6d，即可达到填埋要求的强度和含水率，还可 通过对添加量的控制，控制固化/稳
定化时间及成本，在2%低量添加后固化/稳定化20d可满足150k P a抗压 强度要求；⑤污泥固化/稳定化后，有毒重金属离子被结合于晶间或被包裹，形成的固化/稳定化物除了具有较高的强度外，还有较好的水浸稳定性和化学稳定性；
⑥固化/稳定化产物的二次浸出率低，臭味小，可有效防止有害物质的析出，防止对环境造成二次污染；⑦形 成的固化/稳定化产物具有良好的土力学性质，便于作为建材或耕植土使用；⑧固化/稳定化过程中产生的浸出液水质指标可满足地表ID类水体标准；⑨投加量小、价格低廉，产品已国产化。
SLCPR01型固化/稳定化剂治理后的污泥用途：①河道、堤坝、建筑用土；②低洼路段填方用土或地道路路基用土；③可烧制成道路用砖，作为建筑材料使用；④可用作绿化、种植的耕植土。
3现场小型试验
3.1 现场小型试验流程
重金属污染底泥治理采用固化/稳定化技术，稳定 化药剂的配方和添加量是该技术的关键工艺参数，不仅 直接影响处理结果，而且对投资的影响较大。为了确保 治理效果和投资最优化，并进一步验证技术可行性，因此本项目取土样进行现场小型试验来确定工艺参数；试 验处理流程详见图1。
(1)试验主要包括如下程序：
供试污泥特性分析—根据现有的调查数据，选择 污泥重金属含量较高的、具有代表性的两个典型污泥样品，按照相关标准进行检测，用于进行污泥治理小型试验。
稳定化治理试验—根据污泥性质及污染程度、治 理后土地用途及治理标准等，添加不同比例的稳定剂进
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地基与基础工程
(2)具体试验方法如下：①采用精度为O .l g 的电 子天平，称量50g 预处理好的污染土壤，装入塑料容器 中；②按照1%、2%、4%试验比例向污染土壤中添加 稳定剂；③添加自来水调节土壤水分为30%左右，并将 药剂和土壤搅拌15min ，尽量使药剂和土壤混合均勻； ④将搅拌好的土壤装人塑料袋，按规定编号，在自然条 件下养护1〜5d ;⑤处理样品送检，进行浸出毒性试验， 根据试验结果进行稳定化效果判断，并确定最佳药剂 比例。
3.2现场小型试验流程结果分析
图1
项目小型试验处理流程图
行对比试验，确定合理的药剂添加量。
按照确定的稳定化治理小型试验进行治理试验，技 术可行性测试结果见表3。
表3
稳定化小型试验测试结果汇总表
编号
指标
重金属浸出浓度
/(mg /L )
按不同比例添加稳定剂
验收标准
/(mg /L )
1°/〇
2°/〇4%
1
铅1. 00X 10「L 3)1. 00X 10「L 3)l.O O X l O d j
1. O O X IO ^3)0. 05汞1. 23X 10-3
4. 00X 103 4.00X 1034. O O X IO ^0. 0001铬〇. 〇5(i .)
〇-〇5(d 0. 05(l )0. 05(u
0. 05铜
0. 0430. 01(lJ 0. 01(u 〇• 01<L )
1. 0锌0. 0640. 0050. 〇〇5(d 0. 〇〇5(d 1. 0镉0. 0560. 002
2. 00X 10(_l )2. 00X 10(20. 005镍〇• 〇〇8(u 〇• 〇〇8(u 〇. 〇〇8(L)0. 008(L )0. 02砷0. 034
温泉浴片
0. 0083. 00X 10("i .4)
3. 00X 10(20. 052
铅L O O X l O T u
1. 00 X 10二3)1. ooxio(i j
1. O O X IO ^3)0. 05汞 4. 00X 10(^
4. 00X 10^ 4.00X 10「l 5>4. 00X 10(30. 0001铬0. 0280. 05(l )
0. 05(l )〇. 〇5(u 0. 05铜
0. 044〇• 〇l (L >
0. 01(L >〇• 〇i <u 1. 0锌0. 7150. 0230. 0060• 005(l )1. 0镉0. 0120. 0012. 00X 10「L 4)2. 00X 10^0. 005镍0. 070. 0160. 008 (L >0. 008(d 0. 02砷
7. 73X 10 —3
3. 00X l 〇d 4}
3. 00X 10(2
3. 00X 10「L 4〉
0. 05
注数据后括号内标“L ”表示测定结果低于方法检出限，其数值为该方法检出限。
根据实验室稳定化治理试验检测结果分析，对于选
择的两个典型污泥样品，随着稳定剂添加比例增加， C d 、P b 、C r 的浸出毒性浓度降低，当添加比例大于1% 时，浸出毒性浓度均低于《地下水水质标准》中ID 类水 质的浓度限值。综合考虑试验结果及处理后的污泥需达 到一定抗压强度要求，确定稳定剂的添加比例为2%， 以完全达到本项目要求的稳定化治理目标。
4治理设备和工艺流程
4.1固化/稳定化系统主要设备
本项目采用搅拌-固化/稳定化设备对污泥进行处 理（图2)；该套设备采用计算机控制系统，实现固化/
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58
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百亩湖清淤底泥重金属治理技术应用研究0
稳定化剂与污泥的自动配比，具有计量准确、可靠性
好、搅拌均匀、操作方便、生产效率高、故障率低等优
点，且拆装方便，可满足工程的技术需要。由于各部分
为紧凑型结构从而减少物料泄漏，减少二次污染，较清
洁环保。
搅拌-固化/稳定化设备由以下几个部分组成：
(1)粉料供给计量系统：防膨螺旋自动喂料机、螺 旋电子秤。
(2)供泥系统：储泥池、污泥螺旋喂料机、气动执 行器。
(3)搅拌装置：搅拌机、电机减速机。
(4)储料和送料装置：成品皮带机、料仓。
(5)控制系统：（变频）控制柜、P L C控制器、配 电盘。4.2固化/稳定化处理流程
铝型材滑轨
污泥固化/稳定化过程是先将待固化/稳定化污泥按照工艺配比，分别经污泥喂料机和污泥电子秤均匀
送人搅拌装置内。所需固化/稳定化剂由粉料仓经闸门、螺 旋自动给料机，到达螺旋电子秤，螺旋电子秤按照重量设定值，自动连续称量并输送到搅拌装置进料口。进人 搅拌机的污泥，在机内经相互反转的两根搅拌轴上双道螺旋桨片的搅拌下，受到桨片周向、径向、轴向力的作用，使物料一边相互产生挤压、摩擦、剪切、对流从而剧烈地拌和，向出料口推移。当物料到机内的出料口时，污泥与固化/稳定化剂已得到均匀地拌和。此后，均勻拌和的物料由出料口到成品皮带机，经成品皮带机输送到储料仓内。等运料车开启储料仓门装车后运往施工现场；污泥固化/稳定化工艺流程见图3。
4.3 固化/稳定化后的污泥处置
底泥经干化后运至稳定化处理中心进行修复处置。对修复后底泥进行取样检测，分析其浸出浓度，达到标 准后在现场绿化区域内作为园林土，为公园建设服务，既可减少外购土量降低工程造价，还能利用植物对重金属的吸收富集特性达到生态治污的作用。处置后的土也可用于路基稳定层以下回填，回填满足湖南省地方标准《重金属污染场地土壤修复标准》规定。
铲斗挖掘机污染土运输
挖掘机上料土壤改良机
L处置后土壤运输覆盖防尘网土壤修复后待检
固化/稳定化修复车间修复后土待检区
图3污泥固化/稳定化工艺流程图
5治理过程监测
5.1浸出液重金域浓度监测
稳定化后污泥浸出液重金属浓度的监测目的：判断 被检批次污泥的稳定化处理效果是否达到了治理目标要 求，也是污泥治理效果验收的重要依据。检测的具体规定如下：
(1)监测频率：每120m3取1个样品。
(2)监测方法：《土壤环境监测技术规范》（H J/T 166—2004) 0
(3)监测指标：监测污泥中的重金属含量，主要监 测指标为镍、镉、汞重金属元素。
(4)判断标准：《地表水环境质量标准》（GB3838—2002) m类标准限值要求，其中C d< 0.005mg/L、
Hg<0. 0001mg/L、Ni<0. 02mg/L。
5.2 处理过程产生的废水处理质量监测
废水处理质量的监测目的：判断该项目施工过程中
产生的废水是否得到了有效处理，这是作为本项目污染
综合治理完整效果的监测。检测的具体规定如下：
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地基与基础工程
(1) 监测频率：每天2次，每次两个样品。(2) 监测点位：污水处理设施排放口。(3) 监测指标：检测废水中的p H 值、CO D 、氨氮
等常规检测指标和重金属镍、镉、汞。
(4)
判断标准：《污水综合排放标准》
（G B 8978— 1996)第一类污染物控制标准和第二类污染物一级标准。 要求 Ni <C 1.0mg /L 、Hg <；0.5mg /L 、Cd <C 0.1mg /L 、pH 值为 6〜9、COD <100mg /L 、N H 3_N <15mg /L 。
5.3治理效果长期监测
为评价污染区域的长期治理效果，保证生物体直接 或间接接触治理后场地的安全性，需对治理场地进行长 期监测。依据治理后场地的用地规划，在治理区域布设 适当的监测点位，对场地的污泥、地下水进行长期监 测。监测的目标污染物为汞、铬、铜、锌、镉、砷、 镍，监测内容为各目标污染物的浸出浓度，浸出方法为 《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》（H J 557)。
6结语
通过百亩湖清淤底泥固化/稳定化处理，大大削减
了底泥中的污染物，改善了百亩湖区域生态系统结构，
创造了良好的生活环境，提高了居民的生活质量。通过工程实践，将固化技术与稳定化技术相结合， 研究了重金属污泥处理施工流程，形成一套可以广泛应 用于生态环境治理的施工工艺，证明了离岸污泥固化/ 稳定化处理技术的可行性和科学性。
有起子
参考文献
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