9.1 设计依据
9.1.1 法律法规、标准
(1)《中华人民共和国环境保》 (2)《中华人民共和国环境影响评价法》 (3)《中华人民共和国水污染防治法》 (4)《中华人民共和国水法》
(5)《江河湖泊生态环境保护资金管理办法》(财建[2013]788 号) (6)《污水综合排放标准》(GB 78-1996)
(7)《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别标准》(GB 5085.3-2007) (8)《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002) (9)《地下水质量标准》(GB/T 14848-93) (10)《土工试验方法标准》(GB/T 50123-1999) (11)《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)
(12)《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 118-2002) (13)《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006) (14)《景观娱乐用水水质标准》(GB 12941-91) (15)《农田灌溉水质标准》(GB 5084-2005) (16)《污水综合排放标准》(GB 78-96)
(17)《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007) (18)《疏浚工程质量检验评定标准》(JTJ 324-96) (19)《疏浚工程土石方计量标准》(JTJ/T 321-96)
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(20)《疏浚岩土分类标准》(JTJ/T 320-96) 9.1.2 规范性管理文件
(1)《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2)《疏浚工程施工技术规范》(SL 17-1990) (3)《疏浚工程技术规范》(JTJ 319-99)
(4)《疏浚工程用钢丝或织物增强的橡胶软管和软管组合件规范》(HG/T 2490-2011)
(5)《疏浚用金属或织物增强橡胶软管和软管总成规范》(ISO 28017-2011) (6)《疏浚与吹填工程设计规范》(JTS 181-5-2012) (7)《水运工程测量规范》(JTJ 131-2012) (8)《航道整治工程技术规范》(JTJ 312-2003) (9)《污水再生利用工程设计规范》(GB 50335-2002) (10)《水环境监测规范》(SL 219-2013) (11)《堤防工程设计规范》(GB 50286-2013) (12)《水域纳污能力计算规程》(SL 348-2006) (13)《抓斗挖泥船疏浚监控系统》(GB/T 265-2012) (14)《绞吸/斗轮挖泥船疏浚监控系统》(GB/T 266-2012) (15)《耙吸挖泥船疏浚监控系统》(GB/T 29135-2012)
9.2 内源污染概述设计依据
9.2.1 内源污染控制要求
内源污染主要指的是河道内部沉积的淤泥,淤泥是由于工业废水、生活污水的大量排放,降雨形成的地面冲刷等原因造成的,严重的甚至淤积河道,不仅破坏了水系的生态系统,造成水体恶臭,影响了沿岸居民的生活环境,也削弱了河
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道的过水能力,增加了城市的洪涝灾害风险。对内河进行清淤工程整治,可以有效地改善河道的生态环境,提高河道的行洪能力,对于提高城市的生态环境质量,增强城市的泄洪排涝能力具有显著意义。
底泥是水中各种污染物的源和汇,污染物通过大气沉降、废水排放、雨水淋溶等方式进入湖泊,大部分沉积于底泥中,富集成为水体内源污染物,其中积累的主要污染物有机物、氮磷化合物、重金属等,其含量比背景值高出几个数量级,对生态环境构成了严重威胁。底泥中难降解的有机物除腐殖质和纤维素外,大多是毒性比较大的有机物,沉积于底泥后容易积累,导致长期的毒理效应。难降解有机物中的多环芳烃PAH、多氯有机物、有机氯农药、有机染料等化合物的处理,目前仍然是国际上亟待解决的研究课题。
调查表明,河道底泥污染物的种类而言,主要有以下四方面:(1)重金属:包括Mn、Pb、Cd、Zn等。重金属通过吸附、络合、沉淀等作用而沉积到底泥中,同时与水保持动态平衡。当环境条件发生变化时,重金属极易再次进入水体中,
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成为二次污染源。(2)营养元素:经各种途径进入水体中的N、P等营养元素,相当一部分沉积到底泥中。水生植物的生长会吸附部分营养成分,但大部分仍与水保持动态平衡。当水体污染源得到一定控制后,N、P则可能主要来自底泥的释放,严重时可造成水体富营养化。(3)难降解有机物:聚芳香碳氢化合物(PAH)、聚氯联苯化合物等有机物,由于疏水性强、难降解,在底泥中大量积累。通过生物富集作用,有毒有机物可以在生物体内达到较高的水平,从而产生较强的毒害作用,通过食物链危害到人类。
河底清淤的目的是清除河底受污染的底泥,受污染底泥中含有有机污染物和有毒有害物质,清除了受污染底泥即清除了污染水体的内源,减少了底泥中的污染物向水体中释放。国内外河道、湖泊、水库底泥疏浚技术发展已趋成熟。
福州地势北沿山岭大多是陡立山,自西向东连成一线,依次是新店的湖顶山(601m)、新店与岭头交界的鲤鱼峰(606m)、七星坪(598m)和鼓山的珠顶峰(919m)。新店片区九条河道均源自北峰山区,河道比降较陡,河道顺直,流速较快,尽管大多数河段多年未曾清淤,但相较于福州江北城区下游内河,淤塞情况稍好,河段穿越城郊结合部,周边部分农村、城中村片区存在生活污水及生活垃圾往河中倾倒的现象。
部分河道断面底泥淤积情况如下图所示:
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新店溪部分河段 马沙溪部分河段
夏坊溪部分河段 汤斜溪部分河段 汤斜支流部分河段 园后溪部分河段
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溪部分河段 杨廷溪部分河段
本次内源污染控制主要分为以下三个方面:河道垃圾清理工程、清淤及疏浚工程。本次项目涉及河道垃圾清理工程是指对沿河垃圾进行清理、河道内生物残体及漂浮物进行清理,并消除河道沿线生活垃圾污染;河道疏浚工程是对水体流动性较差、受阻断的河段进行疏通,形成较好的水力条件,增加水体流动性,同时提升河道行洪能力;河道清淤工程是对污染淤泥进行清除,淤泥是河道最大的内源污染源。在河道清淤的同时,同步对沿河垃圾进行清理,在必要的河段进行生态疏浚,从而不仅达到控制内源污染的目的,亦可提升河道水文及人文功能。 9.2.2 内源污染分布总说明
根据调查情况,将该区所有河流划分为清淤段、垃圾清理段、河道疏浚段,如内源治理总图所示。
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放 解 琴亭湖晋安河晋安河图9-1 内源污染分布总图 各河段需要清淤或疏浚的长度如下表所示。 表9-1 各河段清淤疏浚量
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 河道名称 新店溪 马沙溪 厦坊溪 溪 汤斜溪 汤斜溪支流 崇福寺溪 园后溪 杨廷溪 总计 全长 (m) 清淤长度 (m) 1395 6 1137 3404 1485 321 2023 10412 砂石、垃圾清理 长度(m) 607 1420 3150 1501 815 572 1285 660 540 10549 备注 2414 2268 4287 4905 2361 1171 1285 656 25 22172 7
9.2.3 河道底泥的检测与分析 9.2.4 淤泥勘查及特征概述
底泥勘测与污染状况调查的主要内容:对工程区底泥进行物理、化学指标分析,查明工程区内底质土层性质。物理指标包括:底泥常规的物理力学性质;化学指标包括:底泥物理状态、营养盐、含水率,TN,TP,铜、锌、镍、铬等重金属及有机类污染物的含量及分布规律等,以了解工程区底质的污染程度和污染底泥的分布情况,为工程区污染底泥清淤范围、清淤深度、以及清淤量等的确定提供基础资料。
底泥层次划分及特征描述:底泥从垂直方向根据污染程度一般分为污染底泥层(A)、污染过渡层(B)和正常湖泥层(C)。污染底泥层(A 层):污染最为严重的一层。一般情况下,在有机质及营养盐严重污染地区,该层颜色为黑色至深黑色,其上部为稀浆状,下部呈流塑状,有臭味。 9.2.5 采样设备
目前污染底泥的采样方式一般分为人力与机械二种。对于工程区底泥物理力学指标测定所需样品的采集主要采用机械采样方式,采样设备包括工程钻机及污染底泥快速取土装置。对于工程区底泥物理化学指标测定所需样品的采集,在风浪较小,环境条件较好,而且水深浅、污染底泥厚度较薄的湖泊河流可采用人力方式采样,由采样人使用安装在连接杆上的采样器进行采样。人力方式底泥采样器主要有抓斗和柱状采样器两种。抓斗取样深度一般为表层10cm,主要用于清淤工程区重点疏浚区域确定;柱状采样器可以采集不同深度底泥样品,主要用于底泥垂直污染特征研究,确定工程区污染底泥的疏挖深度。
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9.2.6 采样点布置与检测方法
清淤后淤泥的处理方式要求了解河道底泥的分部特征,生态疏浚与传统意义上的工程疏浚有着明显的区别,它是在河道水生态系统中底泥受到污染的背景下,运用发展生态理论实施的生态修复工程,其本质是以工程、环境、生态相结合来解决城市河道水体的可持续发展或称河道 “生态位”的修复。在污染底泥沉积层,采用工程措施,通过底泥的疏挖最大可能地将储积在该层中的污染营养物质移出水体以外,清除污染水体的内源,减少底泥污染物向水体的释放,改善水生态循环,遏制河道稳定性的退化,并为水生生态系统的恢复创造条件。该技术在实施中必须注重生物多样性和物种的保护,以不破坏水生生物自我修复繁衍为前提,同时又为生物技术介入创造有利条件。
沿河道从上游到下游,每隔1000米左右钻探一个孔取泥样,进行分析。
解 放 琴亭湖晋图9-2 底泥采样点分布图 底泥勘测可测定的物理力学指标、测定方法和使用设备详见下表。根据情况选择相应的检测项目。 安河 9
表9-2
序号 试验 名称 含水量试验 底泥勘测物理力学指标试验方法及设备表1
现场 试验 室内 试验 主要仪器设备 电热烘箱(控制温度 为 105~110℃)、电子 天平(最小 0.01g) 环刀、电子天平(最 小 0.01g) 采用标准 《土工试验方法标准》(GB/T 50123-1999) 《土工试验方法标准》(GB/T 50123-1999) 《土工试验方法标准》(GB/T 50123-1999) 1 烘干法 2 重度 试验 灌水法(用于原状砂砾质) 环刀法(用于粘性土) 根据颗粒大小采用比重瓶法、浮秤法、虹吸筒法。 筛析法(粒径≤60mm)比重计法(粒径<0.075mm) 液限(76g液限仪)塑限 3 比重 实验 不适宜 比重瓶、恒温水槽(±1℃) 、砂浴电炉等 4 颗粒分析实验 目测度量法(用于碎石 土) 不适宜 分析筛、电子天平 (最小 0.01g) 、比重计等 液、塑限联合测定仪、 《土工试验方法标准》(GB/T 50123-1999) 《土工试验方法标准》 5 界限含 表9-3 底泥检测指标试验方法及设备表2
类型 类别 测定项目 水温 溶解氧(DO) pH 透明度 氧化还原电位(ORP) 叶绿素 a(Chla) 营养 成分 TN TP 测定方法 温度计法或颠倒温度计测定法 便携式溶解氧仪法 便携式 pH 计法 塞氏盘法 铂电极法 分光光度法 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法 钼酸铵分光光度法 依 据 标 准 GB13195-91 《水和废水监测分析方法》 《水和废水监测分析方法》 《水和废水监测分析方法》 《水和废水监测分析方法》 《水和废水监测分析方法》 GB114-19 GB113-19 上 覆 水 物理 性状 10
类型 类别 测定项目 氨氮(NH4+-N) 总有机碳(TOC) 测定方法 纳氏试剂分光光度法 非分散红外吸收法 便携式 pH 计法 便携式 ORP 计法 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法 钼酸铵分光光度法 非分散红外吸收法 纳氏试剂分光光度法 KCl 提取-纳氏试剂分光光度法 烘干法 筛分析法与消光法 油浴外加热-重铬酸钾容量法 SMT 总磷测定法 半微量开氏法 -盐酸消解,原子荧光法 王水消解,原子荧光法 -高氯酸消解,火焰原子吸收分光光度法 -高氯酸消解,火焰原子吸收分光光度法 盐酸--氢氟酸-高氯酸消解,火焰原子吸 收分光光度法 -高氯酸消解,火焰原子吸收法 -高氯酸消解,无火焰原子吸收分光光度 法 依 据 标 准 HT535-2009 GB 13193-91 《水和废水监测分析方法》 《水和废水监测分析方法》 GB114-19 GB113-19 GB13193-91 HT535-2009 《沉积物质量调查评估手册》 SL42-92 《土壤元素的近代分析方法》 GB7173-1987 GB17378.5-2007 GB17378.5-2007 物理 性状 间 隙 水 pH ORP TN 营养 成分 TP TOC 氨氮即测 物理 性状 含水率 粒径 有机质 TP TN Hg As 营养 成分 柱 状 沉 积 物 重金属 Pb GB17378.5-2007 Cu GB17378.5-2007 Ni GB17378.5-2007 Zn GB17378.5-2007 Cr GB/T17137-1997 11
类型 类别 测定项目 Cd 有机磷农药 测定方法 -高氯酸消解,火焰原子吸收分光光度法 气相色谱法 气相色谱法 气相色谱-质谱法 气相色谱-质谱法 依 据 标 准 GB17378.5-2007 GB/T14552-2003 GB/T14550-2003 《水和废水监测分析方法》 《水和废水监测分析方法》 有毒有害有机物 有机氯农药 PAHs PCBs 清淤后淤泥的处理方式要求了解河道底泥的分部特征,生态疏浚与传统意义上的工程疏浚有着明显的区别,它是在河道水生态系统中底泥受到污染的背景下,运用发展生态理论实施的生态修复工程,其本质是以工程、环境、生态相结合来解决城市河道水体的可持续发展或称河道 “生态位”的修复。在污染底泥沉积层,采用工程措施,通过底泥的疏挖最大可能地将储积在该层中的污染营养物质移出水体以外,清除污染水体的内源,减少底泥污染物向水体的释放,改善水生态循环,遏制河道稳定性的退化,并为水生生态系统的恢复创造条件。该技术在实施中必须注重生物多样性和物种的保护,以不破坏水生生物自我修复繁衍为前提,同时又为生物技术介入创造有利条件。 9.2.7 淤泥性质分析
对布置的23样点进行淤泥的检测分析,分析指标包括:含水率、pH、有机质、铜、锌、铅、铬、镉、镍、砷、汞等指标,结果如下表所示。 表9-4 淤泥监测分析表
检测 含水指标 率 单位 1# 2# % 86.8 58.1 pH 无量纲 7.31 7.02 有机质 g/kg 121 81 铜 mg/kg 59.8 46.7 锌 mg/kg 717 411 铅 mg/kg 未检出 未检出 铬 mg/kg 66.2 50.8 镉 mg/kg 未检出 未检出 镍 mg/kg 14.0 8.1 砷 mg/kg 11.1 8.4 汞 mg/kg 0.056 0.046 12
检测 含水指标 率 单位 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# 10# 11# 12# 13# 14# 15# 16# 17# 18# 19# 20# % 79.1 29.2 52.2 26.8 74.8 90.3 80.6 73.8 .4 82.4 80.4 84.6 88.4 86.4 86.7 82.7 82.7 80.7 pH 无量纲 7.28 7.09 7.01 7.04 7.16 6.96 7.13 7.16 7.09 7.09 7.06 7.05 7.04 7.00 6.84 6.91 7.00 6.96 有机质 g/kg 165 52 128 132 74 101 139 166 158 92 103 71 193 83 96 128 166 铜 mg/kg 55.4 18.3 19.9 10.6 25.1 29.5 27.5 58.8 42.6 45.1 22.2 36.2 36.5 29 28.1 29.2 21.7 29.5 锌 mg/kg 610 84 56 54 219 519 123 44 136 223 408 166 312 84 74 100 70 450 铅 mg/kg 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 铬 mg/kg 57.6 33.9 32.4 30.3 56.1 40.1 58.3 72.9 28.1 38.7 74.3 56.7 51.5 37.6 59.8 32.8 28.9 31.1 镉 mg/kg 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 镍 mg/kg 7.2 10.4 3.4 4.0 6.0 9.3 6.9 8.6 10.7 7.5 6.7 11.7 10.0 7.2 9.7 8.9 9.4 8.8 砷 mg/kg 9.9 6.4 5.1 5.2 3.7 11.3 7.3 9.8 6.7 6.2 6.0 5.2 6.3 8.8 5.8 42.0 10.3 6.6 汞 mg/kg 0.052 0.041 0.036 0.034 0.042 0.034 0.042 0.057 0.027 0.042 0.041 0.045 0.021 0.066 0.062 0.037 0.034 0.035 13
检测 含水指标 率 单位 21# 22# 23# % 80.7 80.7 80.7 pH 无量纲 6.96 6.96 6.96 有机质 g/kg 166 166 166 铜 mg/kg 29.5 29.5 29.5 锌 mg/kg 450 450 450 铅 mg/kg 未检出 未检出 未检出 铬 mg/kg 31.1 31.1 31.1 镉 mg/kg 未检出 未检出 未检出 镍 mg/kg 8.8 8.8 8.8 砷 mg/kg 6.6 6.6 6.6 汞 mg/kg 0.035 0.035 0.035 参照《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质(GB/T 23486-2009)》,及《城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质(GB/T 25031-2010)》相关指标,其中重金属等指标均满足相关回用的要求,表明该区域河道底泥经后续脱水等工艺处理后可用于园林绿化用途或制砖。
9.3 清淤工程量
9.3.1 设计原则
根据整个河道的走势,确保河流通畅,允许存在深潭浅滩,局部河段纵坡可以平缓或水平;保留河道的现状流势,避免大量开挖、回填;对于有防洪排涝达标要求的河段,可根据两岸地面高程及防洪排涝要求合理确定防洪排涝水位线,根据防洪排涝流量相应确定河道清淤疏浚的纵、横断面;对于未污染的泥土充分进行利用,回填基坑或两边河岸,对于污染严重的底泥进行安全处理,避免污染物对环境的再污染。 9.3.2 设计思路
各河道规划布置控制尺寸详见总体布置。河道清淤疏浚工程结合现有河势按设计断面尺寸进行,有宽有窄,清淤疏浚后断面尺寸原则要求不小于规划设计布置控制尺寸。
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1、清淤深度确定:清淤深度按照以下两个参数进行确定:①规划河底标高h1,②经结构专业复算不造成驳岸坍塌的最大清淤深度h2。
原则上按照规划河底标高进行清淤,但是在清淤过程中,如果按照规划河底标高进行清淤会造成驳岸坍塌,则按照不造成驳岸坍塌的最大清淤深度确定,即清游标高=max (h1,h2)。
在清淤过程中,不管按照规划标高进行清淤,还是按照不造成驳岸坍塌的最大清淤深度进行清淤,都有可能不能完全地消除内源污染,在实际操作过程中,内源污染按照工程最大可实施条件进行削减,剩余不能削减的内源污染通过提升河道自净能力进行稳定化处理或削减后用砂石回填至规划标高。
2、清淤思路:对可行船的河道拟采用挖泥船进行清淤,淤泥通过船外运至弃土点;对无法行船的河道进行分段围堰形式,排除河水后进行人工水力冲刷清淤或机械清淤,淤泥通过运输车辆外运至弃土点。弃土点应在初步设计前与当地协商确定。
3、清淤流程:清淤前河床断面测量→选定清淤方式→清除淤泥→土方外运→清淤后河床断面测量→核定工程量
4、冲淤、沉淀或脱水、外运:
①河水排干后使用高压水冲刷河底淤泥,经高压水搅拌均匀的淤泥用泥浆泵抽吸至沉淀池。
②若遇到河道内块状沉渣,则采用挖掘机清挖和人工铲的方式将其集中外运。 ③施工段内淤泥抽送至沉淀池后,需充分沉淀后再装车以减少淤泥含水量,根据具体淤泥的量和河道清淤确定是否需要机械脱水。
④淤泥外运时,拆除部分现状驳岸和栏杆,清淤完毕后按原状恢复。 ⑤采用泥浆车将浮泥运至指定地点按规定弃置或综合利用。
5、暗涵清淤步骤:现场勘察及钻探→增设工作井→排气通风→井室清捞→下游抽水降水→围堰施工→暗涵清淤。
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9.3.3 河道断面勘测
为了解该流域现状过水断面排涝能力,并掌握河道底泥淤积情况,通过测量比对现状河道断面标高与规划河底标高,从而计算出清淤体积,通过比对现状河道宽度与规划河宽,从而确定出河道修整的程度。
本次断面纵横比例都为1∶100,断面测图用GPS-RTK、结合全站仪采集距离及高程数据,断面内业用CASS7.1绘制。外业设站时,仪器对中误差不大于5mm,测量方向为垂直于河道的直线,范围为河道及两侧各20m,断面之间的间隔为100~200米左右,在有拐弯的地方适当加密。测量断面位置详见下图,测量数据详见清淤量计算的相关表格。
图9-3 断面测量位置示意图
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9.3.4 清淤深度的确定
清淤深度按照以下两个参数进行确定: (1) 规划河底标高h1
根据《福州市城区排涝规划(江北城区)》,新店溪、马沙溪、夏坊溪、杨廷溪、溪规划河底标高已列出,如下表所示。 表9-5 规划河底标高
序号 1 2 3 5 4 河道名称 新店溪 马沙溪 厦坊溪 杨廷溪 溪 河宽(m) 15 8~12 5~13 15 7 规划标高(m) 4.0~31.1 4.4~19.9 4.9~18.6 10.1~24.6 4.2~32.1 (2)结合实际查勘的淤泥深度,并经结构专业复算不造成驳岸坍塌的清淤深度h2。
原则上按照规划河底标高进行清淤,但是在清淤过程中,如果按照规划河底标高进行清淤会造成驳岸坍塌,则按照不造成驳岸坍塌的最大清淤深度确定。
在清淤过程中,不管按照规划标高进行清淤,还是按照不造成驳岸坍塌的最大清淤深度进行清淤,都有可能不能完全地消除内源污染,在实际操作过程中,内源污染按照工程最大可实施条件进行削减,剩余不能削减的内源污染通过提升河道自净能力进行稳定化处理。 9.3.5 清淤工程量
根据测量的断面数据,分段计算该片区各河道的清淤量,并进行汇总,如下表所示。
表9-6 总工程量统计
序号 1 2 3 4 5 河道名称 新店溪 马沙溪 厦坊溪 溪 汤斜溪 清淤疏浚长度(m) 2002 2066 4287 4905 2300 清淤量(m3) 22032 10097 17118 40743 15260 17
序号 6 7 8 9 河道名称 汤斜溪支流 崇福寺溪 园后溪 杨廷溪 总计 清淤疏浚长度(m) 3 1285 660 2563 20961 清淤量(m3) 3162 5397 1574 76 123073 其中淤泥按75837 m3计,堵塞砂石、固体垃圾等按47236m3计 9.3.5.1 新店溪清淤量
表9-7 新店溪清淤量
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 桩号 XDX 0+000 XDX 0+041 XDX 0+281 XDX 0+488 XDX 0+614 XDX 0+700 XDX 0+823 XDX 0+940 XDX 0+949 XDX 1+020 XDX 1+030 XDX 1+169 XDX 1+395 XDX 1+407 XDX 1+463 XDX 1+478 XDX 1+725 XDX 1+736 XDX 2+002 合计 淤泥面标高 清淤长度 平均河底宽 断面清淤面积 清淤工程量 (m) 4.8 4.8 7.1 8.5 9.7 10.1 11 11.6 12.2 12.2 13 14.3 16.2 16.9 17.3 17.6 19.4 21.8 25.1 — (m) 0.0 41 240 207 126 86 123 117 9 71 10 139 226 12 56 15 247 11 266 2002 (m) 18 18.1 18.2 18.6 18.5 18.4 18.5 18.7 17.8 17.9 18 18 18.6 18.2 18.7 18.5 18.8 18.2 18.3 — (m2) 9.00 9.05 9.1 9.3 9.25 9.2 9.25 9.35 8.9 8.95 9 9 9.3 9.1 9.35 9.25 9.4 9.1 9.15 — (m3) 444 2614 2285 1402 952 1362 1306 99 760 108 1501 2481 132 620 167 2763 122 2913 22032 9.3.5.2 表9-8
马沙溪清淤量
马沙溪清淤量
18
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 桩号 MSX 0+000 MSX 0+196 MSX 0+206 MSX 0+492 MSX 0+6 MSX 0+762 MSX 0+6 MSX 1+173 MSX 1+590 MSX 1+777 MSX 1+996 MSX 2+004 MSX 2+058 MSX 2+066 合计 淤泥面标高 (m) 0 4.9 5.6 7.8 8.2 8.8 9.7 12.3 18.1 20.1 25.7 27.6 27.5 29.9 — 清淤长度 (m) 0 196 10 286 154 116 134 277 417 187 219 8 54 8 2066 平均河底宽 (m) 9.2 9.62 9.4 9.4 9.1 7 7.3 8 7.1 8 7.2 7.8 7.3 8.1 — 断面清淤面积 (m2) 4.6 4.81 4.7 4.7 4.5 3.5 3.65 4 3.6 4 3.6 3.9 3.65 4.05 — 清淤工程量 (m3) 1107 57 1613 855 560 575 1271 14 849 999 36 245 37 10097 9.3.5.3 夏坊溪清淤量
表9-9 夏坊溪清淤量
19
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 桩号 SFX 0+004 SFX 0+235 SFX 0+238 SFX 0+518 SFX 0+2 SFX 1+137 SFX 1+261 SFX 1+517 SFX 1+786 SFX 1+927 SFX 2+106 SFX 2+262 SFX 2+526 SFX2+5 SFX2+625 SFX2+916 SFX2+937 SFX3+204 SFX3+571 SFX4+195 SFX4+287 合计 淤泥面标高 (m) 4.7 5 6 6.6 7.4 8.3 8.6 10.6 12.3 14.1 15.7 18 22.1 23.1 24.1 25.1 26.1 27.1 28.1 29.1 30.1 — 清淤长度 (m) 0.0 230.6 3.4 279.6 374.9 244.6 124.2 255.8 269.2 140.9 179.2 155.8 263.9 38.4 60.3 291.2 21 267 367 624 92 4287 平均河底宽 (m) 9.0 9 8 8 9 9.0 10.2 12 11 12 10 10 9.4 4 3 3 4 2.5 1.4 1.3 1.3 — 断面清淤面积 (m2) 4.5 4.5 4 4 4.5 4.5 5.1 6 5.5 6 5 5 4.7 2 1.5 1.5 2 1.25 0.7 0.65 0.65 — 清淤工程量 (m3) 1245 17 1342 1912 1319 715 1704 1858 972 1183 935 1539 155 127 524 44 521 429 505 72 17118 20
9.3.5.4 溪清淤量
表9-10 溪清淤量
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 桩号 JFX0+002 JFX0+208 JFX0+506 JFX1+070 JFX1+504 JFX1+875 JFX2+027 JFX2+368 JFX2+584 JFX2+717 JFX2+725 JFX2+996 JFX3+404 JFX3+860 JFX3+951 JFX4+063 JFX4+140 淤泥面标高 (m) 4.9 5.5 5.9 6.9 8.9 11.5 12.2 14.5 16.8 18.5 19.4 23.5 28.6 36.58 37.75 39.5 41.41 清淤长度 (m) 0.0 206.3 297.8 5.1 434.3 370.8 152.0 340.6 216.2 133.5 8.2 270.4 408.5 455.8 91 112 77 平均河底宽 (m) 14.1 13.90 15.1 17.4 16 10 11 12 16 20 19 19 19 10 9 10 9 断面清淤面积 (m2) 7.03 6.95 7.55 8.7 8 5 5.5 6 8 10 9.5 9.5 9.5 5 4.5 5 4.5 清淤工程量 (m3) 1730 2591 5500 4352 22 958 2350 1816 1441 96 3082 4657 3965 519 638 439 21
序号 18 19 20 21 22 23 26 桩号 JFX4+246 JFX4+352 JFX4+530 JFX4+537 JFX4+662 JFX4+905 合计 淤泥面标高 (m) 42.91 45.58 48.91 49.91 52.43 61.11 — 清淤长度 (m) 106 106 178 7 125 243 4905 平均河底宽 (m) 8 7 9 9 10 5 — 断面清淤面积 (m2) 4 3.5 4.5 4.5 5 2.5 — 清淤工程量 (m3) 541 477 854 38 713 1094 40743 9.3.5.5 汤斜溪清淤量
表9-11 汤斜溪清淤量
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 桩号 TXX0+104 TXX0+200 TXX0+516 TXX0+684 TXX0+811 TXX0+927 TXX0+971 TXX1+131 TXX1+16淤泥面标高 (m) 13.62 13.11 15.93 17.21 18.6 19.9 20.61 22.83 23.24 清淤长度 (m) 0.0 95.97 315. 168.65 126.44 116.72 43.7 159.55 35.86 平均河底宽 (m) 14.1 13.9 15.1 17.4 16 10 11 12 16 断面清淤面积 (m2) 7.025 6.95 7.55 8.7 8 5 5.5 6 8 清淤工程量 (m3) 805 2746 14 1267 910 275 1101 301 22
序号 桩号 6 淤泥面标高 (m) 清淤长度 (m) 平均河底宽 (m) 断面清淤面积 (m2) 清淤工程量 (m3) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 16 TXX1+485 TXX1+510 TXX1+603 TXX1+670 TXX1+694 TXX1+765 TXX1+900 TXX2+100 TXX2+300 合计 29.51 29.99 31.54 31.98 34.5 35.88 39.3 54.68 60.73 — 319.05 24.99 92.28 67.53 23.4 71.34 134.97 200 200 2300 20.4 19 19 19 10 9 15 13 13 — 10.2 9.5 9.5 9.5 5 4.5 7.5 6.5 6.5 — 3483 295 1052 770 204 407 972 1680 1560 15260 9.3.5.6 汤斜支流清淤量
表9-12 汤斜支流清淤量
序号 1 2 3 4 5 桩号 TXXZL0+004 TXXZL0+065 TXXZL0+130 TXXZL0+166 TXXZL0+198 淤泥面标高 (m) 20.68 24.76 23.67 24.44 24.99 清淤长度 (m) 0.0 60.44 65.84 35.57 32.2 平均河底宽 (m) 4.5 4.50 5.7 5.8 6 断面清淤面积 (m2) 2.25 2.3 2.85 2.9 3 清淤工程量 (m3) 163 201 123 114 23
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 TXXZL0+239 TXXZL0+283 TXXZL0+287 TXXZL0+321 TXXZL0+376 TXXZL0+459 TXXZL0+496 TXXZL0+566 TXXZL0+623 TXXZL0+750 TXXZL0+7 TXXZL0+867 TXXZL0+3 合计 25.32 26.27 26.61 27.46 28.43 30.99 32.43 33.74 35.25 39.09 41.25 42.58 46 — 40.34 44.12 4.83 33. 54.59 83.54 36.74 69.55 57.19 127.27 38.77 78.23 25.78 3 5.5 6.2 6 6.3 6.1 6.21 6.2 6.3 6.3 6.4 6 6 5.3 — 2.75 3.1 3 3.15 3.05 3.11 3.1 3.15 3.15 3.2 3 3 2.65 — 139 155 18 125 203 309 137 261 216 485 144 282 87 3162 9.3.5.7 崇福寺清淤量
表9-13 崇福寺溪清淤量
序号 1 2 3 桩号 CFSX0+010 CFSX0+103 CFSX0+144 淤泥面标高 (m) 33.49 36.15 37.13 清淤长度 (m) 0.0 93.57 41.13 平均河底宽 (m) 7.0 7.00 7 断面清淤面积 (m2) 3.50 3.50 3.5 清淤工程量 (m3) 393 173 24
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 CFSX0+230 CFSX0+282 CFSX0+339 CFSX0+503 CFSX0+617 CFSX0+656 CFSX0+700 CFSX0+708 CFSX0+847 CFSX0+916 CFSX0+954 CFSX1+043 CFSX1+173 CFSX1+208 CFSX1+253 CFSX1+285 合计 40.39 42.98 44.26 51.86 56.46 58.84 61.6 62.39 69.15 71.44 74.16 78.72 .39 92.88 96.87 103.51 — 86 51.6 57.04 163.68 114.18 38.93 44.05 7.7 138.97 69.16 38.25 88.69 130.18 35.03 45.09 32.1 1285 7.2 7 7 7.2 7.3 7.5 7.3 7.2 7.3 7.5 7.5 6.6 6.3 6.5 6.8 7 — 3.6 3.5 3.5 3.6 3.65 3.75 3.65 3.6 3.6 3.75 3.75 3.3 3.15 3.25 3.4 3.5 — 366 220 240 697 497 173 196 33 604 307 172 375 504 135 180 133 5397 9.3.5.8 园后溪清淤量
表9-14 园后溪清淤量
25
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 桩号 YHX0+000 YHX0+023 YHX0+145 YHX0+263 YHX0+335 YHX0+387 YHX0+434 YHX0+582 YHX0+660 合计 淤泥面标高 (m) 42.58 43.49 49.14 52.41 56.08 58.24 61.21 71.97 81.03 — 清淤长度 (m) 0.0 22.63 122.49 117.62 72.23 52.36 46.45 147.75 78. 660.42 平均河底宽 (m) 4.1 4.0 3.7 3.6 4 4.2 4.3 4.1 4 — 断面清淤面积 (m2) 2.05 2.00 1.87 1.8 2 2.1 2.15 2.05 2 — 清淤工程量 (m3) 55 284 259 165 129 118 372 192 1574 9.3.5.9 杨廷溪清淤量
表9-15 杨廷溪清淤量
序号 1 2 3 4 5 桩号 YTX0+001 YTX0+107 YTX0+151 YTX0+574 YTX0+632 淤泥面标高 (m) 8.87 9.91 10.41 15.07 16.15 清淤长度 (m) 0.0 106 44 423 58 平均河底宽 (m) 5.0 5.00 5 4.8 4.7 断面清淤面积 (m2) 2.50 2.50 2.5 2.4 2.35 清淤工程量 (m3) 318 132 1244 165 26
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 YTX0+874 YTX1+007 YTX1+196 YTX1+406 YTX1+476 YTX1+658 YTX1+755 YTX1+832 YTX1+8 YTX1+910 YTX2+023 YTX2+062 YTX2+078 YTX2+353 YTX2+531 YTX2+563 合计 18.34 19.27 20.1 21.81 23.09 25.24 26.01 26.96 27.25 27.96 29.23 29.55 31.14 35.21 38.67 39.4 — 242 133 1 210 70 182 97 77 32 46 113 39 16 275 178 32 2563 4.8 5.1 5 5.2 5.3 5.1 5 4.8 4.7 4.8 4.9 5.2 5.4 5.1 5 5 — 2.4 2.55 2.5 2.6 2.65 2.55 2.5 2.4 2.35 2.4 2.45 2.6 2.7 2.5 2.5 2.5 — 690 395 573 3 221 568 294 226 91 131 329 118 51 866 539 96 76 9.4 清淤技术的选择
9.4.1 总体要求
污染底泥的环保清除应坚持局部重点区域重点疏浚的思想;以污染底泥有效
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去除和水质改善为工程直接目的,以清淤后促进生态修复为间接目的。在设计清淤方案时,应当同时考虑与其它相关工程措施的协调与配合,综合设计,分步实施。清淤与安全处理处置并重,避免重疏挖、轻处理处置。同时,综合考虑工程效益与投资。
清淤工程设计路线:
1. 河道资料调研:包括河底规划高程、规划水位线、规划河宽等。 2. 河道现状调查:包括现状河底高程、现状河道驳岸结构、现状河岸宽度等。
3. 河道底泥采样分析:需对河道底泥进行采样分析,分析项目包括含水率、有机质,TN、T,P铜、锌、镍、铬等重金属。
4. 确定清淤方案:底泥类型,清淤范围确定,清淤深度确定 5. 脱水场地选择与设计:沿河每1-2km需要一处淤泥脱水场地。 6. 脱水场地的余水处理。 7. 清淤二次污染防治方案。
8. 淤泥最终去向确定:主要以弃土和资源化回用为主。 9.4.2 清淤重难点分析
9.4.2.1 清淤量大、工期短
本项目总清淤液下方量约为7.58万立方米,含水率约为85%;水力冲刷后需要脱水的底泥总量约为38万立方米,含水率约为97%,;脱水后,需要处置的底泥约为5.3万立方米,含水率约为80%。本项目的建设期仅为两年,内源治理工程是消除河道黑臭的最有效手段,应安排在第一年实施,根据福州市的气象情况和市内排水情况,应在汛期前(即2017年7月)完成清淤工程较为妥当。所以整个项目的内源治理工程量大、工期短。
根据项目特点,本次清淤方案共设计8个脱水点,12套脱水设备,在必要的
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时候可以同步运行,以满足内源治理工程量大、工期短的要求。此外针对脱水前底泥量大、内河两岸道路狭窄或无道路的情况,本次清淤泥浆以管道输送为主,必要时配合加压泵使用。
9.4.2.2
二次污染防治
(1)臭气控制
原则上在脱水点的选择要求远离居民区,必要时需从输送和堆置两个环节进行控制。在疏浚底泥输送过程中,全程封闭,采用压力管道密闭输送,同时,可考虑在管道中投加强氧化剂,在密闭管道系统中 进行混合反应,将还原态臭味物质氧化去除,达到完全或者部分消除 臭味的效果。另外,在临时脱水场地构建时,可以考虑多组并行,尽量减少底泥与外界大气环境的接触面积和接触时间。在其中一格或者数格底泥堆置工作完成后,尽可能快地在堆置底泥顶部种植当地草本植物,减少底泥中残余的挥发性臭味外泄。
(2)余水控制
污染底泥在淋溶及浸出条件下,其所含的重金属和N、P及有机污染物等可能扩散转移到环境中,必须予以妥善处置。包括泥浆脱水后大量的余水外排,余水外排及余水处理是防止二次污染的重要环节,泥浆余水是否需要特殊处置及怎样处置,取决于余水中污染物的组分及含量、接纳余水水体的性质、功能及技术经济综合分析结果。
本项目所有脱水点均设置尾水澄清处理池,离心脱水系统排出尾水进入三级沉降池内进行沉降分层,上部清液直接排放入河道,底部沉淀物定期泵入调配池内进行第二次分离处理。 9.4.3 常规清淤方式
1、干式清淤
干式施工法将河道进行分段并修筑围堰,之后利用水泵将围堰范围内的河泊积水排干,将水排干之后再进行清淤施工,清淤常根据施工现场场地条件采用长
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臂式挖掘机开挖或人工开挖的方式沿河道两岸进行清淤。干式清淤法的优点是清淤彻底,易于控制清淤深度,污泥浓度高,运输成本低,因而工程成本相对较低。缺点是,由于需要围堰排水,对两岸护坡安全有一定的影响,另外施工也会对两岸已建工程设施造成严重的损坏,对周边环境造成二次污染。同时,施工也需要对河道进行局部断流,因此,不适合雨季施工,也不适合不宜断流的河道施工。由此可见,干式清淤法较为适合两岸具有一定空间且便于断流施工的小型河道清淤。
2、半干式清淤
与干式清淤法类似,半干式清淤法也需要将河道进行分段并修筑围堰,区别在半干式清淤法不需要将河道积水完全排干,而是排至足够搅拌深度即可。施工方式采用高压水对河底淤泥进行冲刷破坏,再采用泥浆泵将泥浆抽吸排至淤泥集中处理区。对于河底无法冲刷破坏的渣土可采用人工清理或长臂式挖掘机开挖的方式,吊运至运渣车外运处理。半干式清淤的优点在于清淤彻底,操作简便,便于穿过桥梁和其他河道障碍物,使用管道输送泥浆也可避免运输途中的二次污染,减少对河道两侧居民的干扰。缺点是高压水、泥浆泵、加压泵等设备耗电量大,人工费用高。同时,施工也需要对河道进行局部断流,因此,不适合雨季施工,也不适合不宜断流的河道施工。由此可见,半干式清淤法较为适合便于断流施工的小型河道清淤,对于两岸的操作空间也有一定要求。
3、湿式机械清淤
湿式机械清淤法无需进行围堰排水,在带水环境下采用挖泥机械进行清淤施工。根据工作装置、底盘和结构形式的不同,可将典型的小型湿式机械分为下图中几类。
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图9-4 清淤机械分类
(1) 两栖反铲式清淤机
两栖反铲式清淤机具有陆用挖掘和水上挖掘双重功能,该清淤机利用平底船作为机体,用于水上工作时,采用浮箱增人浮力用于承重,装有4支由液压油缸控制的带有沼泽轮的支腿用于水下挖掘定位,同时自备螺旋桨用于移动。采用反铲式挖掘的方法对淤泥进行挖掘,挖掘出的淤泥通过泥驳外运。两栖式反铲式清淤机的优点是:操作灵便,机动性强,能自行出入水域,具有自航能力,可用于清除硬质河底障碍物。它的缺点是:不连续工作,清淤效率低,对流态淤泥的淸理效果也较差,在施工过程中容易产生底泥扩散的现象。 表9-16 两栖式清淤机
最大挖深 最大挖掘半径 挖掘参数 水下3m 7m 30-40m3/h 3.4m 1m 生产率 最小航行水宽 最小航行水深
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图9-5 两栖反铲式清淤机
(2) 小型链斗式清淤船
链斗式挖泥船是利用一连串带有挖斗的斗链,借上导轮的带动,在斗桥上连续转动,使泥斗在水下挖泥并提升至水面以上,同进收放前、后、左、右所抛的锚缆,使船体前移或左右摆动来进行挖泥工作。挖取的泥土,提升至斗塔顶部,倒入泥阱,经溜泥槽卸入停靠在挖泥船旁的泥驳,然后用拖轮将泥驳拖至卸泥地区卸掉。链斗式挖泥船优点是对土质的适应能力较强,可挖除岩石以外的各种泥土,且挖掘能力强,挖槽截面规则,误差极小,泥浆含水量较少。缺点是排泥设备较多,运泥方式工序繁杂,并且功率消耗大,工作噪音大,使用成本偏高,在施工过程中容易产生底泥扩散的现象。较为适宜长距离输送泥土或河面较宽阔的工程。
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图9-6 链斗式清淤船
(3) 小型绞吸式清淤机
绞吸挖泥船是近年来用于河底清淤最常见、使用最广泛的挖泥船,它采用水上抛锚作业的方式,利用铰刀旋转、切削底泥,在河底土质为硬质土层时也可选用斗轮进行挖泥,形成的泥水混合液通过吸泥泵将泥浆吸入排泥管,再通过管道输送到排泥点。它的优点是可以将挖掘、输送、排出和处理泥浆等疏浚工序一次性完成,连续作业、生产效率高、成本低,并且绞吸式挖泥船挖掘工作面平整,开挖边坡深度易控制,施工质量好。缺点是排出泥浆需铺设管道,对河道通航具有一定的影响;并且,自航能力差,挖掘深度有限,对水流和波浪较为敏感,在施工过程中产生底泥扩散的现象需要通过设置保护罩进行控制绞吸式挖泥船较适宜挖掘非粘性软质土,如各类淤泥、松散沙土、松塑粘土,可以应用于各类疏浚工程。
表9-17 绞吸式挖泥船主要参数
船型 总长(m) 300 15.75 600 20.15 1200 26.30 1600 33.20 2400 36.50 3800 45.75 33
浮箱长(m) 型宽(m) 型深(m) 平均吃水深(m) 最大挖深(m) 吸、排泥管内径(m) 总装机功率(kW) 总重(t) 转速(r/min) 泥 功率泵 (IcW) 驱动方式 转(r/min) 功率(kW) 直径(m) 最大生产率m3/h 10.20 4.05 1.30 0.88 6.00 0.26 240 23 1000 175 12.50 5.72 1.51 1.10 8.00 0.40 465 50 662 390 16.50 6.69 1.87 1.25 10.00 0.45 850 86 575 610 22.00 7.95 2.46 1.50 14.00 吸0.55 排0.50 1176 150 467 835 26.00 8.60 2.75 1-70 14.00 吸0.60 排0.55 1740 205 426 1218 32-00 10.32 2.97 1.90 16.00 吸 0.70 排 0.65 2817 400 332 1S46 减速箱驱减速箱驱动减速箱驱动 减速箱驱动 减速箱驱动 减速箱驱动 动 驵动 35 30 0.83 225 34 52 0.955 550 34 110 1.33 700
30 170 1000 31 267 1.7 1150 31 552 2.38 1800 玟 刀
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图9-7 绞吸式清淤船
(4) 小型吸盘式清淤船
吸盘式清淤船采用高压射流切割水底淤泥,形成浓度较高的泥浆,再用泥浆泵通过吸盘吸取泥浆,再进行尾排或边抛,实现清淤的目的。吸盘式清淤船的优点是,经济性好,与常规挖泥船(绞吸式、耙吸式、链斗式)相比,造价降低约1/3-1/2,开挖成本也可降低1/2-1/3;实用性高,可作业与常规船难以作业的桥孔、船闸等特殊区域;自航性能好,不会堵塞河道。缺点是,土壤适用范围小,只局限于非粘性疏松砂土质,对致密粘土层或固结砂夹层效率低,并且形成的冲刷面不规则,在施工过程中产生底泥扩散的现象也需要进行控制。由此可见,吸盘式清淤船可应用于底泥较为疏松的河道清淤工程。
图9-8 吸盘式清淤船
(5)射流式清淤船
射流式挖泥船利用射流泵吸取河水并通过喷嘴对淤泥进行喷射,使形成的水-泥混合层不断移动至指定地点,完成清淤工作。它的优点是操作灵活、设备简单,清淤成本较低,且可以对其他挖泥船不易清除的区域如边坡、河道建筑边缘进行清理。它的缺点是工作环境要求苛刻,只能应用于比较狭窄、具有一定深度的河道;对淤泥成分也有较高的要求,只能清理泥或细砂类土质,中砂或更大的颗粒则没有明显清理效果,在施工过程中产生底泥扩散的现象也需要进行控制。
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由此可见,射流式清淤船可以应用于特定环境(狭窄、较深河道、边坡地带、淤泥细砂土质环境)的河道清淤工程。
图9-9 射流式清淤船
(6)气动栗式清淤机
气力泵以压缩空气为动力进行吸排淤泥,利用真空泵筒吸泥,再利用压缩空气将泵筒中的淤泥排出,实现清淤的目的。气力泵清淤的优点在于在清除有害层的过程中,不会对周边水体造成剧烈扰动,更不会形成悬浮类胶体状物质的再悬浮和扩散,从而能避免在疏浚过程中的二次污染,起到生态保护的目的。缺点在于技术尚不成熟,只能用与局部清淤,不便于大规模地扩大使用。 表9-18 常见清淤施工方法对内河的适应性
湿式淸淤法 比较内容 干式清游半干式射流式两栖反铲小型链斗小型绞吸小型吸盘气动泵法 清淤法 淸淤式淸淤机 式清淤船 式清淤机 式淸淤船 式淸淤机 船 好 好 低 差 小 好 好 低 差 小 较差 较好 较高 较差 一般 较差 较好 较高 较差 较小 较好 较好 高 较好 较小 较好 较好 高 差 小 一般 较差 一般 好 小 较好 较好 一般 较好 小 土质适应性性 浅水适应性 施工效率 开挖平整度 开挖误差 36
湿式淸淤法 比较内容 干式清游半干式射流式两栖反铲小型链斗小型绞吸小型吸盘气动泵法 清淤法 淸淤式淸淤机 式清淤船 式清淤机 式淸淤船 式淸淤机 船 无 无 桩、锚、缆、锚 缆 泥驳 泥驳 桩、缆 管道 锚艇 低 较高 较高 小 可控制 应用成熟 桩、锚 管道 锚艇 低 较高 较高 小 可控制 自航 管道 无 低 较高 较高 小 小 桩、铺 管道 锚艇 低 较低 低 小 小 技术尚不成熟 定位移动方式 装排泥方式 配套船舶 施工成本 维修成木 船舶造价 对周边环境的破坏 二次污染 其他 人工、挖人工、掘机 挖掘机 无 高 低 无 大 较小 无 高 低 无 大 较小 泥驳、拖泥驳、拖船 船 较高 较低 较低 较小 大 较高 较高 较低 较大 大 该项目水系流域为城区河道,河流较小;穿过的主要为住宅区,两岸沿线居民区密集,岸边可操作空间较为狭窄,船舶无法通行。清淤应以干式清淤和半干式清淤为主。以其中的干挖清淤、水力冲挖清淤为主具体作业方式如下:
(1)干挖清淤:作业区水排干后,大多数情况下都是采用挖掘机进行开挖,挖出的淤泥直接由渣土车外运或者放置于岸上的临时堆放点。倘若河塘有一定宽度时,施工区域和储泥堆放点之间出现距离,需要有中转设备将淤泥转运到岸上的储存堆放点。一般采用挤压式泥浆泵,也就是混凝土输送泵将流塑性淤泥进行输送,输送距离可以达到200~300m,利用皮带机进行短距离的输送也有工程实例。干挖清淤其优点是清淤彻底,质量易于保证而且对于设备、技术要求不高;产生的淤泥含水率低,易于后续处理。
(2)水力冲挖清淤:采用水力冲挖机组的高压水冲刷底泥,将底泥扰动成泥浆,流动的泥浆汇集到事先设置好的低洼区,由泥泵吸取、管道输送,将泥
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浆输送至岸上的堆场或集浆池内。水力冲挖具有机具简单,输送方便,施工成本低的优点,但是这种方法形成的泥浆浓度低,为后续处理增加了难度,施工环境也比较恶劣。 9.4.4 生态清淤
一、生态清淤的工作原理
生态清淤是指在无需抽干河流情况下,以遥控方式将污泥柔和地抽吸至岸上指定地点,整个清淤过程快速、彻底、卫生、干净。通过柔和的抽吸清理方式,底部淤泥不会产生湍流,因此不会污染河流水体。该吸泥装置在标准配置情况下(60 m3/h, 抽吸深度3.5m)运输参数如下:
重量:2600kg
装置尺寸:长×宽×高 = 6020mm × 2415mm × 2168mm 连接功率:16 kW, 32A。
底泥抽吸装置可以十分容易地运输至各种应用场所。通过采用合适的吊装工具,可将此设备从运输卡车上吊起,并放入到被清理的水体之内。
在标准配置情况下,抽吸深度为3.5m,可对河底多年沉积固化的矿化污泥进行疏松和运输处理。通过一台水泵和一套抗压软管系统,可将污泥/水混合物送往岸上用户指定地点,进行后续相应的处理和处置。这些运输软管是按模块方式组合而成,可以配置相应的浮球,最长距离可达300m。因此用户可以根据现场情况,自行设置泵送软管的距离。同时这些软管也是作为向浮舟上驱动部件供电的电缆载体。
吸泥装置在正常运转时,一般用在静止河面。如果用于流动河体,则流速不能超过 0.2m/s。要求河流液位是在0.8~3.5m范围之内(最低水深液位是0.8m)。
此套装置的主要工作特点:
1、清淤装置的总重量<3吨,运输时不需要特种运输车辆
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2、带水作业,清淤时不需要抽干河体,清淤快速彻底 3、操作简单,干净卫生
4、装置为全不锈钢结构,坚固扎实,使用寿命长 5、工作时不会搅乱底部淤泥,造成水体污染或臭气扩散
整套吸泥装置可在岸边遥控操作,只需一个人工对以下设备功能进行控制: 1、各种移动方向的驱动部件 2、运输泵的开/关控制 3、清理耙的升/降控制 4、运输螺杆的开/关控制 5、平衡浮桶的操作
此外,淤泥抽吸装置还可以配置照明灯光,进行晚上作业。
图9-10 生态清淤时所采用的专用设备—智能清淤机械人 整个过程是沿河底进行柔和抽吸和生态清淤,不会损坏自然的河床基地。通过液压装置,可以精确控制距离河床底部的抽吸高度。
通过声纳测试系统,可以实时显示河床底部基本地形和淤泥层厚度,并通过一台平板电脑可在岸边或办公室监视整个清淤过程。
二、河底淤泥层的测量
在进行生态清淤之前,必须进行测试调查淤泥层厚度,统计吸泥工程量。此
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时可以采用声纳测试仪测试确定河底的基本地形。通过GPS技术将测试点传送至用户指定的终端接收设备(例如手机或平板电脑)。在声纳测试时,同时按两种不同的频率进行, 一方面可将所谓固定的污泥层测出,另一方面可以将自然河底测出。通过这一方式,可以计算测出不同断面的沉积污泥厚度。
这些数据被传递至岸上的一台 PC、手机、平板电脑中。通过数值显示,操作人员可以立即知道吸泥机所处位置的瞬时河底基本情况。吸泥机另外还配置一个 GPS系统, 从而具有电子导航功能。
这些被测试的区域可以数值形式分成小块面积。因为可以精确计算吸泥机所在地的污泥厚度,可在吸泥之后就要求的吸泥厚度和实际消除厚度之间进行比较。每天多次对污泥固含量和含砂量进行多次测试确定并记录存档。
在生态清淤之后,建议再次进行一次声纳测试,这样可以了解清淤前后的整体情况。最后图表也作为下次清淤工作提供参考文件。
图9-11 采用声纳测试系统确定河体底部的淤泥层厚度
三、生态清淤的整体处理方案
一般来说,在生态清淤之前,必须进行一些前期准备工作。除了生态清淤之外,还必须对抽吸取出的黑浆淤泥进行处理处置。根据污泥性质和污泥污染程度的不同,所采用的后处理设备及其工艺也各不相同。常用的河底淤泥处理处置工
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艺可分成以下8个步骤:
Step 1:修剪水生植物和岸边植被
在选择各种生态清淤过程中,保护动植物生态环境,为两栖动物和鱼类提供良好生活环境是一个十分重要的评估条件。根据现场情况,可以事先进行以下工作:对岸边灌木和大树进行修剪;从河面上切割取出水生植物,例如芦苇、水花生等。
Step 2:河道预清理(分离取出粗大故障物质)
为了防止堵塞,必须事先对沉积淤泥中的粗大故障物质进行清理。此时可以在底泥抽吸装置上安装采用各种类型的格栅设备,对河道清理预处理,将各种故障物质(塑料袋、麻袋、可乐瓶、玻璃瓶、金属木块等)分离取出。安装过滤格栅的吸泥机械人首先沿着河底对淤泥进行筛分过滤,将上述故障物质分离取出。在此过程中,可对长期沉积的泥沙进行松化处理。
在进行预清理工作的同时,可以采用声纳测试系统,对河底淤泥深度和河底基本地形进行探测,并制作3D图纸。在了解了淤泥层厚度的基础之上,可以计算清淤工程用量。
图9-12 安装在清淤装置上的格栅过滤部件
Step 3:清理取出河底淤泥
在将所有故障物质分离取出之后,就可以进行生态清淤工作。具体操作过程
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如下:将一台耐磨损吸泥水泵安装在由全不锈钢材料制成的浮舟之上。通过一个液压升降设备,可将吸泥清理耙精确下沉至所需要的深度。浮舟和吸泥清理耙不会直接接触池底,损坏底部自然形成的河床基地。
升降装置内配置一个双头螺杆,可在收集运输淤泥的同时,对河底淤泥进行浓缩处理,在提高污泥固含量的同时进行抽吸处理。整个清淤过程是沿着河底进行柔和抽吸,不会产生湍流造成水体污染和河面臭气扩散。
图9-13 清淤机械人的现场运转情况
传统的清淤方式十分复杂,除了抽干河流之外,还需要很多人工才可以将淤泥运送至岸上。与此相反,采用此机械人清淤不仅快速经济,最重要的是这种清淤方式最为安全可靠和卫生干净。在通常情况下,整个清淤过程只需一个人工。
Step 4:对水/污泥混合物进行筛分过滤处理
采用星盘筛(孔径 8mm)对水/污泥混合物进行筛分处理。此筛分装置安装在沉淀集装箱之上,筛下物流被收集在沉淀集装箱之内,均化之后泵送污泥中间储存池内; 筛上物质通过滑槽进入垃圾集装箱内。
Step 5:对水/污泥混合物进行机械性脱水处理
通过污泥脱水机可对水/污泥混合物进行脱水处理。在对这些沉积污泥进行脱水过程中,因为此污泥脱水系统是开敞式脱水系统,在有故障情况下可以立即
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中断,排除故障之后重新启动运转。根据目视情况,可以随时调整脱水污泥的处理能力和脱水质量。整套设备结构紧凑,噪声很低。因为河底淤泥中无机含量很高,一般在脱水处理之后,污泥固含量约为40%DS。因为脱水污泥固含量很高,一般可以堆放,十分容易运输和后续进行污泥处置。沉淀污泥和脱水污泥之后的浓缩比例额大约是在2.3。
Step 6:对脱水后沉积淤泥的处置
根据当地的规定来确定合适的处置途径,如果河底淤泥内不含有毒物质,可以考虑农用,填埋砂石坑或者用于建造高速公路两旁的防噪声墙。
图9-14 脱水之后的污泥固含量最高可达40%DS
Step 7:栅渣/粗大故障物质的处置
对过滤产生栅渣物质进行处置相对比较简单。这些物质主要是由树叶和树枝组成,约占比例95%。这些物质可作为堆肥材料而被回收利用。
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图9-15 由星盘筛过滤产生的筛渣物质可进行堆肥处理
对预处理时产生的粗大故障物质一般采用手工进行简单的初步捡楝筛分之后送往当地的垃圾处理站。也就说,这些垃圾被收集在集装箱,然后运往拥有营业执照的垃圾处置站。
四、生态清淤工艺的优点
与传统的清淤/挖泥方法相比较,例如湿法挖泥、干式挖泥或“铲拉”,生态清淤具有以下优点:
1、带水作业,无需排水就可以去除河底沉积物质 2、不会影响河岸边水生态环境和生物种群
3、通过水泵沿河底抽吸,不会产生浑浊液体,对河流水体和周围环境不会产生负面影响
4、通过这一处理工艺,可在很难靠近的区域进行清淤。通过声纳测试,还可对有些区域按等级优先进行清淤工作。
5、不需要淤泥沉淀区域,不需要污泥中间储存池,也不需要铺设临时卡车运输通道
6、被处置污泥体积大幅下降,因此运输费用和处置费用下降 7、脱水之后的沉积物质可放置在开敞式集装箱内运输 8、大幅降低淤泥体积,降低运输费用和后处置费用 五、总结
河道清淤是治理黑臭水体过程中最为重要的工程措施之一,传统的清淤方式十分复杂,采用智能机械人清淤可以快速经济、安全可靠、卫生干净地进行。在本项目中选择合适的河段采用生态清淤的方式进行清淤。 9.4.5 暗涵清淤
暗涵清淤步骤:
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1)现场勘察及钻探
通过现场实地考察,了解现场及小区周边情况,便于后续组织施工。另外通过工程钻探,获取暗涵的精确位置,为工作井设置提供依据。
2)增设工作井
由于整条暗涵基本没有现成的检查井,故需新增一定数量的工作井采用分段作业的方式,对整个暗涵进行清淤排查。
图9-16 暗涵清淤流程图
通过工程物探与工程钻探相结合的方式定位出暗涵具体走向的前提下,每隔50米左右开设一口1.5m×1.5m的工作井,共约6口井。该井既保证满足施工的要求,又要保证今后周边无安全隐患,既可作为当前工作井使用也可作为今后检修井使用。
工作井的具体施工流程如下:①施工现场密封围挡;②现场锯缝切割;③拆除围墙、修建临时围墙、回迁围墙;④人工挖土方、转运土方、外运土方;⑤井的盖板反梁、砼预制盖板的制作及安装;⑥周边环境的修复。
3)排气通风
施工人员进入工作井前,打开所有工作井进行通风约30~50分钟,井室内必
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须使大气中的氧气进入检查井中或用鼓风机进行通风换气,有毒气体探测仪测量井室内氧气的含量,施工人员进入井内必须佩戴安全带、防毒面具及氧气罐。
4)井室清捞
考虑到工作井内淤积度较高,用铁锹在井内打捞工作井中的飘浮物及垃圾,装袋斗车运至指定堆放点,再由自卸车弃置指定点。
5)下游抽水降水
先在下游设置两台抽水泵,加速上游暗涵排水降低水位。 6)围堰施工
先往相邻两座工作井内丢沙袋,当满足人员下井施工条件时,再人工下井堆砌围堰,围堰呈梯形状,上宽1.5米,下宽4米,高度2.5米,在围堰堆砌的同时,需要人工配合清除部分淤泥及配合水泵进行上游抽水,方可达到围堰体筑底夯实,达到围堰堵水的效果。
7)暗涵清淤
围堰封堵后,继续用渣浆泵对施工段及上游暗涵抽水引流到下游段,待施工段暗涵水位降到淤泥面,方可人工进入暗涵内清淤、排查。并时刻注意上游水位,设置2台备用渣浆泵,以免水位过高影响下游施工。
对于上层流质淤泥先采用渣浆泵抽吸排至沉淀池,然后再人工下井进入暗涵对下层硬质淤泥进行人工清挖,装袋拉至井口,运至指定地点。
在下井施工前对施工人员采取必要的安全措施,对暗涵内的砖、石、淤泥等残留物进行人工清理,直到清理完毕为止,最后人工进入暗涵内进行排查取证。
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9.5 清淤工程设计方案
9.5.1 清淤工艺总流程
图9-17 清淤工艺总流程
河道进行分段围堰形式,排除河水后进行人工或机械清淤,用管道或密闭容器输送至预设的场地进行垃圾分离和淤泥脱水,淤泥垃圾分离和脱水临时施工场地暂设于选定厂址,脱水后淤泥通过运输车辆外运至弃土点。
围堰人工清淤
围堰机械清淤
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淤泥垃圾分离
淤泥脱水
9.5.2 站点选择
(1)初步估算污染底泥工程量和所需脱水场地容积,淤泥管道可泵送距离; (2)收集可能的脱水场地信息资料。一般通过在当地小比例地形图或卫星图片上进行查找,向当地土地管理、城市规划部门咨询的方式获得;
(3)对可能的脱水场地信息资料逐个进行实地调查,从脱水场地使用、地质灾害等角度进行筛选,编写脱水场地调查报告;
(4)组织相关部门召开脱水场地选址专题工作会,初步确定脱水场地选取先后次序;
(5)对初选的脱水场地进行必要的勘测和地质调查,进行脱水场地选址方案比选,确定脱水场地场址,形成脱水场地选址专题报告。
脱水站点设计包括脱水位置、脱水站点服务范围、服务淤泥量、脱水工作时间安排、总平布置等。根据现场初步勘察,脱水站点位置初步设置在以下位置。
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放 解 琴亭湖图序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 晋安9-18 临时脱水点平面布置图 河表9-19 主要脱水设备表 设备名称 卧螺离心机 LW900*3600NY 电控柜 卧螺离心机钢底架 泥水分离器LW900 污泥进料泵 NM105BY01L06V 污水混合池 污泥流量计 LDY100S 絮 凝 剂 投 配 装 置 20M3/套 絮 凝 剂 投 配 装 置平台 加药泵 NM038BY01L06B 加药流量计 LDY40S 稀释水装置 泥饼螺旋输送器LSS650-15-25(40M3/h) 清水泵 数量 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 49
15 16 17 18 滚筒式筛分装置 除砂装置 潜水搅拌机 脱水车间内阀、管道、电线、电缆等
12 12 48 12套 表9-20 脱水站点设计
项目 站点1 服务脱水范围 服务脱水淤泥量 新店溪 15314m3 内容 位置及用地类型 根据现场调查,可临时搭建的脱水点为:新店溪脱水点(现状菜地) 采用2套清淤脱水装置,需要面积约600~900m2,每套产出污泥量各临时脱水点工作安排 为30m3/小时,每天作业时间为8小时,每月生产天数为25天(每月扣除5~6天检修与天气等因素可能影响时间)。处理周期计算为:1.3个月 站点2 服务脱水范围 服务脱水淤泥量 马沙溪 3631m3 50
项目 内容 位置及用地类型 根据现场调查,可临时搭建的脱水点为:马沙溪脱水点(公共绿地) 采用1套清淤脱水装置,需要面积约400~500m2,每套产出污泥量各临时脱水点工作安排 为30m3/小时,每天作业时间为8小时,每月生产天数为25天(每月扣除5~6天检修与天气等因素可能影响时间)。处理周期计算为:0.6个月 站点3 服务脱水范围 服务脱水淤泥量 厦坊溪 5836m3 位置及用地类型 根据现场调查,可临时搭建的脱水点为:厦坊溪脱水点(菜地) 各临时脱水点工作安排 采用1套清淤脱水装置,需要面积约400~500m2,每套产出污泥量为30m3/小时,每天作业时间为8小时,每月生产天数为25天(每51
项目 内容 月扣除5~6天检修与天气等因素可能影响时间)。处理周期计算为:1个月 站点4 服务脱水范围 服务脱水淤泥量 溪下游 9821m3 位置及用地类型 根据现场调查,可临时搭建的脱水点为:溪下游脱水点(空地) 采用2套清淤脱水装置,需要面积约600~900m2,每套产出污泥量各临时脱水点工作安排 为30m3/小时,每天作业时间为8小时,每月生产天数为25天(每月扣除5~6天检修与天气等因素可能影响时间)。处理周期计算为:0.8个月 站点5 服务脱水范围 服务脱水淤泥量 溪中游 13809m3 52
项目 内容 位置及用地类型 根据现场调查,可临时搭建的脱水点为:溪中游脱水点(空地) 采用2套清淤脱水装置,需要面积约600~900m2,每套产出污泥量各临时脱水点工作安排 为30m3/小时,每天作业时间为8小时,每月生产天数为25天(每月扣除5~6天检修与天气等因素可能影响时间)。处理周期计算为:1.2个月 站点6 服务脱水范围 服务脱水淤泥量 溪上游 7835m3 位置及用地类型 根据现场调查,可临时搭建的脱水点为:溪上游脱水点1(绿化公园) 各临时脱水点工作安排 采用1套清淤脱水装置,需要面积约400~500m2,每套产出污泥量为30m3/小时,每天作业时间为8小时,每月生产天数为25天(每53
项目 内容 月扣除5~6天检修与天气等因素可能影响时间)。处理周期计算为:1.3个月 站点7 服务脱水范围 服务脱水淤泥量 汤斜溪,汤斜溪支流 13571m3 位置及用地类型 根据现场调查,可临时搭建的脱水点为:汤斜溪脱水点(菜地) 采用2套清淤脱水装置,需要面积约600~900m2,每套产出污泥量各临时脱水点工作安排 为30m3/小时,每天作业时间为8小时,每月生产天数为25天(每月扣除5~6天检修与天气等因素可能影响时间)。处理周期计算为:1.2个月 站点8 服务脱水范围 服务脱水淤泥量 杨廷溪 6019m3 54
项目 内容 位置及用地类型 根据现场调查,可临时搭建的脱水点为:杨廷溪脱水点(公共绿地) 采用1套清淤脱水装置,需要面积约400~500m2,每套产出污泥量各临时脱水点工作安排 为30m3/小时,每天作业时间为8小时,每月生产天数为25天(每月扣除5~6天检修与天气等因素可能影响时间)。处理周期计算为:1.0个月 总计 8个脱水点,采用12套清淤脱水装置,处理周期最长1.3个月
9.5.3 山洪泥沙防治措施
福州市每年的梅雨季节和台风季节,常造成流域性或局部性的洪涝灾害。该项目为山区性河道,河道多承担排洪功能,由于洪水的输沙作用,会携带大量的泥沙进入洪泛区引起洪泛区地面上的泥沙淤积和漂浮物堆积,并侵蚀破坏洪泛区的公共设施和建筑物等。
根据现场调查情况,除上游已建水库的几条河道(新店、马沙、竹坑、汤斜、杨廷溪)外,其余几条溪流是从北山地区入城,暴雨期间上游来水易携泥沙下泄,泥沙易积区为夏坊溪、崇福寺溪、园后溪、汤斜支流上游。如下图所示。
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厦坊溪 56
崇福寺溪
园后溪 汤斜溪支流
针对上述河道上游段隔200m设置一处拦沙坝,拦砂坝采用WES实用堰,在拦沙坝右侧设置冲沙孔,孔宽2.5m,孔底比河底高1.5m,孔顶与坝顶同高。根据河道宽度、拦沙坝位置及来沙量决定坝宽。拦砂坝剖视图如下:
图9-19 拦沙坝示意图
拦砂坝设置在河道上游,坝前拦沙池容量充足,后期泥沙清理在坝前作
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业,泥沙厚度累积超过1.0m即可清理,以减弱泥沙对下游的影响。拦砂坝主要设置位置和尺寸如下表所示。
表9-21 厦坊溪拦沙坝位置与尺寸表
河道 厦坊溪 工程量 序号 1# 2# 3# 桩号 XFX4+044 XFX4+102 XFX4+207 宽度(m) 19 19 22 土石方(挖)4385m3,砼1181m3,钢筋35t。
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表9-22 崇福寺溪拦沙坝位置与尺寸表
河道 崇福寺溪 工程量 序号 1# 2# 桩号 CFSX1+036 CFSX1+143 宽度(m) 12 8 土石方(挖)2192m3,砼590m3,钢筋18t。 表9-23 园后溪拦沙坝位置与尺寸表
河道 园后溪 工程量 序号 1# 2# 桩号 YHX0+559 YHX0+620 宽度(m) 13 13 土石方(挖)2850m3,砼768m3,钢筋23t。 表9-24 汤斜溪支流拦沙坝位置与尺寸表
河道 汤斜溪支流 工程量 序号 1# 2# 桩号 TXXZL0+250 TXXZL0+700 宽度(m) 4.5 4.5 土石方(挖)987m3,砼266m3,钢筋8t。 9.6 垃圾清理方案
垃圾清理主要包括城市水体沿岸垃圾临时堆放点清理以及河道内生物残体及漂浮物清理。城市水体沿岸垃圾清理是污染控制的重要措施,其中垃圾临时堆放点的清理属于一次性工程措施,应一次清理到位。可配合底泥清淤一次性完成。水深植物、岸带植物和落叶等属于季节性的水体的内源污染,需要在干枯腐烂前清理,而且河面长期被浮水植物覆盖影响河道生态系统演化更替和行洪。针对整个流域水系水生植物和岸带植物的季节性收割、季节性落叶及水面漂浮物的清理。可以考虑河道日常清捞。
根据现场调查情况,结合内源治理总图,计算各流域河段的垃圾清理、水生植物打捞的工程量,该片区清理垃圾(包括水生植物,漂浮物)带20kmm,打捞的总量为0.7万m3。在进行河底清淤时,同步进行垃圾清理和水生植物打捞工作,清理出的垃圾和植物残骸送至市政垃圾处理中心统一处理。清理的方式以人工清理为主,有作业空间的区域辅以机械清理。
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9.7 河道底泥的处置方案
按照《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术》(试行)的要求,参考国内外的经验与教训,我国底泥处理处置应符合“安全环保、循环利用、节能降耗、因地制宜、稳妥可靠”的原则。
底泥的处理处置需满足“四化”原则,如下所述:
(1)减量化。底泥减量化就是通过采用过程减量化的方法减少底泥体积,以降低底泥处理及最终处置的费用。本次项目底泥体积非常大,这给底泥的后续处理造成困难,要把它变得稳定、方便利用,必须首先要对其进行减量处理。
由于底泥的含水率很高,体积很大且呈流动态,经底泥处理后,体积可减少至原来的十几分之一,且由液态转化为固态,便于运输和消纳。脱水后底泥的含水率一般为70%~80%,体积很大,不利于贮存、运输和消纳,减量化十分重要。底泥的体积随含水率的降低而大幅减少,且底泥呈现的状态和性质也有很大的变化,如含水率在80%以上的底泥可用泵输送;含水率为70%~75%的底泥承柔软状;含水率为60%~65%的底泥几乎成为固体状态;含水率34%~40%的底泥已呈现可离散状态;含水率为10%~15%的底泥则呈现为粉末状态。因此,可以根据不同的底泥处理工艺和装置要求,确定合适的减量化程度。
底泥减量化通常分为质量减少,体积减少和过程减量。质量减少的方法主要是通过稳定和焚烧,但由于焚烧所需费用很高且存在烟气污染问题,因此主要适用于难以资源化利用的部分底泥。而底泥体积减少的方法则主要是通过底泥浓缩、底泥脱水两个步骤来实现。底泥过程减量可通过超声波技术、臭氧法、膜生物反应器、生物捕食、微生物强化、代谢解偶联以及氯化法等方法实现。
(2)稳定化。底泥稳定化是降解底泥中的有机质,进一步减少底泥含水量,杀灭底泥中的细菌、病原体、消除臭味,使底泥中的各种成分处于相对稳定的状态的一种过程,底泥中有机物含量为60%~70%,随着堆积时间的加长和外部环境的影响,底泥将发生厌氧降解,并极易及产生恶臭,需要采用生物好氧或厌氧消化工艺,或添加化学药剂等方法,使底泥中的有机组分转化成稳定的最终产物,进一步消解底泥中的有机成分,避免在底泥的最终处置过程中造成二次污
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染。
(3)无害化。底泥无害化处理的目的是采用适当的工程技术去除、分解或者“固定”底泥中的有毒、有害物质(如有机有害物质、重金属)及消毒灭菌,使处理后的底泥在底泥最终处置中不会对环境造成冲击和意想不到的污染物在不同介质之间的转移,更具有安全性和可持续性,不会对环境造成危害。底泥处理处置时应将各种因素结合起来,综合考虑,杜绝不确定因素对环境可能造成的冲击和某些污染物在不同介质之间的转移,对环境整体而言,要具有安全性和可持续性。
(4)资源化。底泥是一种资源,含有丰富的氮、磷、钾等有机物及热量,其特点和性质决定了底泥的根本出路是资源化。资源化是指在处理底泥的同时,回收其中的氮、磷、钾等有用物质或回收能源,达到变害为利、综合利用、保护环境的目的。底泥资源化的特征是环境效益高、生产成本低、生产效率高、能耗低。
9.7.1 工艺选择原则
底泥处理处置应统一规划,合理布局。应综合考虑底泥泥质特征、地理位置、环境条件和经济社会发展水平等因素,因地制宜地确定底泥处理处置方式。处理方式主要有消化、发酵等;处置方式主要有土地利用、填埋、建筑材料综合利用、焚烧等。
根据“减量化、无害化、稳定化、资源化”的处理处置原则,底泥处置将体现以下三个理念。
(1)循环经济理念
底泥产生源头的减量化与底泥处理处置过程的再循环理念。立足底泥产生源头的减量化是基础,稳定化和减量化是资源化利用的前提,资源化利用是底泥的出路和循环经济发展的需要。
(2)协调发展理念
在选择底泥处置方式的过程中,首先考虑环境与人类的协调关系,将那些能够更好地与环境协调的处置方法放在首位,避免底泥和底泥处置过程对环境的影
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响。
(3)市场运作理念
在底泥处理处置运作机制中要体现市场引导和扶持原则,开发和培育底泥综合利用产品市场。需要制定底泥综合利用产品的相应扶持,并要求规划、设计、建筑等部门配合。避免底泥综合利用产品与一次性资源产品的不平等自由竞争。 9.7.2 底泥处置路线
底泥的处置方法因国家和地区的情况而异,参照《城镇污水处理厂底泥处置 分类》(CJ/T 239-2007),常见的底泥处置方式包括土地利用、填埋和建材利用和焚烧。在确定底泥处理处置路线时,应首先确定底泥的处置方式,然后根据不同的处置方式,确定对应的底泥处理方案。
表9-25 底泥的主要处置方法
分类 范围 农用 土地利用 园林绿化利用 土地改良 单独填埋 填埋 混合填埋 覆盖材料利用) 特殊填埋 用作水泥添加剂 建筑材料利用 制砖 制轻质骨料 制其他建筑材料 单独焚烧 焚烧 与垃圾混合焚烧 与生活垃圾一同焚烧 填地和填海造地的材料 制水泥的部分原料 制砖的部分原料 制轻质骨料(陶粒等)的部分原料 制生化纤维板等其他建筑材料的部分原料 在专门的底泥焚烧炉焚烧 备注 农用肥料、农田土壤改良材料 造林育苗和城市绿化的肥料 盐碱地、沙化地和废气矿场的土壤改良材料 在专门填埋底泥的填埋场进行填埋处理 在城市生活垃圾填埋场进行混合填埋(含填埋场62
分类 范围 利用工业锅炉焚烧 备注 利用已有工业锅炉焚烧 1. 土地利用
底泥的土地利用是将底泥作为肥料或土壤改良材料,用于园林、绿化、林业、农业或贫瘠地等受损土壤的修复及改良等场合的处置方式。底泥中含有丰富的有机质和营养元素以及植物生长所必需的各种微量元素,是一种很好的肥料和土壤改良剂,所以土地利用越来越被认为是一种积极、有效、有前途的底泥处置方式。
但底泥土地利用需要具备的一个重要的条件是:其所含的有害成份不超过环境所能承受的容量范围。底泥由于来源于各种不同成份和性质的污水,不可避免地含有一些有害成份,如各种病原菌、重金属和有机污染物等,这都在一定程度上了底泥在土地利用方面的发展。因此,底泥土地利用需要充分考虑底泥的类型及质量、施用地的选择,并且一般需要经过一定的处理,来降低底泥中易腐化发臭的有机物,减少底泥的体积和数量,杀死病原体,降低有害成份的危险性。
底泥土地利用可能会造成土壤、植物系统重金属污染,这是底泥土地利用中最主要的环境问题。一般城市污水含有20~40%的工业废水,重金属含量或有机污染物超标概率高,底泥的土地利用带有一定风险性。底泥中存在相当数量的病原微生物和寄生虫卵,也能在一定程度上加速植物病害的传播。
美国、欧洲早在20世纪70年代就提出了重金属的限量标准,以后不断予以修正。美国环保署1993年制定了503条例(USEPA503),美国联邦对城市底泥土地利用有严格的规定,在《有机固体废弃物(底泥部分)处置规定》中,将底泥分为A和B两大类:经脱水、高温堆肥无菌化处理后,各项有毒、有害物质指标达到环境允许标准为A类,可作为肥料、园林植土、生活垃圾填埋覆盖土等;经脱水或部分脱水简单处理的为B类底泥,只能作为林业用土,不能直接用于改良粮食作物耕地。欧盟在1996年制定了欧盟底泥农用条例(EC条例),对底泥中重金属含量进行规定。世界各国的底泥农用控制标准见下表。
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