1   前言

在我国，一般来说疏浚淤泥含水率高达80%以上，多为液限的1.2～2.0倍，粘土颗粒含量多在40%以上。由于疏浚施工的扰动，淤泥的强度非常低，静力触探值小于200kPa，无侧限抗压强度在50kPa以下，通常难以被工程直接利用，而往往作废弃处理，造成了资源的浪费。将废弃的疏浚淤泥经过处理后代替良好的砂土等土工材料使用，不但减少了废弃淤泥对环境的影响，而且产生了新的土工材料资源，这种经无害化处理后的废弃物在建设过程中重新利用是当今环境岩土工程研究的热点问题之一。“资源循环型社会”在发达国家己经不是一个概念，而循环利用率指标成为了一个政府重要的工作指标之一。如在日本，整个土建行业的废弃物利用率已经从1995年的58%提高到2000年的80%，淤泥等建筑废弃土的利用率也达到了60%。而我国疏浚淤泥的综合利用刚起步，目前主要采用外海抛淤或者内陆征地贮淤的方法。随着我国相关法律的完善和土地资源的紧缺，以及我国建设循环型社会目标的提出，如何将港航工程疏浚淤泥资源化综合利用，变废为宝，具有良好的产业化背景和今后研究的方向。

2   港航工程疏浚淤泥资源化利用的必要性和重要性

淤泥是在静水和缓慢的流水环境中沉积，天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1.5，由有机残片、无机颗粒、细菌菌体和胶体等组成的极其复杂的非均质体。由于含有各种病原菌、有机残骸以及重金属等污染物质，淤泥具有较强的污染性。首先，疏浚淤泥如果处理不当，其中的污染物大部分将渗入地表土层，会在雨水的冲刷下进入地表水系统或影响地下水；置于农田的淤泥会造成土壤作物的重金属等污染，可能直接威胁人类的食物链；而淤泥的恶臭更是污染环境。第二，目前绝大部分港航疏浚淤泥经常废弃于陆地抛填区或低洼地区，该方法

占用大量的土地，同时由于疏浚淤泥透水性差致使占用的土地很难在短时间内进行重复利用，从而在占用土地的同时增大了工程造价。第三，目前在大多数工程建设中，例如公路建设、河堤的培土加固、各种房屋建筑填方工程、海洋工程中都需要大量的良质填土材料，这些填土材料一般通过开挖耕地、河床采砂、开山采石（土）等方法才能保证。通过这些方式能够得到的土方资源有限，而且已经造成了一定的环境问题，例如引起了河床冲刷、水土流失、农田减少等问题。在沿海地区建设是填土材料需求量最大的地区，然而由于天然资源的减少，已经不能满足各种工程对填土材料的需求，同时经过这些方式得到的填土材料有的需要长途运输，成本较高。因此，港航工程疏浚淤泥必须得到安全、及时、科学有效的处理和处置。

3   疏浚淤泥直接处理办法

3.1抛泥法

抛泥法分为海洋抛泥和陆地抛泥。海洋抛泥是将疏浚泥运送到指定的海洋抛泥区内，倾倒于海中，这一方法曾被沿海港口常用。如我国的黄骅港、连云港、深圳港、天津新港等港口的建设和维护中产生的大量疏浚泥，大多采用在近海岸设置抛泥区进行海洋抛泥。陆地抛泥就是将疏浚出来的河湖底泥简单抛弃于沿河、沿湖的低洼地区（如鱼塘、荒地等区域），进行永久堆放或临时堆放后复耕。内陆河湖产生的疏浚淤泥多采用此方法。这种淤泥处理方法，占用了大量的土地资源，如无锡五里湖的水环境整治一期工程中，疏浚泥量达60万m³，设置了3个堆场进行堆放，共占用土地达500亩，并涉及拆迁和农业、渔业赔偿等问题，给工程带来了很大的难度。堆场贮淤除占用大量土地外，也可能引起二次污染的问题。

随着对海洋环境保护的重视以及近海倾倒区的饱和，同时随着《中华人民共和国海洋环境保护法》（1999），《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》（2004）和《中华人民共和国渔业法》（2004）的出台和对环境的日益重视，使外海抛淤变得很艰难，从而使外海抛淤受到很大的限制。由于我国土地资源紧张，尤其是在平原地区（如长三角地区，珠三角地区），征地的成本很高，为此内陆河道征地贮淤在具体实施的过程中也存在大量的问题。

3.2吹（堆）填法

吹（堆）填法是通过泥泵作用，从吸泥管吸取淤泥和水的混合物（泥浆），经过排泥管输送吹填陆域泥塘的一种施工方法。疏浚底泥作为填土材料使用，在许多少地的沿海国家和地区已经得到了应用。如日本、新加坡众多海上人工岛和机场的建设中都大量使用了疏浚底泥进行吹填，再对地基进行加固的办法填海造地。在我国香港地区，仅1995年就填海造地6200hm²，占香港总面积的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为填料。在深圳的填海工程中，也大量使用吹填淤泥作为造地材料。

由于淤泥含水率很高，要想开发利用吹填法形成的土地，仍需要花一定的代价对其进行地基加固处理。淤泥吹填以后，相当长的时间内形成的是泥沼状的泥塘，施工人员和机械难以进入施工。经过较长时间后表面干化形成硬壳层，可以进行插板并通过真空预压法或堆载预压进行排水。这些方法施工造价不菲，且排水固结时间长。如在南油“314” 吹填造地中采用了堆载预压的方法，按间距1m布设塑料排水板，共打插塑料排水板34.6万根，上面堆载厚度15m，需填砂垫层3.7m，固结周期达9个月。疏浚泥吹填造地的方法，存在着施工周期长以及处理成本昂贵的缺点。但是对于沿海地区土地资源和土石料资源紧张的地区（如温州、香港和新加坡等地），将疏浚淤泥堆场处理和填海造陆有机的结合起来，不失为一种良好的方法，而对于内陆地区，将吹填法和疏浚淤泥综合利用有机联合起来，可以起到减小征地和疏浚淤泥废物利用的双重效果。

4   疏浚淤泥的资源化利用方法

要将疏浚淤泥作为材料进行使用，必须改良其高含水率、低强度的性质。目前针对疏浚淤泥的处理方法通常是采用传统的物理处理方法和热处理方法，而在疏浚淤泥的改良方面最常用的是化学处理方法，通过研究出不同的固化材料加入到疏浚淤泥中，改良其物理力学特性而成为较好工程用土，最终经过这些方法处理后的疏浚淤泥都可以达到资源再利用的目的。其中物理处理方法（机械脱水

技术）是热处理方法和部分化学处理方法的前提。

4.1物理处理方法

由于疏浚泥的高含水率，为了使其转化为良好的工程材料，降低疏浚泥含水率是最为直接的方法。通常情况下，自然晾晒是最简单的方法，国内有许多内陆湖泊的疏浚工程就采用堆泥场自然干化的方法，如杭州西湖、无锡五里湖的底泥疏浚工程。这种方法一般要设置堆场，占用大量的土地或渔塘。淤泥干化需要较长的时间，且易受天气的影响，一般实施较为困难。在国外，最为常见的是机械脱水工厂，就是采用离心脱水机或压滤机进行脱水的方法。脱水法尤其是对高含水率的疏浚淤泥比较有效。较早的机械脱水工厂的工作能力一般较小，难以适应大规模、大疏浚工程的需要。近几年通过技术开发，改进了技术设备，处理能力已有较大提高。但机械脱水具有脱水工厂固定式的缺点、且一次性投资较高，另一方面是经过脱水处理后的疏浚泥有时仍需进行二次处理才能满足工程的要求。

脱水设备主要是将泥浆里的颗粒表面毛细水和重力水分离开来。用于疏浚工程泥浆脱水的脱水设备主要有以下四种：

（1）沉降式离心机：如图1所示，在一个旋转的圆简形容器中，泥浆中固体颗粒将受到比重力大很多倍离心力的作用，使得比液体密度大的固体颗粒沿半径向旋转的四壁移动沉积，如四壁是开孔的或是可渗透的，液体穿过沉积的固体颗粒和四壁而排出，从而达到固液分离的目的。淤泥经脱水以后含水率在（1.0～1.2）w_L左右。日本采用的沉降式离心机每小时处理100m³，有的场合可以少用药剂或者不用药剂，转速3000r/min左右。

图1  离心机结构示意图

（2）水中造粒机：如图2所示，泥浆和药剂混合后形成疏散絮体，在造粒机和重力作用下，让其沿曲面滚动、碰撞、移位、产生剪切力，受到各种不均匀的作用，迫使水分从疏散的絮体中分离出来，使絮凝物如滚雪球一样，逐渐加大，成为密实体，形成年轮结构，从而完成泥水分离。淤泥经脱水以后含水率在（0.7～0.8）w_L左右。日本、美国采用的水中造粒机每小时处理30m³，电耗在各类脱水机中最低，转速1～2r/min。