王立華，賴冠文，劉 佳

（1.廣東省水利水電科學研究院，廣東 廣州 510635；2.廣東省水利重點科研基地，廣東 廣州 510635）

水庫淤積物建材化利用的效益研究

王立華1,2，賴冠文1,2，劉 佳1,2

（1.廣東省水利水電科學研究院，廣東 廣州 510635；2.廣東省水利重點科研基地，廣東 廣州 510635）

研究了水庫淤積物建材化的社會效益、生態(tài)效益和經濟效益，其中社會效益是主要的。水庫淤泥燒建材化利用能增加水庫興利庫容，改善水質，節(jié)約耕地，具有顯著的社會效益；減小粘土開采，節(jié)約淤積物堆放用地，節(jié)省資源，減小堆放過程中的二次污染，穩(wěn)定淤積物中的重金屬，生態(tài)效益顯著；可免征地費用，運輸距離較短、制造成本較低，淤積物燒結空心磚熱學性能優(yōu)于粘土實心磚，是一種新型綠色建材，有利于墻體節(jié)能，節(jié)省使用成本，具有經濟效益。

水庫淤泥制磚；社會效益；生態(tài)效益；經濟效益

水庫淤積物主要是集雨面積范圍的地殼表層巖體經強烈風化(包括物理風化、化學風化以及生物風化)、搬運、沉淀等作用，聚積于水庫底部的松散顆粒集合體。從目前底泥資源化方法的研究來看，由于底泥中重金屬的存在，使得利用底泥制備高溫燒結產品成為比較適合的資源化方法，而其它方法都存在一定的缺陷。例如，采用底泥作肥料，對底泥的污染程度、植物的類型有較為嚴格的要求，由于植物對重金屬的蓄積作用以及用于土地后重金屬對地下水的潛在危害，使得其應用得到很大程度的限制，因此對用于農田的底泥，其污染程度要嚴格控制；綠地、公園等對重金屬的要求不如蔬菜等高，可以采用，但仍然存在對地下水的潛在危害。因此，重金屬的問題就成為底泥資源化的核心問題之一[1]。而高溫燒結產品則可以有效地對底泥原料中的重金屬進行很好的固化和固結，避免了底泥產品對環(huán)境的二次污染。磚瓦對原料的適應性比較好，是一種較可行的利用方式[2]。

水庫淤泥燒結制磚的效益主要包括：1）增加水庫興利庫容，改善水質，社會效益巨大； 2）傳統(tǒng)燒結磚采用耕地、山體這些不可再生的自然資源，水庫淤泥燒結磚則將“廢物”“毒物”變?yōu)橘Y源，可節(jié)約耕地，保護資源；同時減小水庫淤積物堆放過程中的二次污染，節(jié)約堆放用地，生態(tài)效益顯著；3）可免征地費用，運輸距離較短、制造成本較低；熱學性能優(yōu)于粘土實心磚，有利于墻體節(jié)能，節(jié)省使用成本，經濟效益顯著[3]。

1 循環(huán)經濟和資源化

循環(huán)經濟是當今世界出現(xiàn)的一個新的發(fā)展趨勢。以環(huán)境無害化技術、資源回收利用技術和清潔生產技術為主要載體的循環(huán)經濟，將以環(huán)境友好方式利用資源、保護環(huán)境和發(fā)展經濟，逐步實現(xiàn)以最小的代價、更高的效率和效益，實現(xiàn)污染排放減量化、資源化和無害化，開辟社會歷史發(fā)展的新紀元。

循環(huán)經濟的行為原則是“減量化、再使用、再循環(huán)”。因此水庫淤泥的資源化—制備淤泥磚是以循環(huán)經濟為指導思想，是循環(huán)經濟在水庫淤積物治理中的具體體現(xiàn)。它把水庫淤泥作為原料，既治理了水庫淤積，又制造新的產品—磚，然后又返還到社會中進行使用，達到廢物利用于生產和生活的目的，達到了經濟效益、環(huán)境效益和社會效益的統(tǒng)一。

2 社會效益

水庫淤積使庫容不斷損失，導致水庫防洪抗旱能力及綜合效益降低，危及城鄉(xiāng)人民生命財產的安全；泥沙淤積上延“翹尾巴”，引起淹沒與浸沒范圍擴大；水庫變動回水區(qū)的沖淤變化劇烈，影響正常航運；壩前泥沙對水利工程建筑物造成損害，增大運行管理費用；水庫淤積后，下泄水流含沙量變小，對下游河床沖刷加劇，引起河床較大的變形乃至出現(xiàn)新險段；含有污染物質的淤積物加重庫水污染，影響居民身體健康；嚴重淤積的水庫不但不能防洪，反而有潰壩危險，自身成了險庫，威脅下游的安全等，因此，水庫淤積必須進行治理。

隨著人類社會的發(fā)展，淡水資源越來越緊張，廣東省雖然雨量充沛，但也出現(xiàn)了嚴重的水質性缺水。根據資料分析， 2010年廣東省總用水量由2003年的460億m3增至506億m3，其中需由水庫工程供水200多億 m3?，F(xiàn)有水庫蓄水量因庫容淤損而日益減少，迫切需要挖掘蓄水潛力增加庫容，而2010年前規(guī)劃興建的大型水庫只有3座，僅可以新增加庫容5.6億m3，遠遠滯后于水資源需求增長的步伐。由于50多年以來的水利建設，廣東省境內技術和經濟指標較高、工程效益顯著、開發(fā)條件較好的庫址已基本開發(fā)，剩余尚未開發(fā)的庫址主要適合建河道型水庫，這類水庫通常存在造價高、庫容小、水質差、淹沒損失大，需搬遷大量的移民，占用大量的肥田沃土等缺點。

近年來廣東省的西江、北江、東江和韓江等各流域供水已陸續(xù)呈緊張趨勢。隨著人口增加、經濟發(fā)展，水資源供求矛盾將更加突出。因此，如何充分挖掘現(xiàn)有水庫的蓄水能力已經成為各級政府和決策部門亟需考慮和加以解決的問題。省內大中型水庫目前是省內各地區(qū)主要的生產、生活供水水源，水庫的泥沙淤積將直接關系到經濟社會的可持續(xù)發(fā)展和人民生活質量的提高，構建良好的水環(huán)境保障具有重要的社會經濟戰(zhàn)略意義。

水庫淤泥清理出來后，需要大量堆場，占用大量土地，而且會造成環(huán)境的二次污染，損害人們身體健康。隨著社會的進一步發(fā)展，水庫污染日益嚴重，集雨區(qū)內的采礦業(yè)對水庫水質的重金屬污染尤甚，因此水庫的治理問題日益受到人們的重視。而在這個過程中，水庫淤泥的處理和處置也成為人們關注的一個焦點。本文水庫淤泥資源化制磚提供了一個良好的綜合利用水庫淤泥的工藝和方法，成功的解決了水庫淤泥的出路并控制了產品可能的二次污染。

傳統(tǒng)制磚工藝采用粘土燒結而成，據統(tǒng)計，全國有12萬家磚瓦廠，占地800多萬畝，每年燒磚8000多億塊，取土19.1億m3，相當于毀壞土地160萬畝，對耕地的破壞越來越嚴重。據張榮川測算，每生產1萬塊粘土磚相當破壞土地0.02畝，而水庫淤泥磚不用土地，或少用土地，按我國年生產100億塊水庫淤泥磚，則每年可節(jié)約土地2.0萬畝；每萬t水庫淤泥占用土地0.45畝，年利用水庫淤泥1500萬t，減少水庫淤泥占地1000畝，兩項合計，我國年生產100億塊水庫淤泥燒結磚可節(jié)約土地2.1萬畝。

如果把我國目前年產量8000億塊標磚的50%即4000億塊磚，全部采用煤矸石生產，則每年可以節(jié)約燒磚用煤約3000萬t，相當于3個千萬噸礦務局一年的生產規(guī)模，同時還節(jié)約燒磚用地約80萬畝，消耗煤矸石約為6.0億t。由此可見，用煤矸石替代原煤，既可節(jié)約能源，又可保護耕地、節(jié)省國土資源，社會效益非常明顯。

由此可見，發(fā)展水庫淤泥煤矸石制磚一舉多得，既可恢復水庫效益、改善水質，也可以減少因堆放淤泥的耕地占用，避免和減少磚瓦企業(yè)對農田的取土破壞，保護耕地、節(jié)省國土資源，又可節(jié)省能源、保護環(huán)境，是變廢為寶的有效處理方法，是確保水庫淤積物治理順利實施的有效措施，也是一項經濟效益、社會效益和生態(tài)效益兼?zhèn)?，利在當代、功在千秋的德政工程，對實現(xiàn)經濟社會和資源、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，建設“綠色廣東”，具有十分重要的意義，社會意義巨大而深遠。

3 環(huán)境效益

水庫淤泥制磚具有明顯的環(huán)境效益，具體主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）水庫淤泥的資源化，有效地清除了水庫的污染源，改善了水庫水質。由于各種復雜的原因，污染底泥是水庫中污染物聚集的載體，在適當的條件下，底泥中的有機物、重金屬以及營養(yǎng)元素等污染物會從底泥中重新釋放到水體中，成為水庫水質的一個潛在污染源。因此水庫淤泥的疏浚及治理消除了底泥對水庫水體的二次污染作用。

（2）水庫淤泥的資源化，解決了淤泥的出路，減少了由于大量淤泥堆放的占地以及在堆放過程中對環(huán)境產生的不利影響，例如在雨水作用下，有毒有害重金屬的浸出和釋放對地面水和地下水的再次污染。

（3）煤矸石是一種在煤形成過程中與煤伴生、共生的巖石，是在煤炭開采、洗選加工過程中所產生的固體廢棄物，其排放量相當于煤炭產量的12%左右。煤矸石是目前我國累積堆積量和占用場地最多的工業(yè)廢物，年排放量近1億t。據不完全統(tǒng)計，目前全國歷年累計堆放的煤矸石約45億t，規(guī)模較大的矸石山有1600 多座，占用土地約1.5萬公頃，而且堆積量每年還以1. 5～2. 0億t的速度增加。煤矸石露天堆放，危害巨大：侵占大量土地；煤矸石堆容易坍塌，形成重力災害；其淋濾液攜帶有害可溶物，污染水環(huán)境和土壤環(huán)境；矸石堆被風化，變成微粒，導致?lián)P塵；矸石堆容易自燃，排放出大量有毒氣體，污染大氣環(huán)境，嚴重危害人民的身體健康[4][5]。實踐表明，綜合利用煤矸石才是徹底解決矸石山災難的方法。全國每年需8000 多億塊標磚，如果向磚內摻入40%矸石，每年也可利用8.4億t 矸石。這樣，既可減少矸石的危害，又可減少由于燒制粘土磚對土地資源的破壞。與煤矸石制磚相比，其他利用方法，用量要小得多。因此，利用水庫淤泥煤矸石制磚既可利用煤矸石的熱值，節(jié)約原煤，也可避免煤矸石的危害，具有巨大的生態(tài)效益。

（4）傳統(tǒng)粘土制磚，毀壞大量山地、農田和耕地，據統(tǒng)計，每年因粘土制磚毀壞土地達到160萬畝。土地的損毀，對周邊的生態(tài)環(huán)境必然造成破壞，水庫淤泥制磚可保護土地、改善生態(tài)。

4 經濟效益分析

傳統(tǒng)粘土制磚與水庫淤泥制磚對生產成本的影響，主要體現(xiàn)在原料成本上。粘土成本：粘土平均采挖深度為0.45m，一畝土地可采粘土300m3，粘土資源所需費用包括礦產資源出讓價款450元，農戶補償款（含青苗、肥力等補償）1320元，上交村委會（含土地資源費和服務費）600元，道路維修費、壓青費等300元，政府收管理費1000元，運輸費3300元，共計6970元，即23.2元/m3[6]；水庫淤泥成本：淤泥采挖費12.1元/m3，岸吊（泥塘）1.5元/m3，翻斗車運輸費5.0元/m3，其它費用2.5元/m3，共21.1元/m3。另外在水庫清淤過程中可得到部分河砂，約占淤積物總量的20%，河砂當地價格達到45元/m3，可降低淤泥成本5元/m3，共計可降低原料成本7.1元/m3，每萬塊磚用淤泥10.3 m3，降低73.1元/萬塊，按實際年產量7011萬塊計算，年利潤增加51.25萬元，達到利潤總額的15%～20%。

如果水庫淤泥量大，在庫尾往往會成為一片灘地，只需挖土機直接采挖即可，不需要淤泥船，而且淤泥含水率也小得多，干燥時間縮短，運輸更方便，淤泥采挖效率更高，成本更低、效益更好?？梢?，水庫淤泥制磚比利用農田粘土制磚生產成本更低，效益更好，同時可減少因道路損害、耕地損害等問題與當地群眾的矛盾，缺點是水庫淤泥干燥時間較長。

水庫清淤工程的成本約20元/m3，為了鼓勵利用水庫淤泥，對直接從水庫采取淤泥制磚的企業(yè)，水利部門可考慮根據淤泥用量給予適當補助；考慮到水庫淤泥磚的社會效益、環(huán)保效益，在稅收等政策方面也可適當給予扶持?！墩憬⌒滦蛪w材料開發(fā)利用管理辦法》規(guī)定：淤泥用量達30%以上的建材生產企業(yè)，經有關部門認定和審核批準，可免征產品增值稅、減免城鎮(zhèn)土地使用稅，其礦產資源補償費按成品磚瓦銷售收入的0.2%征收。磚瓦企業(yè)以河道淤泥作為主要原料生產建材產品的所得，經有關部門認定，并經地稅部門審核批準后，自生產經營之日起，可免征所得稅5年。

自“九五”以來，國家為了鼓勵和扶持磚瓦企業(yè)利用大宗煤矸石做生產原料制定了一系列免征稅金的優(yōu)惠政策：（1）免征增值稅政策。對企業(yè)生產的原料中摻有30%煤矸石，可執(zhí)行增值稅的優(yōu)惠政策。（2）免征企業(yè)所得稅政策。利用煤矸石廢棄物作為主要原料生產煤矸石燒結磚，可在5年內免征所得稅。（3）免征城建稅和教育費附加政策。凡是享受免征增值稅優(yōu)惠政策的企業(yè)，以增值稅額為依據計提征收的城建稅和教育費附加也隨之免征。

這些都有利于降低水庫淤泥磚廠的生產成本，對推廣水庫淤泥制磚具有重要的意義。

5 對行業(yè)的影響

近年來，雖然各地政府在推行“禁實限粘”政策方面做了不少工作，但在農村地區(qū)，人們對新型墻體材料的接受程度較低，房屋建筑仍主要是使用粘土實心磚作為墻體材料，小型實心粘土磚廠大量存在，墻體材料行業(yè)存在規(guī)模小、工藝落后、技術含量低、毀壞農田、熱耗煤耗高、“三廢”污染等問題，行業(yè)發(fā)展落后。經調查，目前當地磚窯廠存在的主要問題包括（1）數量多、布局無序。窯廠建設、選址定點，全憑窯主隨意，磚廠建設未經具有專業(yè)資質的單位規(guī)劃設計，內部布局不夠科學合理。（2）占地面積大，毀地嚴重。一般每座輪窯占地約50畝（含自然晾曬場），按每座輪窯年開采粘土2.8萬m3，挖土0.45m深度計算，每座輪窯每年平均毀壞耕地6.22萬m2，約93.3畝，毀地現(xiàn)象十分嚴重，導致土地資源的極大浪費。（3）生產工藝落后，效率低。大多數磚瓦窯仍是國務院批準的產業(yè)結構調整指導目錄（2011年本）中列為淘汰落后設備的輪窯，產量小，自動化水平低，操作條件差，勞動強度高，崗位用工數量大，成本高、效益低。（4）亂排亂放、“三廢”污染嚴重。生產過程中產生的揚塵、廢氣及廢水未經處理隨意排放，污染環(huán)境。（5）產品質量參差不齊。多數磚窯廠原料配比、制磚工藝參數以及焙燒制度等，沒有經過科學論證和試驗，產品未經檢驗，廢品率高，浪費資源。

水庫淤積物燒制技術對原料性能、混合料配比、工藝參數等進行了系統(tǒng)試驗和中試研究，采用水庫淤泥及煤矸石等工業(yè)廢渣為原料，應用一次碼燒工藝、自動化切碼運工藝、中斷面隧道窯焙燒、窯爐余熱利用等先進生產工藝技術，生產過程中的揚塵、廢氣及廢水經過有效措施處理，產品包括燒結實心磚、燒結空心磚和空心砌塊等，實現(xiàn)高效、利廢、節(jié)能、減排和保護環(huán)境的目標，為生產線的高效運行提供了強有力的保障。

水庫淤積物燒制技術建廠投產，將起到積極的示范作用，促進整個地區(qū)的燒結制磚產業(yè)結構調整升級，全面提升行業(yè)的整體技術水平，帶動行業(yè)技術改造，淘汰落后及高排放產能，進一步向規(guī)?；⒆詣踊?、節(jié)能環(huán)保和可持續(xù)方向發(fā)展。

6 結論與建議

水庫淤泥燒結制磚增加水庫興利庫容，改善水質，具有社會效益；減少粘土開采量，節(jié)約耕地，保護資源，節(jié)約堆放用地，減小水庫淤積物堆放過程中的二次污染，穩(wěn)定淤泥中的重金屬，生態(tài)效益顯著；可免征地費用，運輸距離較短、制造成本較低，熱學性能優(yōu)于粘土實心磚，有利于墻體節(jié)能，節(jié)省使用成本，具有經濟效益；可提升當地制磚行業(yè)的技術水平，促進行業(yè)健康發(fā)展。

水庫淤泥制磚利國利民，是一種新型綠色建材，建議在審批立項、稅收等方面予以扶持。

[1] 劉貴云.河道底泥資源化－新型陶粒濾料的研制及其應用研究[D].東華大學博士論文，2002，（11）.

[2] 王立華,劉佳,陳理達.水庫淤積物建材化利用研究[J].中國農村水利水電，2012，（7）：106-109.

[3] 王立華，賴冠文，陳沛車.興寧合水水庫淤泥燒制中試研究[J].廣東水利電力職業(yè)技術學院學報，2013，（2）：37-38.

[4] 常允新，朱學順，宋長斌，等.煤矸石的危害與防治[J].中國地質災害與防治學報，2001，12（2）：39-43.

[5] 葉吉文，沈國棟，路露.煤矸石的危害與綜合利用[J].中國資源綜合利用，2010，28（5）：32-34.

[6] 顧圣亮.磚瓦企業(yè)綜合利用河道疏浚淤泥研究[J].江蘇地質，2006，30（3）：236-239.

Study of the Benefits of Utilizing the Reservoir Slit for Building Materials

WANG Li-hua1,2, LAI Guan-wen1,2, LIU Jia1,2
(1 Guangdong Research Institute of Water Resources and Hydropower, Guangzhou 510635, China; 2 Guangdong Key Scientific Research Base of Water Resources, Guangzhou 510635, China)

The social, ecological and economic benefits of building materials produced with reservoir sediments have been studied. The social benefits are significant, as the reservoir capacity can be enhanced, water quality be improved, and cultivated land be saved. The ecological benefits are great, as the quantity of lay exploitation can be reduced, stockpiling ground be saved, secondary pollution of stockpiling be reduced during, and heavy metal in reservoir sediments be stabilized. Meanwhile, economic benefits are also evident, because the sediments can be used to produce reservoir bricks, a new kind of green building materials, better than clay solid bricks.

reservoir silt bricks; social benefits; ecological benefits; economic benefits

X70;TU528.041

A

1672-2841（2016）01-0005-04

2016-02-22

廣東省重大科技專項（2005A30402007）；廣東省水利科技創(chuàng)新項目（2009-34號）。

王立華，男，高級工程師，碩士，研究方向為水工新材料。