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疏浚泥综合利用现状

2022-10-21 来源:乌哈旅游
综合论述 能源研究与管理2011(4) ・17・ 疏浚泥综合利用现状 尹平 ,宫晓波 (1.国核电力规划设计研究院,北京100094;2.全路通通信信号研究设计院,北京100073) 摘要:每年港口建设和航道疏浚都产生上亿m 的废弃物,对海洋环境和生物资源造成重大危害。将疏浚泥进行资 源化处理,转化为可再生资源,才能从根本上缓解海洋工程建设中疏浚泥的出路问题。疏浚物的综合利用技术,以 及减量化和资源化的研究工作已经引起国家的重视。综述了国内外疏浚泥的综合利用技术和研究现状,旨在为掌握 国际动态,提高我国疏浚泥综合利用的水平和数量服务。当前疏浚泥的主要应用技术有:固化填方技术、烧砖技 术、烧制陶粒技术、制作水泥熟料技术、农林应用技术、制氢技术和生态湿地及栖息地建设应用技术。 关键词:疏浚泥;航道疏浚;港口建设;建筑材料;综合利用 中图分类号:X321;P74 文献标志码:A 文章编号:1005--7676(2011)O4—0017—04 Present Situation of Dredged Mud Synthesizing Utilization YIN Ping ,GONG Xiao—bo (1.State Nuclear Electric Power Planting Design&Research Institute,Beijing 1 00094,China; 2.Beijing National Railway Research&Desin gnstIiute&Communicattion,Beijing 100073,Chma) Abstract:Over a hundred million steres dumping are produced every year in port building and sea—route dredged.Meanwhile, recyclng and ire-processing the dredged mud and swage waste seem to be the only solution to the problem.The synthesizing utilization technology to dredged material and the study work ofre ̄cing using nd abeing resoured have been regarded by our country.In tis arhticle synthesizing utilization technology and study status in our country and overseas are included,aiming at knowing international trends,improving he levelt of he sytnthesizing utilization and the quantity of redged matderial utilized. The main utilzatiion technic at present includes solidify to fillng tiechnique,sintering brick technology,sintering atiifcial aggregate,producing cement technology,application on agriculture technique and application technique on marsh area and inhibition. Key words:dredged mud;sea-route dredged;harbor building;structural materials;synthesizing utilization 1疏浚物海洋倾倒现状 中国在港口业和临海工业飞速发展的同时,港 能适应疏浚废弃物增长的要求,由于与其他海洋资 源的开发利用产生矛盾,倾倒区选划越来越困难。 过量的海洋倾废,会对生物资源和海洋环境造成不 口、航道、海岸海洋工程中产生的疏浚泥倾倒量也 越来越大,疏浚泥的产生量也呈直线上升,倾倒活 动明显增加,目前海洋倾倒区的数量和规模远远不 可弥补的破坏,是一种不负责任于当代,遗害于子 孙的污染物转移方式。 海洋倾倒(Ocean Dumping)已有130多年历 投稿时间:201 1-09—06 作者简介:尹平(1981一),女,山东潍坊人,初级工程师,硕士,毕业于中国海洋大学工程学院,防灾减灾工程及防护工程专业, 主要研究方向:轻集料混凝土的路用性能研究。 ・18・ 能源研究与管理2011(4) 综合论述 史,近年来海洋倾倒有毒有害物质的现象愈演愈烈, 海洋倾倒基本处于混乱和无序状态。人们已经意识 到海洋倾倒对海洋环境资源和生态环境造成的重大 危害,随着(1972伦敦公约》的通过与实施,人类 对海洋倾倒逐渐步人有序化、规范化轨道【”。我国利 用海洋处置航道疏浚泥始于19世纪80年代。1883 年起,清政府用挖泥船疏浚吴淞外沙,将疏浚物倾 倒于吴淞口外海域。疏浚物是海洋倾倒废弃物的主 要种类,约占我国海洋倾倒总量的90%,一般属于 3类废弃物[2]。特别是1978年以来,随着社会的发 展和沿海经济的快速增长,海洋军事和海洋资源开 发等活动形成的各种产业的规模和范围也在不断扩 大,我国港口、航道、海洋海岸工程维护建设的规 模越来越大,产生的疏浚泥逐年增加,向海洋倾倒 的数量明显增长。但是现有倾倒区容量日趋饱和, 部分倾倒区已经关闭或者正面临关闭,形成尖锐矛 盾,如何对疏浚泥进行有效处理和综合开发利用, 已成为亟需解决的问题。 疏浚物多为陆地地表流失的黏土,是宝贵的天 然资源,把它当作一种废弃物倾倒,实际上是对资 源的浪费,疏浚泥内含丰富的次生矿物,是一种良 好的再生资源。海洋疏浚泥的再生资源化利用已经 引起国家和沿海城市的重视,研究疏浚泥处理方法 已经成为一个重要的课题。 2疏浚泥综合利用现状 疏浚泥是一种可供生产性利用的自然资源,为 了保证海洋经济的可持续发展、保护海洋环境及生 物资源,把作为污染源的疏浚泥,通过无害化、稳 定化一系列处理方法,进行资源化综合开发再利用, 既能避免对环境造成危害,又能产生新的可利用资 源,形成循环经济、绿色经济格局,具有良好的经 济效益、社会效益和环境效益。本文将结合国内外 的经验对疏浚泥综合利用技术的研究现状进行论述。 2.1疏浚泥固化填方技术研究 利用疏浚泥固化技术转化为土材料(淤泥固化 土)替代陆地沙土石用于岸堤护坝、道路浇筑工程 和填海造陆工程等。 周顺和[3】对新加坡的海洋黏土进行固化处理,向 海洋淤泥中掺加固化材料,通过搅拌、混合和养护 等物理处理方式,使疏浚泥、固化材料和水发生一 系列化学反应。试验表明,对淤泥固化土而言,存 在一临界水泥量,当大于此掺量时淤泥固化土强度 随龄期会出现较快增长,固化土能够满足作为普通 填方土材料的需要,可用作建筑工程中的回填材料。 在奥克兰港口,Andrews,Robe ̄用疏浚泥和砂子修 建了一个集装箱码头,疏浚泥被证明是一种非常可 贵的资源。Tsuchida在海岸地区建筑材料的缺乏, 需要进口高质量土壤的情况下,利用东京海湾的疏 浚泥,进行固化处理后对其进行测试,其强度、变 形特性和弹性模量等均可满足其做为建筑材料的要 求。Kuo Wen.9h、Huang Jong.shin E4]对添加入疏浚 泥的水泥浆的抗渗性和抗压强度进行了分析试验, 此水泥浆对比普通的水泥浆有非常明显的优势,结 论为:疏浚泥的替代量为5%~50%时,水泥浆具有 较强的防水性,30%时综合性能最优。林安珍【5]将粉 煤灰作为新型添加材料应用于疏竣泥的固化处理, 并初步确定了粉煤灰和疏浚泥最佳配方比。Der— matas,Dimitris,Loest等对河底疏浚泥的水泥固化 技术进行了大量试验。李玉华也进行了河底淤泥的 固化处理试验。 疏浚泥经过固化处理后可以成为良好的道路工 程的路基、填方工程材料以及筑堤材料。国外将疏 浚泥固化处理作为填方材料的试验和研究非常多, 例如:法国在纪龙德河口凡尔登港附近,用疏浚泥 土建造成一个新港区,美国用疏浚泥建造了两千多 个岛屿,还有日本的伏木富山港疏浚填海工程等。 总的来说,国内研究目前处于起步阶段,国外处理 的目标强度比较高,处理成本投入巨大,较难为我 国所接受和推广。 2.2疏浚泥烧砖技术研究 利用淤泥制砖既可以解决河道疏浚淤泥出路, 又能解决制砖企业生产与保护耕地的矛盾,是一项 一举多得的有效措施。Kay Hamer等嘲经过大量试验 成功烧制出符合德国规范的砖制品。李志国等 展开 了利用天津海河淤泥烧砖的可行性研究,试验表明, 通过掺和改性降盐以及调整干燥及烧成工艺制度和 工艺参数,可在700 1 150℃的温度范围区间内, 烧成品质合格的制品,同时为天津市发展新型墙体 材料,实现产品的绿色化、标准化、系列化和配套 化做出了贡献。De Silva M S,Zoubeir Lafla ̄, Mazen Samara等也研究了有效利用疏浚材料造砖的 技术。 利用疏浚泥制砖,符合可持续发展的原则,能 部分解决实心粘土砖占用耕地,浪费土地资源,建 筑材料制造业与农争土的问题。对疏浚泥采用一系 列加工技术脱水排盐,使其变害为利,变废为宝, 形成建筑材料再利用,具有一定的社会经济效益。 综合论述 能源研究与管理2011(4) ・19・ 2.3疏浚泥陶粒应用技术研究 以河湖底泥为主要原料,加以一定量的辅料、 添加剂可制成具有一定强度的轻质陶粒。Mun K J 利用淤泥制陶粒,测定了污泥烧结陶粒的筒压强度、 密度、塌落度损失、冲击强度、吸水率等,认为同 普通混凝土用陶粒相比,其物理特性相似或者更好 一些,且污泥陶粒的吸水率比普通陶粒要好的多。 Chiou Ing-jia,Wang Kuen—shen等也针对不同性质的 疏浚泥,展开了烧制陶粒的探索。迟培云等【8]利用淤 积海泥烧制出超轻陶粒,对淤积海泥的形成过程、 矿物组成、颗粒组成及化学成分进行了分析和研究, 参照(锯集料及试验方法》,各项技术I陛能达到或超 过国家一等品标准,开辟了生产超轻陶粒的新途径, 认为它是配制保温或结构保温混凝土的优质超轻骨 料。贾振殿、王深利用淤积污泥烧制陶粒,生产成 本基本没有增加,产生一定的社会效益,同时获得 了国家专利。徐基璇和王中平对苏州河底泥烧制陶 粒展开了研究,试验表明,利用苏州河底泥能烧制 出密度为700 kg/m3的陶粒产品,其各项性能指标均 达到GB 2839—8l的要求,且经过高温焙烧,苏州河 底泥中的重金属大部分被固熔于陶粒中,不会对环境 造成新的污染。林鑫城、谢健、石萍等[91,利用海洋 疏浚泥生产出轻质陶粒,配方简单,取料容易,产 品性能符合国家标准,技术上、经济上都是可行的, 而且还能产生一定的环境效益和社会效益,是一项 废物利用的实用型新技术,也是一项保护耕地的有 效措施。刘贵云和奚旦立也讨论了以河道底泥为原 料,进行陶粒制备的试验研究,并针对底泥添加量 对陶粒比表面的影响做了进一步分析。 大量的研究表明,疏浚泥的化学成分、矿物成 分等经过烧制处理后基本都可以达到环保要求,不会 造成二次污染。并且由于底泥有机质丰富,烧制出的 陶粒具有很多优良陛能,在建筑、园艺方面具有很好 的应用价值。既实现了废物资源的开发与再利用,又 保护了耕地,具有一定的环境效益和社会效益。 2.4疏浚泥烧制水泥熟料技术研究 疏浚底泥中含有丰富的微生物,多量的比较均 衡的肥料成分,能提高土壤的酶活性,改善砂质土 壤质地,提高土壤的微生物活性。Canet R,Chaves C,Pomares F等【 0j用适当比例的底泥和土壤混合, 改善了土壤的性质,认为将底泥应用到农业种植上 具有较强的可行性。Darmody R G,Marlin J C,Ta1. bott通过试验发现疏浚泥中富含有机质和植物所需 的营养成分,并具有一定的保水性,是非常有价值 的生物性资源。Netzband,Axel研究了德国伯明翰 港的疏浚物,进行一系列处理后可用于农业生产。 朱广伟、陈英旭、王凤平【”】也展开了疏浚泥的农业 综合利用研究,利用疏浚底泥作为土壤改良剂,在 园林土壤和农业土壤中大量掺入疏浚底泥,分别对 农业利用和园林绿化进行了试验和分析,通过发芽 率测定认为,这种经过改良的土壤对农业种子发芽 率有一定影响,但在盆栽中影响很小,且运河底泥 在园林投放比农田投放具有更大的可行性,土地利 用是一种经济可行的疏浚底泥处置方法。 疏浚底泥应用于园林绿化,既使得疏浚泥得到 资源化再利用,又降低了园林绿化成本,在资源相 对匮乏的我国,非常符合我国的基本国情。 2.5疏浚泥农林应用技术研究 利用疏浚泥烧制水泥熟料方面,Jennifer L Da1. ton,Kevin H GardnerE 】用来自纽约港和泽西岛港的 疏浚泥烧制了水泥熟料。王荣祥、胡士跃等,利用 苏州河底淤泥生产水泥熟料,其熟料矿物组成及水 化产物与硅酸盐熟料相同。谢单等于2006年利用淤 泥进行制备水泥熟料的试验研究,结果表明,利用 淤泥、石灰石和铁粉进行配比,可以制成符合要求 的硅酸盐水泥。 疏浚泥在烧制水泥熟料中的应用主要是替代黏 土,研究表明,完全可以满足水泥生料配料要求, 可以作为墙体材料资源。为发展新型墙体材料,解 决建筑业对水泥需求量大的问题,实现产品绿色化、 标准化,在节能、节地、利废等方面做出重要贡献。 2.6湿地及栖息地应用 利用合适的湖泊疏浚底泥进行高温气化制氢, 是疏浚泥利用领域的前沿技术。超临界水汽化制氢 对生物质的气化率达到100%,能源利用回收率较 高,且没有二次污染物的产生,已经引起了国内外 专家和学者越来越多的关注。 2.7生态湿地及栖息地建设 部分疏浚底泥中含有大量的还原性物质和速效 性氮、磷,且其有毒有害物质含量较低,可以通过 掺加其他土壤和植物性材料来建设湿地,并进一步 作为动物的栖息地。例如,荷兰Mieh的风车岛 (Windmill Island)的一部分就是用疏浚物质堆积而形 成的湿地。美国阿拉巴马州的盖亚尔渠作为疏浚底 泥的处理地,在疏浚底泥上种植湿地植物,并作为 野生动物的栖息地。华盛顿也利用疏浚底泥建造了 岛屿,并在其上种植了大量海草,使其成为湿地。 Serpas,Rieardo W对疏浚泥形成的湿地展开应用研 ・20・ 能源研究与管理2011(4) 能够得到更为广泛的推广。 参考文献 综合论述 究。这种利用疏浚底泥建设生态湿地的应用途径, 不仅降低了对资源和环境的破坏,并对建立健全的 生态体系结构有着极其重要的意义。 【1]郑淑英.中国海上排污与倾倒收费政策及标准研究【M】.北京:海洋 3结论 我国是一个人均自然资源占有量比较少的国家, 提高资源的综合利用水平至关重要。对疏浚泥的处理 要坚持“无害化、资源化”的原则,鼓励疏浚泥的回 出版社,2006. 【2]戴明新.湛江港30万吨级航道工程疏浚泥倾倒对海洋生态环境的 影响研究[J].交通环保,2005,26(3):9—1 1. [3】周顺和.开挖施工中产生的废弃物在新加坡的循环利用[c].第二届 全国非饱和土学术研讨会论文集.杭州:浙江大学出版社,2005: 686-691. 收和综合利用。要依靠科技充分利用好疏浚泥这一宝 贵资源,要改变将疏浚泥作为废弃物倾倒的传统观 念,要充分认识疏浚泥资源化对可持续发展的重要意 义。疏浚泥转化为可再生资源的处理需要各种技术的 综合集成,这也已经成为世界范围内众多专家和学者 关注和研究的焦点课题。其中,固化填方技术、制陶 和烧制水泥的技术已经有了规模性的应用。 不过疏浚泥的再回收利用还面临着多方面的因 [4】Kuo Wen—yih,Huang Jong—shin,Tan Tsze—eng.Organo-modiifed reset- voir sludge as fine aggregates in cement mortars[J].Construction and Building Materials,2007,21(3):609—615. [5】林安珍,郑荣跃.粉煤灰应用于疏浚泥固化处理时的最佳配比研究 [J】,混凝土,2005(4):73—76. [6】Kay Hamer,Volker Karius.Brick production with dredged harbour sediments:An industrial—scale experiment[J].Waste Management,2002 (22):521-530. [7】李志国,张方,沈海涵.天津市海泥战略资源的利用[J].天津建设科 素制约,比如回收成本较高以及回收处理后的利用 途径有限等问题。由于疏浚泥产业化的资金投入庞 大,具有较大的投资风险,一般企业难以承受,加 上综合利用的处理规模较小,所生产的产品认知度 比较低,市场不配套并且开拓需较长周期,在整个 中短长期经济效益均不明显,严重影响了这个新兴 产业的发展。只有寻求更广泛的利用途径,引起社 会和政府的广泛关注,制定相关的环境保护政策法 规,对海洋疏浚泥的综合利用给出明确的鼓励和指 示方向,如纳入到国家发改委、财政部和国家税务 技,2005(4):7—8. [8】迟培云,张连栋,钱[9】谢健,林鑫城,石强.利用淤积海泥烧制超轻陶粒研究 ,新型建 萍,等刑用海洋疏浚泥生产轻质陶粒的研究 筑材料,2002(3):28—30. [J】_湛江海洋大学学报,2004,24(6):33—36. 【10】Caner R,Chaves C,Pomares F,et a1.Agricultural use of sediments from the Albufera Lake(eastem Spain)[J】.Agriculture Ecosystems nd aEnvironment,2003,95:29—36. [1 11朱广伟,陈英旭,王凤平,等.景观水体疏浚底泥的农业利用研究[J】. 应用生态学报,2002,13(3):335—339. [12】Jennifer L Dalton,Kevin H Gardner.Properties of Portland cement made from contaminated sediments[J】.Conservation and Recyclng,i 2004,41(3):227—241. 总局联合颁布的《资源综合利用目录》中来,给予 国家政策和资金的扶持,疏浚泥的综合利用技术才 (上接第8页) 参考文献 黄志忠,宋志瑞,等.华南中部中新元古代造山带构造演化 【1】董大忠,邹才能,李建忠,等.页岩气资源潜力与勘探开发前景『j1地 【9]楼法生,探讨[J】_资源调查与环境,2003,26(4):200—206. 质通报,201 1,30(2):324—336. 0]王长明,吴淦国,张达,等.赣东北地区的区域成矿特征和成矿谱 [2】安晓璇,黄文辉,刘思宇,等.页岩气资源分布、开发现状及展望[J】 [1.系 .世界地质,2010,29(4):588—600. 资源与产业,2010,12(2):103—110.  1】邓荣敬,徐备,张立勤,等.萍乐坳陷西部上古生界一下三叠统烃 【3]李建忠,董大忠,陈更生,等.中国页岩气资源前景与战略地位[J】_天 【1源岩评价[J].天然气工业,2005,25(3):23—28. 然气工业,2009,29(5):1 1-17. 12李延钧,刘欢,刘家霞,等.页岩气地质选区及资源潜力评价方法 【4]张大伟.加快中国页岩气勘探开发和利用的主要路径[J1.天然气工 【[J].西南石油大学学报,201 1,52(2):28—34. 业,201 1,3 1(5):1-5. 3】崔思华,班凡生,袁光杰.页岩气钻完井技术现状及难点分析[J].天 [5]张大伟.加速我国页岩气资源调查和勘探开发战略构想[J】.石油与 [1然气工业,201 1,31(4):72—75. 天然气地质,2010,31(2):135—139. 4】潘继平.页岩气开发现状及发展前景——关于促进我国页岩气资 [6]邹才能,董大忠,王社教,等.中国页岩气形成机理、地质特征及资源 【1源开发的思考[J].国际石油经济,2009,17(11):12—15. 潜力[J】.石油勘探与开发,2010,37(6):641—653. 5]张鸿翔顶若气:全球油气资源开发的新亮点——我国页岩气开发 【7】孙宇浩.我国南方地区具备页岩气勘探潜力[EB/OL].(2oll一06一o2). 【l的现状与关键问题[J].中国科学院院刊,2010,25(4):406—410. 中国矿业网,http://app.chinamining.com.ca. 16]李玉魁.中国页岩气资源前景与开采技术[R1.北京:北京九尊能源 [8]楼法生,黄志忠,吴新华,等.华南中部赣浙皖相邻区大地构造单元划 【技术有限公司,201 1. 分及其特征[J】.资源调查与环境,2003,24(3):177—183. 

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