出版社:金相灿、李进军、张晴波、 姜霞 科学出版社 (2013-05出版)
ISBN:9787030373410
章节摘录
第1章 环保疏浚的理念与工程效益在国内，人们对于环保疏浚的认识还很有限，尤其是对环保疏浚在湖泊与河流水污染治理中能发挥什么作用、如何发挥作用、在什么情形下发挥作用等这些问题认识还不十分清楚。本章立足于湖泊与河流水污染治理和生态修复，阐述环保疏浚技术的定位、应用、工程效果与理念。1.1 环保疏浚理念1.1.1 环保疏浚的定位——湖泊河流水污染治理工程技术环保疏浚技术作为湖泊河流水污染综合治理技术体系的重要组成部分（图1.1），是环境工程技术之一，是底泥污染控制的一项十分有效的措施［1］。图1.1湖泊河流水污染治理工程技术体系图在日本、美国与欧洲等诸多国家的湖泊、港口与河流污染治理中是常采用的技术［2］，近十多年来在我国的太湖、滇池、巢湖、洱海也进行了一定的工程实践，正逐步成为我国湖泊河流水污染治理的重要技术手段。应将环保疏浚技术与湖泊河流水污染综合治理的其他技术综合考虑，统一设计，形成一体，将其孤立地进行讨论是不适时宜的［3］。1.1.2 环保疏浚的对象——湖泊河流水体污染底泥沉积区环保疏浚技术与其他技术一样，有其适合的工程对象与实施条件，它主要适用于湖泊河流水体底泥污染严重的水域，如污染河流入湖口、城市污水排放下游水体、矿山废渣排放区、人工水产养殖区以及其他原因引起的湖泊河流水体底泥污染区等（图1.2）。底泥尚未遭到污染的水体一般无需采取疏浚工程措施。同时值得注意的是，即使湖泊河流底泥受到污染，也未必一定需要进行环保疏浚这类工程措施，这主要取决于底泥的污染类型、程度与特征。图1.2 水体污染底泥沉积区示意图通常，需要采取环保疏浚工程措施的水域满足以下条件：（1）污染底泥沉积厚度较大，污染物含量较高；（2）水底泥界面处于缺氧或嫌氧状态；（3）水生生物以缺氧或嫌氧条件下存活的种类为主；（4）重金属或有毒有机物污染严重的沉积区底泥；（5）其他特殊环保要求。1.1.3 环保疏浚的理念——以湖泊河流水污染防治理念为指导环保疏浚技术作为湖泊河流水污染综合防治技术体系中的重要组成部分，在采取湖泊河流环保疏浚措施时，无论在方案规划、工程设计，还是在施工中，均应遵循河流、湖泊水污染防治理念，即：从流域高度出发，将控制外源、生态修复与生境改善（包括环保疏浚在内）及流域管理相结合，综合开展水污染防治［4］。环保疏浚方案应当优化、综合于其中。在方案设计中应当重视方案的二次污染防治与生态理念的设计，强调环保疏浚与其他工程措施的结合，如湖滨带生态修复工程、沉水植物恢复工程、周丛生物恢复工程以及生态堤岸建设工程等。1.2 环保疏浚的工程效益1.2.1 环保疏浚目的环保疏浚措施是湖泊河流水污染治理的重要举措之一，也是国际上研究最早并被广泛应用的技术，其目的是与其他湖泊河流治理措施一起对污染水体进行综合治理，有效清除河流、湖泊（水库）水体污染底泥中累积的各种污染物，并对疏浚的污泥进行安全处置，为污染河流、湖泊（水库）水质改善与生态修复发挥工程作用［5，6］。1.2.2 工程效益环保疏浚工程的效益主要集中在：清除湖泊河流污染底泥，改善湖泊河流底质环境，清除水底泥界面聚集的藻种，修复水生植物的立地条件，改善工程区水质并控制水华发生。1.有效去除湖泊河流水体内源污染负荷湖泊河流内污染源（内源）是指入湖河流及湖泊本身携带的水体养殖、旅游、船舶、水生植物残骸以及大气干湿沉降等方式输入或排放的污染物，这些污染物与泥沙结合在一起形成污染底泥，通常称为“河流、湖泊（水库）内源”［3］。根据近年的调查，我国主要湖泊底泥污染日趋严重，如滇池外海底泥普遍处于高氮、高磷和高含水率状态，其中，TN超过2500mg／kg，TP超过500mg／kg，且为全湖性底泥高污染［7］。随着我国湖泊管理日益加强，养殖、旅游、机动船舶等外源污染逐渐得到控制，而底泥作为污染物的重要蓄积库，已成为湖泊水体中重要的内源。环保疏浚工程针对湖泊的底泥污染问题，通过专用疏挖设备直接和较精确地去除污染底泥层，将其进行异地处置，并且在疏挖精度、污染物防扩散、疏挖物的安全处置等方面均有较高的要求，实施后环保效果良好。经过环保疏浚，湖泊河流内的污染底泥层被直接去除，其中蓄积的氮磷营养盐、重金属、有毒有机物等大量污染物被直接从水体中有效去除，使底泥内源污染负荷得到有效控制［8］。目前环保疏浚已经成为湖泊河流水环境内源治理，尤其是有毒有害物质污染突出、重富营养化、生态系统严重退化的重污染水域内源污染控制的首要措施和外源控制后水环境改善的重要措施。2.改善水体水质湖泊底泥是物质和能量交换的主要场所。许多湖泊的调查资料表明，当入湖营养盐负荷量减少或完全被截污以后，底泥中的污染物会逐步释放出来，补充湖水中的污染物。也就是说，湖泊的外部污染源被控制以后，由于污染底泥这一内源的存在，仍然可以使湖泊发生富营养化，甚至出现“水华”［9］。可见在一定条件下，底泥中的营养盐可能成为湖泊富营养化的主导因子。同样，像重金属与有毒有机物一类污染物也会在底泥中累积，并在一定条件下影响水质。环保疏浚工程通过清除污染层底泥，去除黑臭的内源，使水体感观得到了一定改善；同时，通过去除水体中的污染物，使底泥中的污染物浓度大幅度降低，相应地由底泥向水体中释放的污染物含量也大幅度降低，有利于水体污染物指标的下降和透明度的上升；疏浚后新生界面层为较清洁的底泥层或具较强吸附能力的泥层，有利于水体自净能力的提高。滇池草海底泥疏浚一期工程实施一年后，水体中TN、TP浓度比疏浚前有了明显下降，水质由疏挖前的劣Ⅴ类上升为Ⅴ类，水体透明度由原来的37cm上升到80cm，水质改善效果明显［10］。3.改善湖泊生境，增加水体安全性污染底泥中含有高含量的氮、磷营养盐，部分污染底泥还含有重金属及有毒有机物，虽然水底泥的平衡使水体中污染物的浓度比底泥中低得多，但污染底泥的存在始终是水体安全的隐患。环保疏浚需要疏挖的污染底泥层厚度是根据采样分析后精确计算出来的，同时在施工中有一套控制超挖的技术措施，以保证较准确地将污染底泥层清除。通过环保疏浚工程的实施，高含水率呈流塑态的、以悬浮态细颗粒为主的、高度厌氧的污染层底泥被精确去除，露出以较清洁的或具有较强吸附能力的湖泊底泥为主的正常泥层，形成底泥新生界面层。新生底泥层中氮磷营养盐、重金属及有毒有机物含量比污染层要低得多，同时具有较高的氧化还原电位。这些特性较有利于水生植物的立地和生长，也为底栖生物如贝、螺类的生长提供良好的栖息环境［11］，增加了水生生物栖息的安全性，增加了水体的安全性。实际工程中，还可以通过将环保疏浚和其他工程措施相结合，如疏浚后清洁土回填等方式促进施工区生境的改善［1］。同时，疏浚对于蓝藻水华的暴发也有一定的抑制作用。工程实践表明，一些水体经环保疏浚后，水体的蓝藻水华暴发现象大为减少。例如巢湖东区经环保疏浚后，以前工程区每年发生的蓝藻水华暴发现象几乎没有出现，这可能与在疏浚过程中聚集在底泥表面的藻种被清除有关，其他的环保疏浚工程也出现了类似现象［12］。
内容概要
金相灿，男，中国环境科学研究院研究员，水环境研究所前所长，973国家重点基础研究“湖泊富营养化与水华发生机理研究”项目首席科学家；主持完成了4项国家科技攻关专题与其它科研课题及工程可研40多项，获得科技进步奖国家二等奖2项，部级一、二等奖3项。
书籍目录
前言第1章 环保疏浚的理念与工程效益1.1环保疏浚理念1.1.1环保疏浚的定位——湖泊河流水污染治理工程技术1.1.2环保疏浚的对象——湖泊河流水体污染底泥沉积区1.1.3环保疏浚的理念——以湖泊河流水污染防治理念为指导1.2环保疏浚的工程效益1.2.1环保疏浚目的1.2.2工程效益1.3环保疏浚技术的应用条件1.3.1外源污染控制和治理是环保疏浚实施的基础和前提条件1.3.2局部重点疏挖治理符合湖泊生态学规律和经济水平现状，是环保疏浚的重要原则1.3.3环保疏浚需与生态重建有机结合才能达到良好效果参考文献第2章 污染底泥分类及疏浚要求2.1污染底泥分类2.1.1营养盐污染底泥2.1.2重金属污染底泥2.1.3有毒有害有机污染底泥2.2环保疏浚要求2.2.1营养盐污染底泥环保疏浚技术要求2.2.2重金属及有毒有害有机污染底泥环保疏浚技术要求参考文献第3章 环保疏浚工程的总体设计3.1环保疏浚工程的指导思想3.2环保疏浚工程设计的技术路线3.3环保疏浚工程方案设计3.3.1工程区调查与勘测3.3.2工程区划分与工程量估算3.3.3疏浚方案设计3.3.4工程投资与效益估算3.4环保疏浚工程的设计要求3.4.1环保疏浚工程阶段划分3.4.2研究设计阶段的具体要求和内容参考文献第4章 环保疏浚的技术特点4.1精确勘测与薄层疏浚4.1.1现场勘测精度要求高，需要检测底泥的物理化学性质4.1.2要选择适宜的环保疏浚施工设备以满足工程需要4.1.3施工过程中需要进行精确监控4.2细颗粒去除与防扩散4.2.1细颗粒及其扩散途径4.2.2施工过程中的防扩散4.2.3输送过程中的防扩散4.2.4余水处理4.3污染底泥的处理与处置4.4环保疏浚中的生态特点4.4.1环保疏浚与生态修复相结合4.4.2合理确定工程实施时间参考文献第5章 环保疏浚工程的勘测5.1疏浚区底泥污染物勘测5.1.1项目建议书前期调查采样设备5.1.2项目建议书前期调查采样点位与布设5.1.3样品层次划分5.1.4样品分析5.2污染底泥垂直深度勘察5.2.1定位方式和设备5.2.2采样设备5.2.3采样间距5.2.4精度要求5.3底泥环保疏浚范围的确定5.3.1顶板图测量5.3.2底板图绘制要求5.4疏挖区底泥物理力学指标的确定5.4.1指标确定5.4.2试验方法及设备5.5堆场勘测5.5.1堆场测量5.5.2堆场勘察5.5.3堆场周边地质调查5.6输送路线及回水路径的调查与勘测5.6.1输送路线的调查与勘测5.6.2回水路径的调查与勘测第6章 环保疏浚设备及其选择6.1国外环保疏浚设备及其发展6.1.1环保疏浚设备的特点及组成6.1.2国外环保疏浚设备介绍6.2环保挖泥机具6.2.1IHC环保绞刀6.2.2国产环保疏浚绞刀6.2.3KURINSUIPA2号挖泥船的环保挖掘头6.2.4美国Cable Arm公司生产的环保型抓斗6.2.5TOYO高浓度泥浆挖掘与泵送系统6.2.6刮扫式挖掘头6.3精确定位监控疏浚系统6.3.1系统组成6.3.2系统功能6.3.3应用情况6.4环保疏浚设备选择6.4.1污染底泥性质与物理状态6.4.2疏浚施工环境与条件6.4.3不同环保疏浚设备综合性能比较第7章 污染底泥疏挖设计7.1疏挖方案制定基础7.1.1污染底泥的分布与工程实施重点区7.1.2考虑生态修复条件7.2疏挖区划分7.2.1划分原则7.2.2划分方法7.2.3疏浚工程量计算方法7.3疏浚施工方法7.4设计施工水位的确定7.5环保疏浚施工工艺流程7.6污染底泥输送方式7.6.1管道输送7.6.2汽车输送7.6.3船舶输送第8章 堆场选择与设计8.1堆场选择8.1.1选择原则8.1.2堆场的确定8.2堆场设计8.2.1堆场型式8.2.2堆场容积8.2.3围埝设计8.2.4堆场排水口设计8.2.5余水应急净化处理设施8.3堆场外排水通道设计8.3.1排水通道选线原则8.3.2结构型式8.3.3排水通道流量计算8.4临时堆场恢复8.5堆场的后处理8.5.1堆场快速脱水8.5.2堆场快速植草参考文献第9章 疏浚污泥的余水处理9.1余水处理标准的确定9.1.1主要控制污染物9.1.2余水处理建议标准9.2余水处理设施与措施9.2.1余水处理量的确定9.2.2余水处理的堆场结构设计与疏浚作业合理安排方法9.2.3余水投药促沉方法9.2.4余水处理构筑物设计9.3其他余水处理新技术9.3.1含重金属余水处理技术9.3.2含有毒有害难降解有机物余水的处理工艺9.3.3含重金属和有毒有害难降解有机物复合污染余水的处理工艺参考文献第10章 环保疏浚的防二次污染10.1防细颗粒的扩散10.1.1防细颗粒的扩散工艺与设备10.1.2防细颗粒扩散效果检测10.2疏浚过程中的防臭10.2.1臭味成分的测定10.2.2臭气的控制10.3堆场的防二次污染措施10.3.1堆场围堰防侧渗10.3.2堆场底部防渗设计10.3.3堆场顶部防冲刷10.4污染底泥堆场土壤生态修复10.4.1含营养盐底泥堆场土壤生态修复10.4.2重金属污染堆场土壤生态修复10.4.3有毒有机污染物堆场土壤生态修复10.5管理措施参考文献第11章 疏浚污泥的无害化与资源化利用11.1污染底泥无害化11.1.1物理化学法11.1.2生物工艺11.2底泥资源化利用11.2.1制造建工材料技术11.2.2土地利用技术11.3其他无害化、资源化利用新技术11.3.1其他底泥无害化技术11.3.2其他底泥资源化利用技术参考文献第12章 环保疏浚工程施工组织设计方案第13章 工程监理与环境监测13.1工程监理13.1.1疏浚监理13.1.2堆场监理13.2环境监测13.2.1设计阶段的环境监测13.2.2施工期间的环境监测13.2.3施工结束后的环境监测13.3污泥堆场环保监测第14章 工程效益评估14.1环境效益14.1.1污染物去除量14.1.2对水质改善或水华控制的作用14.1.3对水环境其他功能的效益14.2社会效益•viii14.2.1改善生态质量，增强城市形象14.2.2防洪减灾14.2.3改善农业生态效益14.2.4确保饮用水安全，维护社会稳定14.3经济效益14.3.1旅游业14.3.2其他产业14.3.3环境产品、环境技术服务参考文献第15章 环保疏浚成本15.1环保疏浚成本特点15.2环保疏浚特有成本15.2.1专利费用15.2.2环保措施费15.2.3余水处理工程费15.2.4应急措施费用15.3国民经济评价中的环保疏浚工程的不确定性分析15.3.1不确定性产生的原因15.3.2不确定性分析的内容和方法15.3.3敏感性分析第16章 工程招投标中的注意事项16.1招标文件内容特点16.1.1考核内容16.1.2验收标准16.1.3计量方式16.1.4设备要求16.1.5工程量清单的编制要求16.2投标文件内容特点16.3评标方法16.3.1经评审的最低投标价法16.3.2综合评估法16.3.3其他评标方法附录A 工程案例A1 滇池底泥环保疏浚工程A1.1主要技术指标A1.2工程技术特点A1.3工程实施效果A1.4相关图片A2 巢湖底泥环保疏浚工程A2.1主要技术指标A2.2工程实施效果A3 霞浦湖底泥环保疏浚工程A3.1工程实施背景A3.2湖水水质A3.3蓝藻的发生A3.4底泥疏浚A3.4.1疏浚区域和疏浚底泥数量A3.4.2疏浚深度和去除效率A3.4.3底泥疏浚船A3.4.4中继输泥船A3.4.5底泥处理地A4 荷兰Ketelmeer湖底泥环保疏浚工程A4.1疏浚工程实施的背景A4.2疏浚工程概况A4.3疏浚底泥的处置A5 英国泉湖公园环保清淤工程A6 佛罗里达州South Longboat Key地区疏浚工程A7 武钢北湖污水港环保清淤工程A8 滇池福保湾沿岸基底修复示范工程A8.1示范工程位置与规模A8.2技术路线及主要工程内容A8.3清洁底泥疏挖及吹填工程设计A8.3.1工艺流程A8.3.2疏挖工程量的计算A8.3.3疏挖设备的选择A8.3.4疏挖设计参数A8.3.5排泥管线布设与泄水口设置A8.3.6疏挖吹填工期的确定A9 洱海底泥环保疏浚工程A9.1工程位置与规模A9.2主要工程内容A9.3主要技术指标A9.4工程技术特点A9.5工程实施效果A9.5.1环境效益A9.5.2社会效益
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