贵阳市建筑设计院有限公司贵州省贵阳市550081
摘要：红枫湖是贵阳市及周边地区最重要的饮用水源地，受流域内居民及工厂的污染，水质不断恶化，仅2004-2007年间就发生了数次水华、蓝藻爆发事件，严重威胁居民饮水安全。近年来，贵州省各有关部门对红枫湖做了大量的工作，包括控制污染物向红枫湖的输入、控制湖体内部污染物负荷等。在此基础上，为了去除沉积在湖中的污染物质，还可在红枫湖范围内开展底泥疏浚，削减底泥中所含的总磷及总氮，进一步改善水质。
关键词：底泥疏浚；含泥水处理；污泥处理
引言
为了进一步去除沉积在湖中的污染物质，改善水质，拟在红枫湖约9.1km2范围内开展底泥疏浚，底泥疏浚量约为307万m3。将为红枫湖削减底泥总磷约2300吨、总氮约4600吨，促进湖泊水质好转。
1确定疏浚区域
据调查结果表明，红枫湖全湖底泥样品的有机碳平均含量为3.2％；总磷平均含量约为0.12％；总氮平均含量为0.31％。即红枫湖治理的核心任务是削减总磷、控制总氮和COD，恢复生态系统。
红枫湖30cm以下底泥中总磷含量普遍低于1500mg/kg，大部分低于1000mg/kg。据此，确定底泥总磷含量1500～2000mg/kg为推荐疏浚区，大于2000mg/kg为重点疏浚区。
通过野外现场考察，综合考虑水下地形、局部水文条件、底泥污染状况、污泥输送距离、堆场地质条件等因素，在污染严重湖区选取9.1km2的范围进行底泥疏浚。
后午湖区是红枫湖底泥污染最严重的区域，而且该区离附近的贵阳市西郊水厂取水口较近，对取水口水质影响较大。该湖区水深相对较浅，大部分湖区为10～15m，湖面开阔，有利于开展底泥疏浚施工。为确保取水口水质安全，疏浚区离取水口设置500m以上的安全距离。
2堆场选择
疏浚工程输出的淤泥需选择合适的堆场进行处置，堆场的选址不仅涉及地质条件、经济排距等技术因素，还必须综合考虑土地占用、对区域景观的影响等因素。对堆场的地基土层和围堰土体阻隔污染物的能力必须进行实验检测，必要时需对堆场进行防渗处理，以避免底泥泥浆中污染物随水分外渗至堆场周围环境中。后午湖区有一个可供直接利用的堆场：清镇电厂粉煤灰场，分为三个人工库区来堆放。由渣浆泵抽出的泥水混合物可选择该场地作为淤泥的堆场，清镇电厂已对该堆场进行了防渗等系列处理。
3疏浚方案
按照控制方法原理的不同，湖泊污染底泥治理技术可分为物理方法、化学方法和生物方法三种。其中，目前在国内外应用最为广泛的底泥污染治理技术——物理方法环保疏浚。
根据红枫湖实际情况，可采用两种方法疏浚：
（1）水深40m以内的地区，采用环保疏浚，采用“绞吸式挖泥船”，在湖区进行污染底泥治理。
（2）水深40m以上的地区，采用普通的疏浚方法——泵吸式疏浚。可采用“潜水泥浆泵”、“潜水抽沙泵”、“多功能潜水泥浆泵”加两艘可移动泵船平行安装，中间设四台吸泥泵。
4疏浚工艺
疏浚：选取环保绞吸式挖泥船用于选取地点的底泥疏浚。
输送：采用浮船（或筏）管道输送。管材采用钢管（D600），加橡胶柔性连接短节。污泥经压力管道输送至岸边调节池（蓄泥池），再由泵抽送至前库。
絮凝沉淀：对原电厂粉煤灰堆场进行改造，利用电厂灰场建立三级沉淀池，延长泥水沉淀时间，其中：
一级沉淀——自然沉淀。调节池污泥经泵提升至前库，根据平流沉淀机理——理想沉淀池理论，污泥经重力脱水进入中库；
二级沉淀——同一级沉淀；
三级沉淀——微波处理后经反应池流入后库。在中库的出口采用“废水微波处理技术”对泥水进行进一步处理后再沉淀。处理后的余水水质可达地表水环境质量标准的III类标准，流经后库的自然草地和湿地后可直接排入红枫湖。
污泥固化：采用离心式脱水机，对污泥进行干化（固化）处理，将含水率降到75%的污泥（泥饼状）运送至指定填埋场，或在后库的一个地点，可以再进行制砖。
5底泥堆放
疏浚工程输出的淤泥需选择合适的堆场进行处置，堆场的选址不仅涉及地质条件、经济排距等技术因素，还必须综合考虑土地占用、对区域景观的影响等因素。对堆场的地基土层和围堰土体阻隔污染物的能力必须进行实验检测，必要时需对堆场进行防渗处理，以避免底泥泥浆中污染物随水分外渗至堆场周围环境中。
在红枫湖后午清镇电厂粉煤灰场有原有的三个人工库分别为前库、中库和后库。由渣浆泵抽出来的淤泥可利用三个库堆放。在原有人工库上有四个坝体分别为一号、二号、三号、四号坝。由于堆放的泥浆余水中含N、P等污染物，所以泥浆堆放在该处必须做好防止污水再倒流入红枫湖的工作。红枫湖百年一遇的最高水位为1240.0m，因此一号坝和二号坝需要加高，防止雨水倒流入湖内再造成污染。
淤泥由泵抽出堆放在前库进行泥水沉淀后，上层泥水由前库流入中库，经过两库的沉淀，泥水基本分离，在三号坝处西侧，上层含泥水（浑浊度在100～500NTU），经抽送加药，再经微波处理泥水后经库内反应池进入后库沉淀，最终经4号坝排除出的是清水。
利用在该堆场来处理疏浚淤泥是经济可行的，一方面淤泥与粉煤灰混合可以制砖可变废为宝，实现经济效益与环保效益的双促进（另作课题研究）；另一方面由于淤泥含有大量有机质和氮、磷成分，可弥补粉煤灰养分不足，日后有助于该库区林草生长，改善环境。
6含泥水的絮凝沉淀设计
絮凝的目的是使水中悬浮微粒集聚变大，或形成絮团，从而加快粒子的聚沉，达到固-液分离的目的，这一现象或操作称作絮凝。
在本堆场，疏浚淤泥的余水，正常情况下需流经约2km长的粉煤灰和湿地才到达出水口。因此需对原堆场的三个人工库进行改造，建立串联的三级沉淀池，延长泥水沉淀的时间。
在三号坝库尾西侧，由于疏浚淤泥余水中仍含有一定量的氮磷等污染物，拟采用“废水微波处理技术”对余水进行进一步处理。利用投加环保型FSA泥沙聚沉剂促进泥水快速分离。FSA泥沙聚沉剂是一种能使大量悬浮淤泥迅速聚集沉降，同时水与淤泥絮凝体自动分离，用以达到降低泥沙含水率，同时保护水体的自然生态环境的聚沉剂。FSA泥沙聚沉剂对高含水淤泥具有聚合絮凝、减阻、结合、助沉性。FSA泥沙聚沉剂无毒、无污染，是典型的环保型聚沉剂。含泥水经微波处理后，再经混凝反应，各项理化指标，可以达到国家地表水环境质量的Ⅲ类标准，其中主要理化指标达到地表水环境质量Ⅰ～Ⅲ类标准。流经后库的自然草地和湿地后可达标直接排入红枫湖。
7污泥进一步脱水及固化设计
在三号坝附近，建污泥脱水机房，从前库和中库中抽泥至脱水机房，利用离心机械脱水，共三台离心脱水机，脱水后干污泥达含水率75%左右，最后将干污泥放入后库指定的地点。
污泥既使经过浓缩调节处理，含水率仍高达97％左右，体积很大，难以消纳处置，必须经过脱水处理，提高泥饼的含固率，以减少污泥堆置的占地面积。
离心脱水机主要由转载和带空心转轴的螺旋输送器组成，污泥由空心转轴送入转筒后，在高速旋转产生的离心力作用下，立即被甩人转毂腔内。污泥颗粒比重较大，因而产生的离心力也较大，被甩贴在转毂内壁上，形成固体层；水密度小，离心力也小，只在固体层内侧产生液体层。固体层的污泥在螺旋输送器的缓慢推动下，被输送到转载的锥端，经转载周围的出口连续排出，液体则由堰四溢流排至转载外，汇集后排出脱水机。
由于离心脱水机处理能力大，脱水后污泥含固率高，管理控制相对简单、对运转人员的素质要求不高等特点，采用卧螺式离心脱水机进行污泥脱水，脱水后干泥堆放在指定地点，可以制砖。
8结束语
底泥疏浚可有效的削减底泥中的总磷、总氮，将有效遏制湖水富营养化趋势，促进湖水水质好转，为最终改善水质、保障人民群众饮水安全。对促进红枫湖生态系统良性循环、保障人民群众身体健康也具有重要意义。
另外，将两种污染物（淤泥与粉煤灰）结合起来变废为宝（砖）非常符合当前循环经济建设和生态环境保护的政策要求，可实现经济效益与环保效益的双促进，也可为喀斯特高原湖泊污染底泥治理提供示范和借鉴，推动环保疏浚产业技术进步。
参考文献：
[1]房玲娣,朱威.太湖污染底泥生态疏浚规划研究[M].南京:河海大学出版社.2011年
[2]吴美平,胡保安.环保疏浚底泥资源化技术研究进展[J].中国港湾建设.2009（1）75-78
[3]林莉,李青云,吴敏.河湖疏浚底泥无害化处理和资源化利用研究进展[J].长江科学院院报.2014（10）80-88