河道疏浚过程中泥沙处理与资源化利用的技术路径

摘要：河道疏浚作为水环境治理的重要手段，涉及大量泥沙的清理与处理。本文围绕河道疏浚过程中泥沙的处理与资源化利用，探讨了多种先进技术路径。首先，生态修复导向的泥沙固化与景观塑造技术可以有效促进生态恢复与景观建设；其次，智能分选系统通过高效分离技术，实现泥沙中高值资源的再生利用；微生物强化技术则有助于污染泥沙的净化与改良；纳米材料赋能的泥沙功能化转化，推动泥沙在环境修复中的应用；最后，绿色低碳理念下的泥沙能源化循环利用为可持续发展提供新思路。

关键词：河道疏浚；泥沙处理；资源化利用

引言

河道疏浚是水利工程中常见的操作，旨在改善河道水流，减少洪水风险，并维护水生态环境。然而，疏浚过程中产生的大量泥沙处理与资源化利用，成为亟待解决的重要课题。传统的泥沙处理方法常常面临环境污染和资源浪费问题。因此，探索新型的技术路径以实现泥沙资源化，推动环保与经济效益并存，成为当前河道疏浚工作的核心挑战。近年来，生态修复、智能分选、微生物强化及纳米材料等技术不断发展，为泥沙的高效处理与资源化提供了新的解决方案。本文通过分析这些技术路径，为未来的河道疏浚工作提供思路与参考。

1.河道疏浚过程中泥沙处理与资源化利用的技术概述

河道疏浚过程中，泥沙的处理与资源化利用是环境治理的重要环节。传统的泥沙处理方法主要依赖于填埋或简单的物理处理，存在资源浪费和环境污染的风险。随着科技的进步，新的技术路径逐渐被提出，旨在实现泥沙的资源化利用，推动生态修复与绿色发展。生态修复导向的泥沙固化技术，能够通过物理化学手段将泥沙转化为稳定的固体，促进生态环境的恢复与景观的改善。智能分选技术利用高效分离设备，可以对泥沙中的有价值物质进行提取与再利用，推动资源的高值化利用。微生物强化技术通过引入特定菌种，促进泥沙中有害物质的降解或转化，提高泥沙的净化能力。此外，纳米材料的应用为泥沙提供了功能化转化的可能，使其在环境治理中发挥更大作用。绿色低碳理念的引导下，泥沙能源化循环利用也成为可能，为实现资源再生与能源自给提供了新的方向。这些技术路径为泥沙的高效处理与资源化利用开辟了新的前景，并为河道疏浚的可持续发展提供了技术支撑。

2.河道疏浚过程中泥沙处理与资源化利用的技术路径

2.1 生态修复导向的泥沙固化与景观塑造

面向生态修复的泥沙固化技术就是将泥沙经过物理化学改性后转化为稳定固体，继而推动生态环境修复。该技术的核心是将泥沙中的水分去除，利用添加剂（例如固化剂，胶凝材料）进行固化，提升泥沙的力学性能和抗腐蚀性。通过凝固的泥沙可以用作园林绿化和景观构建的基础材料来支撑生态修复。实践方面，江苏省某河道疏浚工程采用泥沙固化和景观塑造结合工艺。该课题小组在疏浚泥沙中掺入生物土壤改良剂，使泥沙顺利凝固。利用凝固的泥沙在营造湿地公园人工景观水体的同时给水生植物生长提供了一个稳定环境。本工程在使泥沙资源化利用的同时，有效地提高水体质量、增强生态景观美观度、满足生态修复、绿色发展等需求。另外，生态修复导向泥沙固化技术还被广泛运用于城市水系建设，如通过固化泥沙充填来恢复水库堤坝和湿地恢复项目，水土保持效果得到加强，有利于水生态系统稳定。

2.2 智能分选系统驱动的高值化资源再生

智能分选系统技术用于泥沙高值化资源更新，以现代自动化与大数据技术为依托，采用物理，化学与磁性分选方法对泥沙进行多种资源精准提取。通过自动化分选平台的构建，该系统可针对泥沙不同组分的特性进行有效分选和回收，最大限度地利用资源。智能分选系统已广泛应用于广东省珠江流域河道清淤工程。本课题采用基于人工智能技术的泥沙分选系统来实现泥沙颗粒尺寸，密度和磁性的分析，可对泥沙中金属元素，矿物质和有机物进行有效分选。如从泥沙中提取重金属可以在冶炼工业上应用，含有机质部分可以转化成有机肥料等。该分选技术在提高资源利用效率的同时，也降低泥沙堆放、填埋对环境造成的压力。

2.3 微生物强化技术助力污染泥沙净化与改良

微生物强化技术是利用微生物自然降解作用对污染泥沙有害物质进行改善与净化。通过对有降解污染能力微生物的筛选与培养，可有效降解泥沙中重金属，有机污染物等有害成分，进而提高泥沙环境质量，减少污染水体与土壤风险。将微生物强化技术成功地运用于浙江省某大河道疏浚工程泥沙净化工作。本课题小组通过向污染泥沙中投加特定微生物菌群来达到降解泥沙有毒有害物质之目的，如通过使用对重金属有去除作用的微生物来显著减少疏浚泥沙中铅和镉重金属。同时利用微生物也有利于泥沙中有机物降解，增强泥沙生态适应性及土壤肥力。通过该技术在提高泥沙质量的同时，也对后续生态修复工作提供有益的支撑。

2.4 纳米材料赋能的泥沙功能化转化与应用

纳米材料赋权泥沙功能化转化技术引入纳米级物质提升泥沙物理，化学及生物学特性从而赋予泥沙新功能及应用价值。这类纳米材料主要有纳米钙，纳米铁和纳米硅，可以和泥沙中有害物质进行反应，有利于污染物降解或者转化。同时纳米材料对泥沙力学性能也有强化作用，促进了泥沙应用于工程。一些湿地的恢复工程已经使用纳米材料赋能泥沙转化技术。以长江沿岸泥沙处理工程为例，纳米钙、纳米硅的加入使疏浚泥沙压实性、稳定性显著增强。结果表明：纳米钙能有效地提高泥沙抗压强度，纳米硅添加使泥沙透水性增强，水土流失降低。另外纳米材料可以通过对重金属和油污等污染物的吸附来进一步增强对泥沙的净化。

2.5 绿色低碳理念下的泥沙能源化循环利用

绿色艽理念促进了泥沙的能源化循环利用技术，其目的是使疏浚泥沙变成可再生能源并降低传统处理方式给环境带来的不利影响。常用的能源化利用途径有把泥沙转化成可替代能源如生物质能源和沼气或利用高温气化和热解过程生产热能和电能。在江苏省某河道疏浚工程中，课题组摸索出一条泥沙能源化开发利用之路。本工程通过把泥沙中有机物转化成沼气成功地使泥沙能源化。具体作法是把泥沙中所含有机物经厌氧发酵变成沼气，再用沼气产生电能或加热，向周围小区提供清洁能源。该技术在减少泥沙堆积问题的同时，也给当地带来低碳能源的供给，有利于促进区域可持续发展。另外，一些工程结合热解技术实现了泥沙丰富有机物质向生物炭的转化，进一步提升了生物炭的附加值。该绿色刚治理方法为泥沙资源化利用提供了一条新途径，应用前景广泛。

结束语

随着技术的不断进步，河道疏浚过程中泥沙的处理与资源化利用正逐步从传统的垃圾填埋或简易堆积向更为高效、可持续的方向发展。生态修复导向的固化技术、智能分选系统、微生物强化技术、纳米材料应用和低碳能源化循环等多种创新路径，展现了泥沙处理的多样性与前景。未来，随着相关技术的不断成熟与推广，河道疏浚将不仅仅是对水体的疏通，更将成为实现资源回收和环境修复的重要手段，为实现绿色可持续发展目标贡献力量。

参考文献

[1]赵晶鑫， 郝岩刚. 泥沙淤积对黄河上游水库调洪能力的影响与优化方案探讨[A] 2024（第十二届）中国水利信息化技术论坛论文集[C]. 河海大学、江苏省水利学会、浙江省水利学会、上海市水利学会， 北京沃特咨询有限公司， 2024： 8.

[2]段沛. 黄河下游滩区三滩分区治理“三滩”控制参数计算方法及应用[D]. 西北农林科技大学， 2023.

[3]王蒙， 贺苗， 杨慧， 李栋梁. 数值模拟河道疏浚后的泥沙再平衡过程研究[J]. 水利技术监督， 2021， （02）： 110-115.