環(huán)保罩吸清淤脫水工藝對河道水質(zhì)影響的研究

2024-01-08 12:09劉存輝張關(guān)超

中國水能及電氣化 2023年12期

劉存輝王茵張關(guān)超

(北京河沐生態(tài)科技有限公司，北京 102206)

河湖底泥，是長時間物化反應(yīng)沉積在河道底部的泥、垃圾等和水的混合體，是水體污染物轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化的媒介，帶有重金屬、磷等污染物[1-3]。大量的氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)是湖泊發(fā)生富營養(yǎng)化和水環(huán)境惡化的重要原因[4-6]。在2022年1—6月國家有關(guān)部門監(jiān)測的210個重點湖(庫)中，劣Ⅴ類水質(zhì)湖庫個數(shù)占比5.2%。主要污染指標(biāo)為總磷、化學(xué)需氧量和高錳酸鹽指數(shù)。湖泊中度富營養(yǎng)占5.0%，輕度富營養(yǎng)占20.4%，水污染現(xiàn)狀污染嚴重，不容小覷，亟待解決[7]。

河湖底泥是重金屬、氨氮、磷等污染物的蓄積庫，隨著外源污染物的吸附、轉(zhuǎn)化和沉降作用，河道會得到一定的凈化[8，9]。但隨著污染物的不斷聚積，河湖底泥中的污染負荷增加，最終成為河湖內(nèi)源污染源，通過懸浮等方式向水體釋放污染，對河湖水體造成持續(xù)且嚴重的污染影響[10-11]。目前，河湖帶水清淤是解決河湖底泥內(nèi)源污染的常用技術(shù)。河湖帶水清淤技術(shù)是在河湖不排干的情況下完成清淤作業(yè)，與傳統(tǒng)干挖清淤方式對比，具有無須排干水體、節(jié)約水資源、施工影響小、措施費少以及生態(tài)環(huán)境效益好等優(yōu)點?？蓱?yīng)用于城市河湖“底部襯砌、硬質(zhì)護坡、渠化河道、多閘壩調(diào)控、多水草、多垃圾”等工況。借鑒前期的河湖清淤經(jīng)驗，本研究對目標(biāo)河段采用環(huán)保罩吸清淤脫水工藝進行河底淤泥疏浚，探討了此工藝清淤作業(yè)過程對河水水質(zhì)的影響時間和區(qū)域范圍。

1 工程概況

本次清淤工程位于北京市東直門閘和昆玉河繡漪閘。東直門閘清淤面積約3822m2，河底淤泥厚度為0.20～1.40m，總清淤方量約為1500m3。昆玉河繡漪閘清淤面積為3500m2，河底淤泥厚度為0.6～0.9m，總清淤方量約為2900m3(見圖1)。

圖1 清淤范圍

本研究對東直門閘河底淤泥取樣并進行顆粒分析(見圖2)。檢測結(jié)果表明，其0.075mm以下、0.25～0.075mm、0.5～0.25mm、2～0.5mm、5～2mm淤泥粒徑，質(zhì)量占比分別為13.5%、33.3%、21.4%、19.1%、13.1%。東直門閘河底淤泥主要為0.075～2mm以上粒徑的細砂粒，質(zhì)量占比高達86.9%，是河湖底泥污染物吸附和遷移的重要原因。繡漪閘河底淤泥在水下自然狀態(tài)下的平均含固率為62%。結(jié)果顯示其河底淤泥粒徑偏小，主要淤泥粒徑集中在2～0.5mm以下，占比高達88.2%。

2 材料與方法

2.1 環(huán)保罩吸清淤脫水工藝

清淤作業(yè)采用液壓臂罩吸式清淤船，施工時其罩頭緊貼河底，罩頭將罩殼內(nèi)外水體隔開，泥漿泵將罩殼內(nèi)泥漿抽送至脫水站(見圖3、圖4)。

圖4 清淤罩吸頭

在脫水站，對泥漿先投加混凝劑(PAC)，用篩分機篩除泥漿的垃圾雜物，然后用濃縮箱對泥漿進行濃縮減量。隨后對濃縮產(chǎn)生的泥漿投加絮凝劑(PAM)，通過帶式壓濾機對泥漿脫水干化。壓濾后的尾水經(jīng)沉淀箱沉淀處理后，排入市政污水管道(見圖5)。

圖5 環(huán)保罩吸清淤脫水工藝

2.2 清淤脫水工藝設(shè)備參數(shù)

清淤脫水站占地長度為33m，寬度為12m，占地面積396m2(見表1、圖6)。

表1 清淤脫水工藝設(shè)備參數(shù)

2.3 樣品采集與采樣點布設(shè)

東直門閘清淤工程布設(shè)3個檢測點位，其中，背景點位S1位于清淤區(qū)域上游50m；檢測點位S2位于清淤區(qū)域中心位置，在壩河分洪閘閘口上游；檢測點位S3位于東直門閘前，在亮馬河口位置。繡漪閘清淤工程共布設(shè)6個監(jiān)測點位：S1(京密引水渠繡漪閘上游100m)、S2(清淤區(qū)域繡漪閘附近)、S3(清淤區(qū)域尾端拱橋下)、S4(清淤區(qū)域尾端拱橋下游200m)、S5(清淤區(qū)域尾端拱橋下游400m)、S6(清淤區(qū)域尾端拱橋下游800m)。

繡漪閘清淤工程還監(jiān)測了清淤時擾動位置和清淤結(jié)束時間對區(qū)域水質(zhì)的影響。清淤時擾動位置設(shè)置為未擾動前(原河水)，擾動0m、20m、40m、60m、80m。清淤結(jié)束時間設(shè)置為未擾動前，清淤結(jié)束10min、20min、30min、40min、50min(見圖7)。