浅谈如何处理河网中的地表内生淤泥

浅谈如何处理河网中的地表内生淤泥

0河道清淤和烧砖的工程利用,是造成海泥矿天津位于九河下游，靠近渤海湾。最近的洪水主要通过永定河、海河和独河进入大海。历史上黄河及其它河流冲积入海的泥沙在潮汐动力作用下沉积在渤海湾西北部长约145km的海岸线上。部分泥沙涌入河口,特别是近年来中、上游工农业发展,用水量加剧,河道径流量骤减,造成淤积十分严重,部分河道建设防潮闸后,其下游的淤积更为严重。淤积使行洪断面减小,河道实际行洪流量小于设计流量,当遇到超标洪水时,会造成洪水泛滥,给人民带来生命财产损失。政府每年汛前投入大量资金用于行洪河道清淤工作,恢复河道基本设计功能,提高泄洪能力。当年的清淤工作只能在当年发挥效益,来年又重新被潮水带来的泥沙所淤积。清淤所用的排泥场占用大量土地资源,且海泥颗粒细、含水量和含盐量高,未经处理的海泥不能利用,对排泥场附近地区造成一定程度地污染。天津市烧砖破坏大量的耕地;国务院转发建设部文件规定各大中城市应逐步限时禁止使用实心粘土砖。为此天津市河道闸站管理总所与天津市建材集团和天津大学等单位共同合作,就利用海泥烧砖项目开展研究工作,通过一定的工程措施,改良海泥的性能,使海泥满足烧砖原材料的要求。为便于表述,根据海泥不同阶段性能上的区别,将海泥分为原生海泥、原料海泥和烧砖用海泥混合料。1本地矿渣性能研究原生海泥是河口或河道中自然形成的海泥。为得到河道海泥性能参数,取天津市永定新河河底海泥,进行化学成分、矿物组成和颗粒组成实验分析。1.1海泥的化学组成经化学分析可见,原生海泥中含有二氧化硅、三氧化二铝、氧化铁等矿物。表1给出原生海泥中各种化学成分的组成情况。1.2海泥的原生材料用X射线试验分析表明,原生海泥中主要矿物为伊利石、蒙脱石、高岭石、绿泥石。表2给出原生海泥中各种矿物成分的组成情况。1.3原生海泥粒径试验分析给出原生海泥的颗粒级配曲线见图1。试验分析数据表明原生海泥中值粒径d50=0.0016mm,90%以上粒径在0.007mm以下。2海洋污泥的处理措施2.1原料海泥的制备工程上常采用绞吸式挖泥船将海泥吹填到排泥场中,排泥场中泥浆经沉淀排出明水后,海泥的含水率约为110%～120%,按海水含盐量3.5%计,海泥的含盐量应在3.85%～4.2%。原生海泥经处理使含水率<75%,含盐量<1.5%,称为原料海泥。原料海泥还要求贝壳含量控制在合理范围内。2.2导渗沟渗流,让海泥含水率降至零天津市水利部门多年对排泥场中海泥的监测数据表明,将排泥场布置在地势较高部位,结合人工挖的导渗沟,经2a的日晒、雨淋和渗流作用,可使海泥的含水率降到75%以下,含盐量降到1.5%以下。为了加快海泥脱水排盐的速度,研究采用抽真空排水措施,结合淡水清洗,数周内使海泥含水率降至75%以下,含盐量降至1.5%以下。2.3潮闸、宁车社会排泥场渤海湾附近的原生海泥含有少量贝壳,海河闸下游海泥贝壳含量稍多,入永定新河的蓟运河防潮闸和宁车沽防潮闸两闸下次之;在同一个排泥场挖泥船排泥管出口处贝壳含量较高,远离排泥管出口贝壳含量降低。在贝壳含量较高的区域,为减少贝壳含量,可在排泥管出口处设置滚动筛,筛除贝壳,同时去除排泥管口附近贝壳含量较高的海泥,以使海泥满足原料海泥的要求。3原料海泥烤砖技术研究3.1泥坯、干燥、成品实验发现原生海泥颗粒细,塑性指数在19～25范围内,泥坯粘度大,成型坯体表面光洁,挤出压力较低(<1.5MPa);干燥收缩率大;烧成收缩率大;成品强度水平较低,泛霜严重。实验结果表明原料海泥不适于直接烧砖。3.2细砂含泥量高原生海泥颗粒平均粒径细,含盐量较高是造成原料海泥不能直接用于烧砖的原因。为此采用细砂来改善原料海泥的性能。为降低成本选用的细砂含泥量高,不符合建筑用砂要求的廉价砂,符合充分合理利用自然资源的可持续发展的原则。工业化试验采用的细砂平均含泥量为6.19%。工业化试验采用原料海泥和细砂按50:50的比例混合,则混合料颗粒级配曲线见图2。混合料塑性指数17.8。加入细砂后,使烧砖原料的颗粒级配得到改良,而且使原料的含盐量降低1/2,对控制泛霜也有好处。3.3多孔砖的生产试验海泥砖原材料的掺配方案:原料海泥:细砂=50:50;原料海泥和细砂混合料掺配0.06t内燃煤。试验将混合料经过陈腐、成型、干燥和焙烧等工序共生产多孔砖2310块,成品尺寸240mm×115mm×90mm,孔洞率为33.42%,单块砖重量为3034g,参照GB13544-2000标准,其中一等海泥砖1810块,二等海泥砖500块。工业试验表明:原料海泥和细砂50:50的比例混合料生产的海泥砖完全可以达到国标标准,可以进行批量生产。4土壤修复的效率分析4.1样品与页岩砖的比较国家和天津市关于限制粘土砖的政策力度很大,加之天津市中心城区滨海新区的发展对建筑材料的需求,目前蓟县的页岩砖在市场上供不应求。在此将海泥砖和页岩砖生产KPI砖的成本、费用、售价和利润进行比较,见表3。海泥砖的原材料成本虽较高,但运费较低,综合比较单块海泥砖利润比页岩砖高0.02元。4.2海泥中重金属的组成及危害海泥砖作为工民建建筑材料,其本身的安全性问题尤其值得关注。测定表明,海泥砖的放射性极低,符合国家标准。海泥砖成品中没有对人体有危害的致病微生物,也没有气体污染物的产生。海泥中重金属不能被生物降解为无害物,经检测海泥中的几种常见重金属:汞、铬、铅、砷等含量都低,烧结过程中,重金属与其它成分固结,不会发生淋溶,对使用者及环境不会发生危害。海泥中有机物主要为糖类、蛋白质和脂肪类物质,多氯联苯以及其它通过在燃烧中产生二恶英的物质含量极少。海泥中极少存在放射性物质,放射性检测也达标。海泥砖烧结过程中,在高温作用下会产生HCl、SO2和其它悬浮颗粒等污染物质。工程上一般通过选址和燃烧过程的脱氯、脱硫等措施控制烧制过程中产生的上述污染物。4.3增上了底、下河道,影响了以永定新河为例,永定新河是海河流域北系四河洪水的入海通道,由于上游来水的逐年减少,河道淤积加剧,严重影响河道的行洪安全。政府每年安排清淤工作,并于2002年在52+980新建挡潮堰一座,堰上按900m3/s设计断面清淤。堰下河道受潮汐作用,淤积加剧,严重影响堰下蓟运河、宁车沽两座防潮闸的泄洪安全。两闸原设计行洪流量分别为1200m3/s和2100m3/s,2002年至今两闸实际最大泄水流量均不足300m3/s,汛期泄洪能力降低。如若发生超标洪水,永定新河将利用七里海和淀北临时滞洪区分洪,潮白新河和蓟运河将利用两河和西关引河以南区域分洪,淹没区面积总计1160km2,涉及人口34万,耕地5×104hm2和众多的国有、私营企事业单位,分洪导致的淹没损失可达十几亿元。利用海泥进行烧砖,每年将影响河道行洪的淤泥在汛前进行清淤,恢复河道的设计行洪能力,有效控制淹没损失,保证正常生产、社会稳定和人民的生命财产安全。5海泥烧砖研究天津市临海各河道海泥资源量十分丰富,经估算天津市独流减河、海河、永定新河在目前达不到设计标准的情况下,平均海泥资源量为412×104m3/a。河口治理规划实现后海泥资源量为222×104m3,利用各河道回淤的海泥可生产25亿块/a标砖。“十一五”期间,天津市中心城区和滨海新区面临前所未有的发展机遇,大规模的开发建设,需要大量的土地资源和建筑材料,海泥烧砖必将面临广