1   前言

在我國，一般來說疏浚淤泥含水率高達80%以上，多為液限的1.2～2.0倍，粘土顆粒含量多在40%以上。由于疏浚施工的擾動，淤泥的強度非常低，靜力觸探值小于200kPa，無側限抗壓強度在50kPa以下，通常難以被工程直接利用，而往往作廢棄處理，造成了資源的浪費。將廢棄的疏浚淤泥經過處理后代替良好的砂土等土工材料使用，不但減少了廢棄淤泥對環境的影響，而且產生了新的土工材料資源，這種經無害化處理后的廢棄物在建設過程中重新利用是當今環境巖土工程研究的熱點問題之一。“資源循環型社會”在發達國家己經不是一個概念，而循環利用率指標成為了一個政府重要的工作指標之一。如在日本，整個土建行業的廢棄物利用率已經從1995年的58%提高到2000年的80%，淤泥等建筑廢棄土的利用率也達到了60%。而我國疏浚淤泥的綜合利用剛起步，目前主要采用外海拋淤或者內陸征地貯淤的方法。隨著我國相關法律的完善和土地資源的緊缺，以及我國建設循環型社會目標的提出，如何將港航工程疏浚淤泥資源化綜合利用，變廢為寶，具有良好的產業化背景和今后研究的方向。

2   港航工程疏浚淤泥資源化利用的必要性和重要性

淤泥是在靜水和緩慢的流水環境中沉積，天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1.5，由有機殘片、無機顆粒、細菌菌體和膠體等組成的極其復雜的非均質體。由于含有各種病原菌、有機殘骸以及重金屬等污染物質，淤泥具有較強的污染性。首先，疏浚淤泥如果處理不當，其中的污染物大部分將滲入地表土層，會在雨水的沖刷下進入地表水系統或影響地下水；置于農田的淤泥會造成土壤作物的重金屬等污染，可能直接威脅人類的食物鏈；而淤泥的惡臭更是污染環境。第二，目前絕大部分港航疏浚淤泥經常廢棄于陸地拋填區或低洼地區，該方法

占用大量的土地，同時由于疏浚淤泥透水性差致使占用的土地很難在短時間內進行重復利用，從而在占用土地的同時增大了工程造價。第三，目前在大多數工程建設中，例如公路建設、河堤的培土加固、各種房屋建筑填方工程、海洋工程中都需要大量的良質填土材料，這些填土材料一般通過開挖耕地、河床采砂、開山采石（土）等方法才能保證。通過這些方式能夠得到的土方資源有限，而且已經造成了一定的環境問題，例如引起了河床沖刷、水土流失、農田減少等問題。在沿海地區建設是填土材料需求量最大的地區，然而由于天然資源的減少，已經不能滿足各種工程對填土材料的需求，同時經過這些方式得到的填土材料有的需要長途運輸，成本較高。因此，港航工程疏浚淤泥必須得到安全、及時、科學有效的處理和處置。

3   疏浚淤泥直接處理辦法

3.1拋泥法

拋泥法分為海洋拋泥和陸地拋泥。海洋拋泥是將疏浚泥運送到指定的海洋拋泥區內，傾倒于海中，這一方法曾被沿海港口常用。如我國的黃驊港、連云港、深圳港、天津新港等港口的建設和維護中產生的大量疏浚泥，大多采用在近海岸設置拋泥區進行海洋拋泥。陸地拋泥就是將疏浚出來的河湖底泥簡單拋棄于沿河、沿湖的低洼地區（如魚塘、荒地等區域），進行永久堆放或臨時堆放后復耕。內陸河湖產生的疏浚淤泥多采用此方法。這種淤泥處理方法，占用了大量的土地資源，如無錫五里湖的水環境整治一期工程中，疏浚泥量達60萬m³，設置了3個堆場進行堆放，共占用土地達500畝，并涉及拆遷和農業、漁業賠償等問題，給工程帶來了很大的難度。堆場貯淤除占用大量土地外，也可能引起二次污染的問題。

隨著對海洋環境保護的重視以及近海傾倒區的飽和，同時隨著《中華人民共和國海洋環境保護法》（1999），《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》（2004）和《中華人民共和國漁業法》（2004）的出臺和對環境的日益重視，使外海拋淤變得很艱難，從而使外海拋淤受到很大的限制。由于我國土地資源緊張，尤其是在平原地區（如長三角地區，珠三角地區），征地的成本很高，為此內陸河道征地貯淤在具體實施的過程中也存在大量的問題。

3.2吹（堆）填法

吹（堆）填法是通過泥泵作用，從吸泥管吸取淤泥和水的混合物（泥漿），經過排泥管輸送吹填陸域泥塘的一種施工方法。疏浚底泥作為填土材料使用，在許多少地的沿海國家和地區已經得到了應用。如日本、新加坡眾多海上人工島和機場的建設中都大量使用了疏浚底泥進行吹填，再對地基進行加固的辦法填海造地。在我國香港地區，僅1995年就填海造地6200hm²，占香港總面積的5.7%，其填海的材料除了使用山石填土外，也大量采用疏浚泥作為填料。在深圳的填海工程中，也大量使用吹填淤泥作為造地材料。

由于淤泥含水率很高，要想開發利用吹填法形成的土地，仍需要花一定的代價對其進行地基加固處理。淤泥吹填以后，相當長的時間內形成的是泥沼狀的泥塘，施工人員和機械難以進入施工。經過較長時間后表面干化形成硬殼層，可以進行插板并通過真空預壓法或堆載預壓進行排水。這些方法施工造價不菲，且排水固結時間長。如在南油“314” 吹填造地中采用了堆載預壓的方法，按間距1m布設塑料排水板，共打插塑料排水板34.6萬根，上面堆載厚度15m，需填砂墊層3.7m，固結周期達9個月。疏浚泥吹填造地的方法，存在著施工周期長以及處理成本昂貴的缺點。但是對于沿海地區土地資源和土石料資源緊張的地區（如溫州、香港和新加坡等地），將疏浚淤泥堆場處理和填海造陸有機的結合起來，不失為一種良好的方法，而對于內陸地區，將吹填法和疏浚淤泥綜合利用有機聯合起來，可以起到減小征地和疏浚淤泥廢物利用的雙重效果。

4   疏浚淤泥的資源化利用方法

要將疏浚淤泥作為材料進行使用，必須改良其高含水率、低強度的性質。目前針對疏浚淤泥的處理方法通常是采用傳統的物理處理方法和熱處理方法，而在疏浚淤泥的改良方面最常用的是化學處理方法，通過研究出不同的固化材料加入到疏浚淤泥中，改良其物理力學特性而成為較好工程用土，最終經過這些方法處理后的疏浚淤泥都可以達到資源再利用的目的。其中物理處理方法（機械脫水

技術）是熱處理方法和部分化學處理方法的前提。

4.1物理處理方法

由于疏浚泥的高含水率，為了使其轉化為良好的工程材料，降低疏浚泥含水率是最為直接的方法。通常情況下，自然晾曬是最簡單的方法，國內有許多內陸湖泊的疏浚工程就采用堆泥場自然干化的方法，如杭州西湖、無錫五里湖的底泥疏浚工程。這種方法一般要設置堆場，占用大量的土地或漁塘。淤泥干化需要較長的時間，且易受天氣的影響，一般實施較為困難。在國外，最為常見的是機械脫水工廠，就是采用離心脫水機或壓濾機進行脫水的方法。脫水法尤其是對高含水率的疏浚淤泥比較有效。較早的機械脫水工廠的工作能力一般較小，難以適應大規模、大疏浚工程的需要。近幾年通過技術開發，改進了技術設備，處理能力已有較大提高。但機械脫水具有脫水工廠固定式的缺點、且一次性投資較高，另一方面是經過脫水處理后的疏浚泥有時仍需進行二次處理才能滿足工程的要求。

脫水設備主要是將泥漿里的顆粒表面毛細水和重力水分離開來。用于疏浚工程泥漿脫水的脫水設備主要有以下四種：

（1）沉降式離心機：如圖1所示，在一個旋轉的圓簡形容器中，泥漿中固體顆粒將受到比重力大很多倍離心力的作用，使得比液體密度大的固體顆粒沿半徑向旋轉的四壁移動沉積，如四壁是開孔的或是可滲透的，液體穿過沉積的固體顆粒和四壁而排出，從而達到固液分離的目的。淤泥經脫水以后含水率在（1.0～1.2）w_L左右。日本采用的沉降式離心機每小時處理100m³，有的場合可以少用藥劑或者不用藥劑，轉速3000r/min左右。

圖1  離心機結構示意圖

（2）水中造粒機：如圖2所示，泥漿和藥劑混合后形成疏散絮體，在造粒機和重力作用下，讓其沿曲面滾動、碰撞、移位、產生剪切力，受到各種不均勻的作用，迫使水分從疏散的絮體中分離出來，使絮凝物如滾雪球一樣，逐漸加大，成為密實體，形成年輪結構，從而完成泥水分離。淤泥經脫水以后含水率在（0.7～0.8）w_L左右。日本、美國采用的水中造粒機每小時處理30m³，電耗在各類脫水機中最低，轉速1～2r/min。