新立城水库取水口底泥清理与处理方案

东北水利水电2015年第5期新立城水库取水口底泥清理与处理方案杨敏军1，李桂娟2［摘要］新立城水库饮用水源地污染防治项目，取水口底泥清理与处理拟采用环保清淤、土工管袋脱水固化、重金属钝化稳定处理的工艺技术路线。通过底泥清理方案论证与脱水干化措施设计，提出了重金属污染湖库底泥脱水减容的新方法。［关键词］底泥；环保清淤；土工管袋；脱水减容；重金属污染［中图分类号］TV67［文献标识码］B［文章编号］1002－0624（2015）05－0028－03（1.中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130021；2.中国市政工程东北设计研究总院有限公司，吉林长春130021）1概况新立城水库作为长春市重要饮用水水源地之一，担负着向长春市第三净水厂与第六净水厂提供生产用水，同时也是农安区重要供水水源，对长春市供水起着不可替代的作用。由于长期的外源输入和水生生物残渣的沉积，底泥富集了大量的污染物，如重金属、N、P等营养物和难以降解的有机物等，成为水体污染的重要次生污染源（内污染源），对人类健康和水体环境构成严重的威胁。根据底泥成分分析，新立城水库的库底底泥已经处于有机污染状态，且受到轻度重金属污染。2010年3次坝址处底泥监测结果显示，六价铬含量达标，镉含量基本达标，总磷、氨氮、铅、汞、砷含量超标，其中铅、汞、砷超标较为严重。新立城水库管理局先后两次对取水口附近库底底泥进行了局部清理，一定时期内改善了取水水质，但因清理范围有限、清理技术水平低等原因，没有从根本上解决水库内源污染问题。2土工管袋脱水固化技术面对大规模湖库底泥干化处理的实施需求和传统排泥场处置底泥的困境，迫切需要寻求新的、可行的底泥处置技术和方法。目前土工管袋在国外污染底泥脱水工程中应用广泛，国内如滇池淤泥疏浚工程、武汉外沙湖污泥清除工程、中新天津生态城污水库治理工程中应用且效果良好，其脱水工艺经济、简便、高效，非常适于国内对江河、湖泊、水库的底泥处置工程。根据土工管袋脱水固化工程实例，40d内底泥含水质量分数可由95%降至60%以下。土工管袋脱水固化分为3个阶段，分别是充填、脱水、固结阶段。①充填：将淤泥或污泥充填到土工管袋中，为加速脱水必要时可投加絮凝剂促进固体颗粒固结。②脱水：清洁的水流从土工管袋中排出，其脱水原理主要是土工管袋材质所具有的过滤结构和袋内液体压力两个动力因素。经脱水后超过99%的固体颗粒被存留在土工管袋中，渗出水经监测合格后达标排放。③固结：存留在管袋中的固体颗粒填满后，可以把土工管袋及其填充物送至垃圾填埋场或者将固结物移走，并在适当的情况下进行利用。3底泥清理与脱水干化处理方案3.1环保清淤的要求底泥清理既要考虑工程实施中技术上的可行性及经济上的合理性，又要满足环境保护的要求，工程施工·28·DOI:10.14124/j.cnki.dbslsd22-1097.2015.05.0122015年第5期东北水利水电在实施过程中不造成二次污染：在淤泥清理的过程中，既要防止扰动引起淤泥的扩散，并需要对脱水过程中产生的尾水进行监测，如水质不达标应进行处理后达标排放或利用。3.2底泥清理范围和厚度取水口底泥清理范围不能太小，从长远看，随着水流运动，上游淤泥还将对取水口造成威胁，达不到有效治理的目的。依据《饮用水水源保护区划分技术规范》湖泊、水库饮用水水源保护区的划分办法，大型水库取水口半径500m为一级保护区范围；又依据《生活饮用水集中式供水单位卫生规范》，地表水水源卫生防护必须遵守下列规定：取水点上游1000m至下游100m的水域不得排入工业废水和生活污水。由于造成水库内源污染的底泥中含有与生活污水、工业污水类似的污染物质，因此新立城水库饮用水源地污染防治项目，取水口底泥清理范围确定为取水口1000m半径范围。生态清淤厚度的确定是一非常复杂而目前尚未从机理上完全解决的问题，目前多采用评估法确定。淤泥表层沉积物的清除，考虑到沉积层微地形不均匀影响,参照国内外实施工程，淤泥清理深度以40～50cm为宜。3.3底泥清理与处理方案新立城水库是长春市主要供水水源，并担负着重要的防洪任务，且工程清淤范围大，因此不具备取水口采用围堰方式放空后机械清淤的条件。水下机械清淤方案，施工环节少，技术上可行，根据新立城水库生态清淤环保要求高、规模大、范围广、污染淤泥运送距离长等特点，选择水下机械清淤结合管道输送、陆地固化处理技术较为适宜。3.3.1清淤设备选择环保绞吸式挖泥船是在传统清淤设备的基础上进行改造和升级的挖泥船，其与普通绞吸式挖泥船的主要区别是配置了环保绞刀头。特制的长锥形罩壳式环保绞刀头，四周设有纵向刀片及横向刀片，内部为泥浆腔体，外部加设防护罩壳，壳内壁设有若干固定刀片，绞刀头刀片转动时与之相切，可有效清除杂草。绞刀头绕铰接点可调节转动，以确保不同深度、不同坡面下绞刀始终保