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摘要目前常规的淤泥处理方法都不同程度地存在浪费土地资源、污染生态环境、处理量不够大等缺点。若能使淤泥得到合理的利用，将其进行有效处理转化为良质工程填料利用，即资源化处理疏浚淤泥，这样既能解决淤泥存放和工程建设用土问题，同时还能节约大量的土地，保证耕地面积
关键词淤泥固化 资源化
中图分类号： TQ172 文献标识码： A
近年来河道、港口工程快速发展，产生大量疏浚淤泥，据统计，1998年至2003年，我国相继对长江、黄河、淮河等江河以及洞庭湖、鄱阳湖、太湖等湖泊进行了疏浚，疏浚淤泥达1.2亿立方米，提高了各河流和湖泊的排洪蓄洪能力，缓解了每年洪涝引起的灾害。江苏省“十一五”计划斥资50亿元疏浚全省河道，总疏浚量超过17亿立方米。据统计，21世纪初全国沿海地区产生的疏浚淤泥较1996年增长了3倍多。
产生于内陆地区的废弃淤泥，目前一般通过设置陆地贮泥场或者直接抛填于低洼地区的方法来进行处理，由于淤泥含水率高、强度低、变形大、固结时间长而很难在工程中直接利用。在很多地区长期占用大量耕地和鱼塘，浪费土地资源，使耕地更加紧缺。同时，疏浚淤泥作为一种固体废弃物其本身就会随着时间延长对环境造成不利影响，通常淤泥中含有大量的重金属离子和有机质等污染物，这些有害物质会在在淤泥闲置时会随污水析出，进而严重污染土壤和地下水，破坏生态环境和威胁人类安全。过去某些地方把疏浚淤泥作为有机肥料施用到农田之中，既解决了淤泥存放的难题，又提高了土壤的肥沃程度。但通过这种方式处理的淤泥量极其有限，而且淤泥中含有的重金属离子等有害成分也会危害着农作物生长，最终对人类身体产生危害，现在已经基本不再将疏浚淤泥作为天然有机肥料使用。
海洋或近海地区产生的淤泥一般通过吹填造陆或海洋抛弃的方法进行处理。“吹填”就是在需要填方的地区首先修建围堰，然后利用机械设备将淤泥吹填在围堰内。由于淤泥的工程性质很差，因而吹填形成的地基土强度很低，后期需要投入大量时间和资金进行地基处理，而且存在开发周期较长，施工机械难以操作、施工期间易引发二次污染等缺点，因而很难进行大规模推广，同时这种方法处理的淤泥数量有限。“海抛”就是在特定的海域设置淤泥倾倒区，将疏浚淤泥运输并倾倒于此。据有关环境调查发现：倾倒区内生物的种类和数量都明显低于倾倒区外。
综上所述，目前常规的淤泥处理方法都不同程度地存在浪费土地资源、污染生态环境、处理量不够大等缺点。随着人们可持续发展环保意识的不断增强以及政府环保力度的加强，传统的淤泥处理方法已经不能满足社会发展的需求，因此有必要探索新的淤泥处理方法。
1.资源化处理是淤泥处理的方向
目前常用的废弃淤泥资源化方法有物理脱水、热处理和化学固化处理三种。物理脱水方法最直接的办法就是采用脱水设备如离心机、压滤机等进行机械脱水，从而降低淤泥的含水率。但此种脱水方式需要提供特定的场所和设备，处理费用高、处理效率低，淤泥往往需要进行二次处理才能为工程所用。热处理方法主要是通过烘干、烧结等方法使得淤泥在热能及高温下发生化学反应，从而改变土的结构成分，将淤泥转化为良质土工材料。这种处理方法对场地有严格的要求，其应用受到一定的局限性。化学处理方法主要向淤泥中加入一定量的固化剂作为土壤改良剂，土体与固化剂相互作用，改变淤泥的特性，使得固化或改性后土体能够满足工程要求。这种方法可以将高含水率、低强度的废弃淤泥转化为高强度、低渗透性的工程用土，处理量大，工期短，价格低廉，一次处理便可达到工程要求。综上所述：对疏浚淤泥进行化学固化处理，使其转化为良质土工填料，有利于河道疏浚和净化城市环境，同时能够将疏浚淤泥进行资源化开发利用，化害为利，有利于社会的可持续发展。
2.淤泥固化处理的研究现状
2.1 土壤固化剂的分类
固化剂种类繁多，从外观形态上可以分为液粉体类固化剂和粉状类固化剂；按主要成分可以分为无机化合物类固化剂、有机化合物类固化剂、生物酶类固化剂和复合型固化剂等。
无机化合物类固化剂一般为粉末状，多采用水泥、石灰、粉煤灰、矿渣等混合而成，主要通过水解水化反应胶结土颗粒提高土体强度；有机化合物类固化剂多为液体状，固化机理为通过离子交换将土体由“亲水性”转化为“憎水性”使土中的水分易于挥发；生物酶类固化剂为液体状，由有机物质发酵而成，属蛋白质多酶基产品，主要通过生物酶素的催化作用增强土体颗粒间的粘结作用；复合类固化剂的主要成分可以划分为主固化剂和激发剂两部分，一般由两种或两种以上的化学物质按一定比例配合而成，根据不同的工程需求而采用不同的配制方案。
2.2 土壤固化剂固化机理
土壤固化剂的固化机理各不相同，从固化剂主要成分的角度可以将其固化机理大致分为以下六类： 水泥固化、石灰固化、工业废料类固化剂固化、水玻璃固化、离子交换类固化、新型复合类固化剂固化。目前水泥固化较为常用，下面详细论述水泥固化机理。
水泥和土壤拌合后，水泥中的矿物成分和土中的水发生强烈的水解水化反应，反应生成的水化产物在氢氧化钙碱性环境中继续反应并生成其他水化产物，当水泥的各种水化物生成后，有的硬化形成水泥石骨架，有的则与土相互作用，胶结土颗粒和水化产物，其作用形式可归纳为：①离子交换及团粒化作用。在水泥水化后的胶体中Ca(OH)2和Ca2+、OH-共存，而构成粘土的矿物是以SiO2为骨架而形成的板状或针状结晶，其表面吸附有Na+、K+等离子，溶液中的Ca2+会与土颗粒表面的Na+和K+进行离子吸附交换，土颗粒的吸着水膜变薄，土粒团聚形成较大的土团；同时由于水泥水化产物Ca(OH)2具有较强的吸附活性，能使这些较大的土团粒进一步粘结在一起，形成固化土链条状结构，封闭土团间孔隙，形成稳定的结构。②硬凝火山灰反应。水泥水化反应过程中，溶液中析出大量可自由移动的Ca2+，当Ca2+的数量超出离子交换作用的需求量后，由于處在碱性环境中，Ca2+与粘土矿物中的部分二氧化硅和三氧化二铝进一步发生化学反应，生成不溶于水的稳定的结晶矿物CaO-Al2O3-H2O系列铝酸石灰水化物和CaO-SiO2-H2O系列硅酸石灰水化物。③碳酸化作用。水泥水化物中的游离Ca(OH)2不断吸收水和空气中的CO2反应生成强度较高的CaCO3，从而提高土的强度。
水泥加固土体的过程是水泥水化产物的骨架作用与氢氧化钙的物理化学反应共同作用的结果。后者使粘土颗粒和团粒粘结形成稳定的团粒结构并填充孔隙，而水泥水化产物则把这些粘结形成的团粒包覆并联结形成具有一定强度的整体。
使用水泥作为固化剂受待改良土的类别的限制，对于高塑性指数粘土、高含水率淤泥、有机质土等土类加固效果不甚理想；同时水泥固化土的干缩系数和温缩系数较大，易导致固化土易开裂；同时水泥初凝和终凝时间较短，一般要求在3~4h内完成从加水与土拌和到碾压终了的各个工序。这些缺陷在一定程度上限制了水泥固化剂的大规模推广应用。
3.结语
随着人们可持续发展环保意识的不断增强以及政府环保力度的加强，对疏浚淤泥进行化学固化处理，使其转化为良质土工填料，有利于河道疏浚和净化城市环境，同时能够将疏浚淤泥进行资源化开发利用，化害为利，传统的水泥淤泥处理方法已经不能满足社会发展的需求，因此有必要探索新的淤泥处理方法，有利于社会的可持续发展。
关键词淤泥固化 资源化
中图分类号： TQ172 文献标识码： A
近年来河道、港口工程快速发展，产生大量疏浚淤泥，据统计，1998年至2003年，我国相继对长江、黄河、淮河等江河以及洞庭湖、鄱阳湖、太湖等湖泊进行了疏浚，疏浚淤泥达1.2亿立方米，提高了各河流和湖泊的排洪蓄洪能力，缓解了每年洪涝引起的灾害。江苏省“十一五”计划斥资50亿元疏浚全省河道，总疏浚量超过17亿立方米。据统计，21世纪初全国沿海地区产生的疏浚淤泥较1996年增长了3倍多。
产生于内陆地区的废弃淤泥，目前一般通过设置陆地贮泥场或者直接抛填于低洼地区的方法来进行处理，由于淤泥含水率高、强度低、变形大、固结时间长而很难在工程中直接利用。在很多地区长期占用大量耕地和鱼塘，浪费土地资源，使耕地更加紧缺。同时，疏浚淤泥作为一种固体废弃物其本身就会随着时间延长对环境造成不利影响，通常淤泥中含有大量的重金属离子和有机质等污染物，这些有害物质会在在淤泥闲置时会随污水析出，进而严重污染土壤和地下水，破坏生态环境和威胁人类安全。过去某些地方把疏浚淤泥作为有机肥料施用到农田之中，既解决了淤泥存放的难题，又提高了土壤的肥沃程度。但通过这种方式处理的淤泥量极其有限，而且淤泥中含有的重金属离子等有害成分也会危害着农作物生长，最终对人类身体产生危害，现在已经基本不再将疏浚淤泥作为天然有机肥料使用。
海洋或近海地区产生的淤泥一般通过吹填造陆或海洋抛弃的方法进行处理。“吹填”就是在需要填方的地区首先修建围堰，然后利用机械设备将淤泥吹填在围堰内。由于淤泥的工程性质很差，因而吹填形成的地基土强度很低，后期需要投入大量时间和资金进行地基处理，而且存在开发周期较长，施工机械难以操作、施工期间易引发二次污染等缺点，因而很难进行大规模推广，同时这种方法处理的淤泥数量有限。“海抛”就是在特定的海域设置淤泥倾倒区，将疏浚淤泥运输并倾倒于此。据有关环境调查发现：倾倒区内生物的种类和数量都明显低于倾倒区外。
综上所述，目前常规的淤泥处理方法都不同程度地存在浪费土地资源、污染生态环境、处理量不够大等缺点。随着人们可持续发展环保意识的不断增强以及政府环保力度的加强，传统的淤泥处理方法已经不能满足社会发展的需求，因此有必要探索新的淤泥处理方法。
1.资源化处理是淤泥处理的方向
目前常用的废弃淤泥资源化方法有物理脱水、热处理和化学固化处理三种。物理脱水方法最直接的办法就是采用脱水设备如离心机、压滤机等进行机械脱水，从而降低淤泥的含水率。但此种脱水方式需要提供特定的场所和设备，处理费用高、处理效率低，淤泥往往需要进行二次处理才能为工程所用。热处理方法主要是通过烘干、烧结等方法使得淤泥在热能及高温下发生化学反应，从而改变土的结构成分，将淤泥转化为良质土工材料。这种处理方法对场地有严格的要求，其应用受到一定的局限性。化学处理方法主要向淤泥中加入一定量的固化剂作为土壤改良剂，土体与固化剂相互作用，改变淤泥的特性，使得固化或改性后土体能够满足工程要求。这种方法可以将高含水率、低强度的废弃淤泥转化为高强度、低渗透性的工程用土，处理量大，工期短，价格低廉，一次处理便可达到工程要求。综上所述：对疏浚淤泥进行化学固化处理，使其转化为良质土工填料，有利于河道疏浚和净化城市环境，同时能够将疏浚淤泥进行资源化开发利用，化害为利，有利于社会的可持续发展。
2.淤泥固化处理的研究现状
2.1 土壤固化剂的分类
固化剂种类繁多，从外观形态上可以分为液粉体类固化剂和粉状类固化剂；按主要成分可以分为无机化合物类固化剂、有机化合物类固化剂、生物酶类固化剂和复合型固化剂等。
无机化合物类固化剂一般为粉末状，多采用水泥、石灰、粉煤灰、矿渣等混合而成，主要通过水解水化反应胶结土颗粒提高土体强度；有机化合物类固化剂多为液体状，固化机理为通过离子交换将土体由“亲水性”转化为“憎水性”使土中的水分易于挥发；生物酶类固化剂为液体状，由有机物质发酵而成，属蛋白质多酶基产品，主要通过生物酶素的催化作用增强土体颗粒间的粘结作用；复合类固化剂的主要成分可以划分为主固化剂和激发剂两部分，一般由两种或两种以上的化学物质按一定比例配合而成，根据不同的工程需求而采用不同的配制方案。
2.2 土壤固化剂固化机理
土壤固化剂的固化机理各不相同，从固化剂主要成分的角度可以将其固化机理大致分为以下六类： 水泥固化、石灰固化、工业废料类固化剂固化、水玻璃固化、离子交换类固化、新型复合类固化剂固化。目前水泥固化较为常用，下面详细论述水泥固化机理。
水泥和土壤拌合后，水泥中的矿物成分和土中的水发生强烈的水解水化反应，反应生成的水化产物在氢氧化钙碱性环境中继续反应并生成其他水化产物，当水泥的各种水化物生成后，有的硬化形成水泥石骨架，有的则与土相互作用，胶结土颗粒和水化产物，其作用形式可归纳为：①离子交换及团粒化作用。在水泥水化后的胶体中Ca(OH)2和Ca2+、OH-共存，而构成粘土的矿物是以SiO2为骨架而形成的板状或针状结晶，其表面吸附有Na+、K+等离子，溶液中的Ca2+会与土颗粒表面的Na+和K+进行离子吸附交换，土颗粒的吸着水膜变薄，土粒团聚形成较大的土团；同时由于水泥水化产物Ca(OH)2具有较强的吸附活性，能使这些较大的土团粒进一步粘结在一起，形成固化土链条状结构，封闭土团间孔隙，形成稳定的结构。②硬凝火山灰反应。水泥水化反应过程中，溶液中析出大量可自由移动的Ca2+，当Ca2+的数量超出离子交换作用的需求量后，由于處在碱性环境中，Ca2+与粘土矿物中的部分二氧化硅和三氧化二铝进一步发生化学反应，生成不溶于水的稳定的结晶矿物CaO-Al2O3-H2O系列铝酸石灰水化物和CaO-SiO2-H2O系列硅酸石灰水化物。③碳酸化作用。水泥水化物中的游离Ca(OH)2不断吸收水和空气中的CO2反应生成强度较高的CaCO3，从而提高土的强度。
水泥加固土体的过程是水泥水化产物的骨架作用与氢氧化钙的物理化学反应共同作用的结果。后者使粘土颗粒和团粒粘结形成稳定的团粒结构并填充孔隙，而水泥水化产物则把这些粘结形成的团粒包覆并联结形成具有一定强度的整体。
使用水泥作为固化剂受待改良土的类别的限制，对于高塑性指数粘土、高含水率淤泥、有机质土等土类加固效果不甚理想；同时水泥固化土的干缩系数和温缩系数较大，易导致固化土易开裂；同时水泥初凝和终凝时间较短，一般要求在3~4h内完成从加水与土拌和到碾压终了的各个工序。这些缺陷在一定程度上限制了水泥固化剂的大规模推广应用。
3.结语
随着人们可持续发展环保意识的不断增强以及政府环保力度的加强，对疏浚淤泥进行化学固化处理，使其转化为良质土工填料，有利于河道疏浚和净化城市环境，同时能够将疏浚淤泥进行资源化开发利用，化害为利，传统的水泥淤泥处理方法已经不能满足社会发展的需求，因此有必要探索新的淤泥处理方法，有利于社会的可持续发展。