1.安徽理工大学 土木建筑学院 冉旭芳1 232001
2.广东广州大学土木工程学院 陈培宇2 510006
3 盐城工学院 王娇3 洪小燕3
【摘要】大规模的疏浚工程产生大量的疏浚淤泥，国内对于如何快速处理和有效利用这种固体废弃物的研究在持续进行。本文主要阐述了物理脱水、化学固化、高温烧结3种疏浚淤泥固化处理技术，以及处理后的资源化利的原理、优缺点、研究成果和工程应用。
【关键字】疏浚淤泥、固化处理技术、工程应用
1引言
近年来随着我国水利工程的快速发展以及对水环境的大规模治理，疏浚淤泥产量逐年增长，在珠三角地区每年产量高达8000万m3，厦门港深水航道二期工程产量1000万m2，抛海处理的疏浚淤泥近2亿m3[1-2]。这类疏浚淤泥具有含水率高、压缩量大、强度低、渗透性低、固结时间慢的特点，是一种典型的固体废弃物。通常我国采用海洋抛淤和堆场堆放两种方式处理疏浚淤泥，海洋抛淤操作简便、经济成本低，但近年来海洋自身净化能力下降，淤泥抛弃严重破坏海洋环境及海洋生态平衡[3]；堆场堆放施工便利，但需占用大量稀缺的土地资源，由于疏浚淤泥的高含水率和低渗透性的特点，导致堆场中淤泥吹填时间很长，此外，疏浚淤泥里富含有机物、污染物、重金属等物质[4]，若长期堆放不加以处理，也会给环境带来二次污染。在此基础之上，如何有效快速的处理利用疏浚淤泥成为热点，为此国内外采用固化处理技术改良疏浚淤泥的物理、力学性能[5-8]，我国主要采用物理、化学的方法处理，使疏浚淤泥成为可再利用的土工填方材料、建筑材料、绿色用土，从而避免资源的浪费，使其变废为宝。目前我国对于疏浚淤泥的有效处理和资源化利用还处于不完善阶段，笔者对国内外疏浚淤泥的处理利用进行总结和梳理，并在我国对于合理处理利用疏浚淤泥的方法具有现实意义。
2疏浚淤泥研究现状
疏浚淤泥是由黏土矿物成分、泥沙、生物质等细小颗粒在静电力和分子力共同作用下形成的絮状和蜂窝状结构沉积物；其含水量极高、流动性极强，在施工过程中极不利于运输处理。目前国内外疏浚淤泥固化处理技术主要有3种方法：物理脱水固结、化学固化、高温溶解烧结。
2.1物理脱水固结
实际工程中常用的物理固结方法主要是自然晾晒法、排水固结法、土工管袋脱水。自然晾晒法是将疏浚淤泥直接通过晾晒，土颗粒间的自由水蒸发和土颗粒自身因重力发生沉降，而达到脱水、固结的效果。这种方法施工简便，操作简单，但会受天气、场地的严重影响，施工周期长且不适用于产量大的施工现场。机械脱水法主要包括离心脱水法和板框压滤法，其工作原理是通过脱水机械去除疏浚淤泥中部分自由水，过滤出土颗粒，使得固液分离以便于淤泥的运输和利用。但由于疏浚淤泥在脱水后的含水率也接近液限，脱水设备价格高，所以对于大型疏浚工程成本偏高。土工管袋脱水是利用强度较高的土工织物（土工袋、土工包、土工管、土工箱）制成的滤水土工管袋充灌疏浚淤泥，利用泥浆的压力和重力使水分排出。这种方法施工较快、造价低，但更适用于含沙量较高的淤泥，处理后的淤泥可直接还田使用，但不利于做填方材料。
2.2化学固化
化学固结固化处理是通过在疏浚淤泥中加入水泥、石灰或工业废料（钢渣、粉煤灰、高炉矿渣、费石膏、碱渣）和其他外掺剂（水玻璃、硅粉、木质素磺酸钙复合型固化材料），搅拌均匀后，外掺剂在疏浚淤泥内发生充分水解和水化反应，生成的一部分胶凝物质包裹在土颗粒表面，一部分填充在土颗粒之间，使得疏浚淤泥具有一定强度和水稳定性。
国内外在化学固化技术处理疏浚淤泥的问题上已又大量研究和应用，丁建文等[9]基于扰动状态概念和重塑土固有压缩特性，建立了在一维压缩实验下，用于描述高含水率疏浚淤泥固化土在结构屈服前后压缩特性的模型。其他学者研究发现，水泥掺量与疏浚淤泥的内摩擦角和粘聚力呈正相关，变形模量与抗压强度服从线性关系，能一定程度改善疏浚淤泥的力学性质[10]，疏浚淤泥固化土的含水率、渗透性、最可几孔径随水泥掺量降低[11]，石灰、粉煤灰、工业废料这类固化材料不仅降低疏浚淤泥的液塑限、提高剪切强度[12]，还能减缓干缩引起的开裂问题[13]。固化处理技术也广泛应用于实际工程中，兰州新区西排洪渠碱沟红湾调蓄工程把搅拌好的胶凝材料和填充料压入疏浚淤泥中，自由水和毛细水快速排出，完成快速脱水固化，提高土体强度和稳定性[14]，名古屋机场、新加坡樟宜国际机场第二跑道工程等都部分应用了经固化处理的疏浚淤泥作填方材料[15]。
疏浚淤泥固化土既消耗了疏浚淤泥、工业废料，又能同时满足强度、变形、稳定性的要求，其施工周期减短，效率提升，适用于大规模的疏浚工程；但固化处理设备、水泥这类碱性固化材料的成本偏高、前期投入大，不适用小型工程；处理后的固化土土体性质发生变化，只能用于填方材料和建筑材料，不利于作绿化用土。
2.3高温溶解烧结
高温溶解烧结处理是通过高温脱除疏浚淤泥自由水、结合水、黏结土颗粒、分解有机成分或溶解无机物，然后再经过冷却使得疏浚淤泥融合成具有相当强度的固体颗粒[16]。现有研究发现，高温处理后的疏浚淤泥作为烧砖的原材料中可一定程度上提高塑性指数和干燥敏感系数，改善原材料的性能[17]，烧结温度明显影响疏浚淤泥内的可溶性盐含量，烧结温度达到1000℃以上时，淤泥内可溶性盐含量极低[18]，烧结温度为800℃煅烧3h，完成60d水解作用下，疏浚淤泥的强度提升最明显，达到3MPa[19]；温度达到700℃以上时，土体颗粒在共熔化合物的胶结作用下形成大体积的土体骨架，微观结构由蜂窝状变为块状，土体结构的整体性、稳定性提高，抗压强度增强[20]。我国消耗约3.2亿m3的高温处理后的疏浚淤泥制作水泥、烧砖、烧陶粒等建筑材料，是一种既具有经济效益又环保生态的资源化方法。
通过高温溶解烧结处理疏浚淤泥是解决淤泥的有效途径，但此方法对疏浚淤泥的性质具有一定的局限性，而且在大型固定工厂进行烧结处理，需长距离运输疏浚淤泥造成不便。由于处理量有限，处理设备造价较高，不适用于处理大量的疏浚淤泥。
3结论
对于疏浚淤泥的处理及资源化利用的综述，总结如下：
（1）物理脱水处理技术具有脱水效果，而高温烧结处理技术和化学固化处理技术不仅可以除水还能启到减污的效果，总体而言，选择合适的处理方式才能保证经济效益。
（2）疏浚淤泥是一种具有利用价值的潜在资源，减少淤泥抛弃，再使其变废为宝，能实现资源的最大化利用，这也是我国目前对其采用的处理方法。疏浚淤泥的固化处理技术将固体废弃物转化为填方材料、建筑材料和绿色用土，有效地解决了堆场的用地紧缺问题和海洋污染问题。
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