CN105155463B - 一种河道或湖泊的生态疏浚处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种河道或湖泊的生态疏浚处理方法，包括：（1）底泥开挖与干化处理；（2）在疏挖底泥后的河床往上依次设有承托层、过渡层、反应层、安全覆盖层，形式河底生物膜恢复系统；（3）对河岸和河堤进行处理形成生态护岸系统。本发明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、生态相结合来解决河道与湖泊的可持续发展的“生态位”修复。
Description
技术领域
本发明属于河流与湖泊污染治理领域，进一步是指一种河道或湖泊的生态疏浚处理方法。
背景技术
河道是文明延续与经济发展的重要载体，是人与自然和谐共处的重要组成部分，也是城市品质的标志之一。近年来，随着我国经济腾飞，城镇化步伐加快，城镇排污量增加，许多城镇河流受到严重污染，黑臭问题突出。
河道与湖泊的主要污染源为：①生活污水；②地表径流；③生活垃圾；④建筑污染；⑤污染底泥。具体表现为：沿岸生活污水严重漏排，部分污水直接入河；河流水体流动性差，水质恶化；堤岸人口硬质化，缺乏生态性；生活垃圾入河率高；建筑废水、废料入河；生态系统退化等。
由于上述的环境问题，造成河流与湖泊的底泥淤积严重。由于底泥与河水组成的是一个二相的平衡体，污染物在两者之间相互作用、影响；如果底泥中污染浓度过高，势必造成底泥中的污染物会释放出来，影响水质。
尤其是某些河流沿岸建有工业园的地区，其主要污染为有机质、TP、TN、Cu、Pb、Zn、Cd、Cr等。
河流与湖泊底泥主要来自周围河流及水土流失带来的冲积物及近年来工业化和城镇化进程中产生的污染物，从某些取样样品分析结果可知，最上层是由近年来人们活动影响而产生的底泥层，由于形成的时间较短，含水率较高，密度和硬度相对较小。底泥层是由河流与湖泊中的泥沙、污染物质及一些杂质在河底经多年沉积而形成的一层密度、硬度相对较大的底泥层。目前清理处理的底泥基本不进行处理，一般是直接堆放，或者是直接填埋处理，对环境造成二次污染。
河道与湖泊水环境综合整治的主要措施之一就是对河道与湖泊底泥进行疏浚，河道与湖泊疏浚在河道与湖泊治理过程中发挥着积极的作用。目前，对河道与湖泊的疏浚方法包括排干水塘人工疏浚、不排水机械疏浚、泥浆泵水力冲挖机组干塘疏浚、射流清淤挖泥船疏浚、气力泵清淤等。尽管这些方法在河道与湖泊污染整治方面起着积极的作用，但对于疏浚量较大时，需投入大量机械设备和人工，施工强度和工人劳动强度大，管理不方便，实施难度大。并且上述的疏浚方法只是停留在传统意义上的一般工程疏浚的层面上，没有考虑以工程、环境、生态相结合来解决河道与湖泊水体的可持续发展或称“生态位”的修复问题。
相关名称解释：植被混凝土是指能够适应绿色植物生长、又具有一定的防护功能的混凝土及其制品。
生态石笼是近年来广泛运用于交通、水利、市政、园林，水土保持等工程项目中的一种新型材料结构。生态石笼由生态格网根据不同要求制作而成。
生态格网是将抗腐耐磨高强的低碳高镀锌钢丝或5%铝-锌稀土合金镀层钢丝（或同质包覆聚合物钢丝），由机械编织成五铰状、六边形网目的网片，其双线铰合部分的长度应不小于5cm，以不破坏钢丝的防护镀层。生态格网可根据工程设计要求组装成箱笼，并装入块石等填充料后连接成一体，用做堤防、路基防护等工程的新技术。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种与传统工程疏浚有区别的生态疏浚处理方法，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、生态相结合来解决河道与湖泊的可持续发展的“生态位”修复。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种河道或湖泊的生态疏浚处理方法，包括对底泥、河床以及河堤河岸的处理，具体包括以下步骤：
（1）用临时水坝将河道分隔成多个围堰，将围堰内的底泥挖出，在底泥中加入改性剂改性，去除底泥中的重金属离子，然后运送至底泥堆放干化场进行干化处理后再利用；所述底泥堆放干化场四周设置有围埝，所述围埝内侧壁设有防渗土工膜，所述底泥堆放干化场从底部往上依次设有盲沟防渗层、盲沟、泥床垫层、泥床过滤层以及用于堆放底泥的底泥堆存层，所述盲沟内设有渗滤液收集管；
（2）在疏挖底泥后的河床往上依次设有承托层、过渡层、反应层、安全覆盖层，形式河底生物膜恢复系统；
（3）在河堤的底部设有阶梯式生态石笼，所述阶梯式生态石笼表面为复土层，所述河岸斜坡面上设有生态混凝土层，所述生态混凝土层的底部与所述阶梯式生态石笼连接；所述复土层以及所述生态混凝土层上为挺水植物植被层，所述河堤的堤面上有堤面植护层，形成生态护岸系统。
石笼复土层和生态混凝土上优选种植挺水植物菖蒲，堤面优选种植紫薇。
步骤（1）所述改性剂优选为粉煤灰，所述粉煤灰的用量优选为底泥质量的0.08-0.12倍。粉煤灰含有大量的可溶性硅、钙、镁、磷等农作物需要的营养元素；另外，粉煤灰含有Al2O3、CaO等活性物质，能去除河道底泥中的含重金属离子。
步骤（1）所述防渗土工膜优选为聚丙烯防渗土工膜。
步骤（1）所述盲沟优选内填充30~50mm的碎石，所述盲沟横截面为梯形，上部宽度大于下部宽度。
步骤（1）所述渗滤液收集管优选两边交错开孔，孔距为100mm-150 mm，孔径为15mm -20 mm。
步骤（1）所述泥床垫层优选为粒径在4~8mm的砾石层，所述泥床垫层的厚度200mm-300mm。
步骤（1）所述泥床过滤层优选为粒径在1~2mm之间的石英砂层，所述泥床过滤层的厚度为250mm-350mm。
步骤（1）所述渗滤液收集管优选与沉淀池连接。便于将收集的滤液进一步进行沉淀处理后再利用。
步骤（2）所述承托层优选为粒径在8mm~16mm之间的砾石，所述承托层的厚度为100mm-200 mm。
步骤（2）所述过渡层优选为粒径在4mm~8mm之间的砾石，所述过渡层的厚度为100mm-200 mm。
步骤（2）所述反应层优选为粒径在2~4mm之间的卵石，所述反应层的厚度为100mm-200 mm。
步骤（2）所述安全覆盖层优选为粒径在0.9mm~1.5mm之间的石英砂层，所述安全覆盖层的厚度为100mm-200 mm。
步骤（3）所述阶梯式生态石笼优选高度为400mm -500mm，宽度为400mm -500mm，长度为2000mm-2500mm，网笼孔径为60 mm ~80mm，网笼内装填直径大于80mm的块石。
与现有技术相比，本发明的创新在于：
1、本发明的河道或湖泊的生态疏浚处理方法，采用工程措施，通过底泥的疏浚最大可能地将储积在该层中的污染物移出水体之外，清除污染水体的内源，减少底泥污染物向水体的释放；采用生态措施，以改善水生态循环，遏制河道稳定性的退化，并为水生态系统的恢复创造条件。
将疏挖的底泥用添加粉煤灰的方法改性，改性后的底泥可用于林地的基肥和追肥，不仅能提供树木生长所需要的养分，提高林业产量，而且可以改良土壤，提高土壤肥力，做到林地资源化。
所述底泥堆放干化场可以将底泥堆放于底泥堆存层进行自然干化脱水，优选将添加改性剂后的底泥在底泥堆存层进行自然干化脱水，这样处理底泥不会造成二次污染。
2、本发明采用生态措施，以改善水生态循环，遏制河道稳定性的退化，并为水生态系统的恢复创造条件。所述河岸上的生态混凝土既能生长小型草类植物，又能生长大型藻类，同时为微生物、小型动物提供更多的生存空间。
3、所述从河床往上依次设有承托层、过渡层、反应层、安全覆盖层，形成河底生物膜的恢复，除安全覆盖的功能外，还可对合理产生接触沉淀、吸附和氧化分解作用，以此来改善水质，修复水体的生态环境。
附图说明
图1为本发明的疏挖连接关系示意图；
图2为本发明的底泥堆放干化场的断面示意图；
图3为本发明的生态护岸系统的断面示意图；
图4为本发明的河底生物膜恢复系统的断面示意图；
在图中
1-临时水坝；2-围堰；3-立式泥浆泵；4-挖掘机；5-铲车；6皮带输送机；7-投料机；8-自卸汽车；9-底泥堆放干化场；9-1-围埝；9-2-防渗土工膜；9-3-盲沟防渗层；9-4-盲沟；9-5-渗滤液收集管；9-6-泥床垫层；9-7-泥床过滤层；9-8-底泥堆放层；10-沉淀池；11-生态护岸系统；11-1-阶梯式生态石笼；11-2-生态混凝土；11-3-复土层；11-4-挺水植物层；11-5-堤面植护层；12-河底生物膜恢复系统；12-1-承托层；12-2-过渡层；12-3-反应层；12-4-安全覆盖层。
具体实施方案
下面结合实例对本发明做进一步的说明
为了更好的理解本发明，下面结合实施例对本发明进一步详细说明。
实施例1
一种河道或湖泊的生态疏浚处理方法，包括对底泥、河床以及河堤河岸的处理，具体包括以下步骤：
（1）用临时水坝将河道分隔成多个围堰，将围堰内的底泥挖出，在底泥中加入改性剂改性，去除底泥中的重金属离子，然后运送至底泥堆放干化场进行干化处理后再利用；所述底泥堆放干化场四周设置有围埝，所述围埝内侧壁设有防渗土工膜，所述底泥堆放干化场从底部往上依次设有盲沟防渗层、盲沟、泥床垫层、泥床过滤层以及用于堆放底泥的底泥堆存层，所述盲沟内设有渗滤液收集管；
（2）在疏挖底泥后的河床往上依次设有承托层、过渡层、反应层、安全覆盖层，形式河底生物膜恢复系统；
（3）在河堤的底部设有阶梯式生态石笼，所述阶梯式生态石笼表面为复土层，所述河岸斜坡面上设有生态混凝土层，所述生态混凝土层的底部与所述阶梯式生态石笼连接；所述复土层以及所述生态混凝土层上为挺水植物植被层，所述河堤的堤面上有堤面植护层，形成生态护岸系统。
疏挖过程说明：
如图1所示，所述的河道底泥疏挖采用排干塘机械疏挖方法，用临时水坝1将河道分隔成多个围堰2，首先选择其中的一个围堰用立式泥浆泵3将疏挖区内河水抽干，河水抽干后，先用挖掘机4将底泥挖运上岸，再用铲车5装到皮带运输机6上，并用投料机7将粉煤灰投加到皮带运输机上以对底泥改性（其体积配比为：粉煤灰:底泥=1:10，粉煤灰含有大量的可溶性硅、钙、镁、磷等农作物必需的营养元素；另外，粉煤灰含有Al2O3、CaO等活性物质，能去除河道底泥中的含重金属离子）。粉煤灰按配比和河道底泥在皮带输送机上混合后输送至自卸汽车8，然后由自卸汽车运送至底泥堆放干化场9。
由图2可知，所述的底泥堆放干化场9，四周设置有围埝9-1，选用500×400mm编织袋装土斜坡式围埝，围埝顶宽1000mm，底宽2000mm。围埝内侧铺设250g/㎡的聚丙烯防渗土工膜9-2。再从底部往上方向依次设置有盲沟防渗层9-3（防渗层由粘土和膨润土按体积比6:4混合而成，高度为300mm）、盲沟9-4（盲沟内填充30~50mm碎石，盲沟为梯形，下宽1000mm，上宽2000mm，高度600mm）、渗滤液收集管9-5（管径为DN150mm，在管中心向下垂直线成60°角两边交错开孔，孔距为100mm，孔径为15）、泥床垫层9-6（砾石粒径4~8mm，厚度200mm）、泥床过滤层9-7（石英砂粒径1~2mm，厚度300mm）、底泥堆放层9-8（底泥在堆放干化场进行自然干化脱水后用做林地的基肥和追肥，不仅能提供树木生长所需的养分，提高林业产量，而且可以改良土壤，提高土壤肥力，做到林地资源化），过滤后的渗滤液经渗滤液收集管9-5收集后排入沉淀池10，经沉淀后的上清液排入城市下水道，沉淀泥返回堆放干化场。
由图3可知，所述的生态护岸系统11，底部设置有阶梯式生态石笼11-1（生态石笼高度500mm，宽度400mm，长2000mm，铁丝网笼使用孔径60~80mm，网笼内装填直径大于80mm的块石）。生态石笼表面为复土层11-3种植植物，生态石笼往上设置有斜坡式渗透混凝土11-2至堤面（生态混凝土选用𝟇300mm混凝土预制球，既能生长小型草类植物，又能生长大型藻类，同时为微生物、小型动物提供更多的生存空间）；石笼复土层和生态混凝土上种植挺水植物菖蒲11-4，堤面植护层11-5。
由图4可知，所述的河底生物膜恢复系统12，从疏挖后的河底依次往上设置有承托层12-1（砾石，粒径8~16mm，厚度为100mm）、过渡层12-2（砾石，粒径4~8mm，厚度为100mm）、反应层12-3（卵石，粒径2~4mm，厚度为100mm）、安全覆盖层12-4（石英砂，粒径0.95~1.35mm，厚度200mm）。
河底生物膜的恢复，除安全覆盖的功能外，还可对合理产生接触沉淀、吸附和氧化分解作用，以此来改善水质，修复水体的生态环境。
实施例2
用本发明的一种河道或湖泊的生态疏浚处理方法对南方某城市的河道进行治理。治理前的水质评价指标中，CODcr、氨氮、总氮和总磷在所有断面上均为劣Ⅴ类，属于典型的“黑臭”河流，经治理后，消除了河流黑臭，河流水体夏季透明度普遍提高至400mm，冬季达到600mm，水质达到《污水再生利用景观环境用水水质标准》（GB/T 18921-2002）。
Claims (13)
1.一种河道或湖泊的生态疏浚处理方法，其特征是，包括对底泥、河床以及河堤的处理，具体包括以下步骤：
（1）用临时水坝将河道分隔成多个围堰，将围堰内的底泥挖出，在底泥中加入改性剂改性，去除底泥中的重金属离子，然后运送至底泥堆放干化场进行干化处理后再利用；所述底泥堆放干化场四周设置有围埝，所述围埝内侧壁设有防渗土工膜，所述底泥堆放干化场从底部往上依次设有盲沟防渗层、盲沟、泥床垫层、泥床过滤层以及用于堆放底泥的底泥堆存层，所述盲沟内设有渗滤液收集管；
（2）在疏挖底泥后的河床往上依次设有承托层、过渡层、反应层、安全覆盖层，形成河底生物膜恢复系统；
（3）在河堤的底部设有阶梯式生态石笼，所述阶梯式生态石笼表面为复土层，所述河岸斜坡面上设有生态混凝土层，所述生态混凝土层的底部与所述阶梯式生态石笼连接；所述复土层以及所述生态混凝土层上为挺水植物植被层，所述河堤的堤面上有堤面植护层，形成生态护岸系统。
2.根据权利要求1所述河道或湖泊的生态疏浚处理方法，其特征是，步骤（1）所述改性剂为粉煤灰，所述粉煤灰的用量为底泥质量的0.08-0.12倍。
3.根据权利要求1所述河道或湖泊的生态疏浚处理方法，其特征是，步骤（1）所述防渗土工膜为聚丙烯防渗土工膜。
4.根据权利要求1所述河道或湖泊的生态疏浚处理方法，其特征是，步骤（1）所述盲沟内填充30~50mm的碎石，所述盲沟横截面为梯形，上部宽度大于下部宽度。
5.根据权利要求1所述河道或湖泊的生态疏浚处理方法，其特征是，步骤（1）所述渗滤液收集管两边交错开孔，孔距为100mm-150 mm，孔径为15 mm -20 mm。
6.根据权利要求1所述河道或湖泊的生态疏浚处理方法，其特征是，步骤（1）所述泥床垫层为粒径在4~8mm的砾石层，所述泥床垫层的厚度200mm-300mm。
7.根据权利要求1所述河道或湖泊的生态疏浚处理方法，其特征是，步骤（1）所述泥床过滤层为粒径在1~2mm之间的石英砂层，所述泥床过滤层的厚度为250mm-350mm。
8.根据权利要求1所述河道或湖泊的生态疏浚处理方法，其特征是，步骤（1）所述渗滤液收集管与沉淀池连接。
9.根据权利要求1所述河道或湖泊的生态疏浚处理方法，其特征是，步骤（2）所述承托层为粒径在8mm~16mm之间的砾石，所述承托层的厚度为100mm-200 mm。
10.根据权利要求1所述河道或湖泊的生态疏浚处理方法，其特征是，步骤（2）所述过渡层为粒径在4mm~8mm之间的砾石，所述过渡层的厚度为100mm-200 mm。
11.根据权利要求1所述河道或湖泊的生态疏浚处理方法，其特征是，步骤（2）所述反应层为粒径在2~4mm之间的卵石，所述反应层的厚度为100mm-200 mm。
12.根据权利要求1所述河道或湖泊的生态疏浚处理方法，其特征是，步骤（2）所述安全覆盖层为粒径在0.9mm~1.5mm之间的石英砂层，所述安全覆盖层的厚度为100mm-200 mm。
13.根据权利要求1所述河道或湖泊的生态疏浚处理方法，其特征是，步骤（3）所述阶梯式生态石笼高度为400mm -500mm，宽度为400mm -500mm，长度为2000mm-2500mm，网笼孔径为60 mm ~80mm，网笼内装填直径大于80mm的块石。
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