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一站式常态化清淤脱水设备的研发

分类:
行业资讯
发布时间:
2020-11-19
浏览量

一站式常态化清淤脱水的研发

张立明1 沈昆根2  王勇1

1.江苏省水利机械制造有限公司,扬州 225003;2.上海宏成实业发展有限公司,上海 200000)

摘要:本文从生态(环保)清淤的理念及特点出发,分析其与一般工程疏浚的差异,选择合适的清淤设备、机具;对清理上来的底泥进行垃圾分拣、均质、加药、压滤、生态脱水处理。研发了水基的清淤、脱水“一站式”河湖底泥清理成套装备。与常规的相比,在技术、经济方面都有较大优势;并提出了今后的发展方向。

关键词:生态清淤、生态脱水、水基、一站式、成套装备

R & D River or Lake Ecological Dredging Dewatering Water-based Complete Sets of Equipment

Zhang Liming 1,  Shen Kungen 2 ,  Wang Yong 1

  1. Jiangsu Water Conservancy Machinery Manufacturing Co., Ltd., Yangzhou 225003,China2. Shanghai Hongcheng Industrial Development Co., Ltd.Shanghai  200000, China

Abstract: The paper from the ecological (environmental) of the concept and characteristics of dredging, dredging engineering analysis with the general difference, selection of cleaning equipment, equipment suitable for cleaning up; sediment of garbage sorting, homogeneous, dosing, filter, ecological dehydration treatment. R & D dredging, dehydration "water-based one-stop" riverbed sludge cleaning equipment. Compared with the conventional, has great advantages in technology, the economy; and the development direction in the future. Keywords: ecological dredging, ecological dehydration, water-based, one-stop, complete sets of equipment.

 

随着经济的高速发展,人们越来越关注自身的生存环境。水是一个城市的灵魂,城镇化的大力推进,水污染却日趋严重,乡村河道急需疏浚,城镇河湖急需清淤,水环境治理是环境综合整治的重要一环。河湖清淤更是一个系统工程,需综合考虑技术、经济、生态等因素,选择合适的清淤、脱水设备、以及处理方式并进行科学决策。

1.生态清淤又称环保清淤。是为改善水质和水生态环境而进行的清淤,目的是减少二次污染,不同于为改善航行和排涝行洪条件而进行的疏浚。它与工程疏浚主要存在以下几个方面的不同(表1):

1 生态清淤与工程疏浚差异对照表

科目

 

名称

清理目的

清理对象

清理设备

底泥处理

处理成本

环境影响

 

生态清淤

清除河、湖等水体中的污染底泥并为生态系统恢复创造条件

河湖淤泥、浮泥

旋挖式清淤机(船)、环保绞吸式挖泥船、生态清淤吸头、多功能清淤机等

干化处理、农田洼地填埋、增加添加物作为建筑材料处理

相对较高

经处理后二次污染较小

 

工程疏浚

疏通航道、增大湖泊库容、扩建港口等

大江大河的水下沉积物、按设计要求开挖的原状土

绞吸式挖泥船、斗轮式挖泥船、链斗船、耙吸船、抓斗船等

吹填、造岸、通过泥驳送入江海深处

相对较低

一般不经处理,对环境影响较大

 

 

城镇河湖生态治理工作已由点到面的逐渐铺开,如无锡太湖、昆明滇池、扬州瘦西湖、金华长湖等都属于生态清淤的范畴;这些工程的实施都给我们提供了较好的理论与实践基础。但像上海龙华港、苏州内城河这些两岸高楼林立、居民众多的地方,不要说淤泥堆场,就连个小小的脱水站也没有摆放的地方。如何做到施工不扰民,减少投诉率;如何解决场地问题;如何提高清淤效率、降低施工成本,下面将从清淤脱水设备、机具、施工工艺的选择几方面作出阐述。

  1. 生态清淤机具的选择

生态清淤的对象是河湖底部的淤泥,包括沉积在淤积物表层的悬浮、半悬浮状的絮状胶体等;并要求精确清除,不能超挖,为后续生物修复技术创造必要的生态环境条件;较小范围内的扩散,或扩散距离不大于5[1]m。因而,像抓斗清淤船机具下水时不但会扰动浮泥,向四处逃逸 ,还会造成严重的超挖、漏挖,在生态清淤工程已逐渐被淘汰。现在常用的设备是环保绞吸式挖泥船,还有国内在近年来研制成功的专业生态清於设备旋挖式清淤机(船), 该产品逐渐在相关工程中运用,如在杭州胜利河上展示身手。

2.1  环保绞吸式挖泥船:它是静态挖泥船,绞刀作为挖掘机具,使泥土在切削后,泥水混合物经过泵送,由排泥管输送到排泥场或泥水分离设备。工作时,以定位桩为中心,通过船体前方两侧绞盘上的锚缆收放,实现圆弧型旋转,机具作横扫运动,所形成切削面积为扇型区域,一般是双桩定位的,如在行进中是双桩交替进行的,扇型区域部分重叠,会形成复采,同时局部欠挖;改良后的双桩机构配有行进台车,始终以一桩定位,机具扫出一系列同心园扇型区域,不再重叠,但绞刀是锥状的,泵的吸口在其中后方,在淤泥厚度不足0.2m的工况下,设备工作效率较底[2];正常条件下平均清於浓度也仅有10%左右,而且前面两侧的锚缆,使其它船只无法通行。

2.2 旋挖式清淤机(船):是近年来由国外引进、消化、吸收,根据国内河流现状研制再创新的成果。由前部带凹槽的船体,可升降的刀架,旋挖头装置,开、闭式液压系统,柴油机动力系统,电控系统,操纵室,自航螺旋推进系统等几部分组成。旋挖头装置是由一对左右对称的螺旋叶片、中部空心管、可选配的挖掘破碎刀片、液压驱动马达、旋流式无堵塞泥浆泵、环保泥罩等几部分组成。由于左右对称的螺旋叶片工作时可将淤泥向旋挖头中部汇拢,旋挖头中后部直接安装有水下泥浆泵,这样可以提高吸泥浓度,改善泥泵汽蚀性能[3]经权威机构检测,清淤浓度可达20%~40%。工作时,行走装置主要根据河湖工况选择。

2.2.1 如果河道狭长,可选用钢丝蝇牵引装置作为行走驱动装置,在清淤机前后各布置一根系于河道两侧的钢丝绳作为定绳,两定绳间系一根可移位的动绳,动绳的移位次数由河宽除以旋挖头宽度确定,同时考虑少量的重叠度,以防移位时漏采。动绳在固定于船上的滑轮组的驱动下,带动船体前进。

2.2.2 如果河湖较宽,可采用抛锚定位与两台牵引绞车配合作业,带动船体前进。由于是自行船可自行抛锚,而不需要专用抛锚艇。

2.2.3 如选择星轮(WHEELSTAR)驱动作为行走装置,河湖无论宽窄都可适用,而且是连续推进作业,绞吸船工作时需要移桩,泵吸相对是间断的,故星轮驱动旋挖船工效更高。

2.2.4 旋挖式清淤机的旋挖头比绞刀宽得多,一般在2m以上,工作时向前平行推进,采挖后的切削面相当平整,但出现的问题是有些河床并不平整,人工开挖或修理过的河道边坡明显。现有的旋挖头因为不能左右摆动,只有局部与河床底泥接触,造成采收不平衡,船体甚至发生倾斜,造浆浓度低。改进后的旋挖头可左右摆动角度,保证船体在平衡状态下,按边坡角度调整[4],提升清淤船的工作效率与自动化作业程度。旋挖式清淤船是整个生态清淤的关键技术,特点是体积小、功效高、性价比高,较适应城市中小河道的生态清淤[5]

3.生态脱水设备

清理上来的淤泥考虑到运输费用及避免二次污染问题,一般需进行脱水处理,常用的脱水设备有离心机、带式压滤机、板框压滤机、叠螺污泥脱水机等;其中板框式不能连续作业,而带式压滤机已实现小型化,具有效率高、产量高、能耗低的特点[6]

3.1 带式浓缩脱水一体机

带式机对送来的污泥进行分层处理,上层进行浓缩脱水,下层进行多辊压缩脱水,出泥含水率低,工作稳定,受污泥负荷波动影响小,便于控制,对操作者的素质相对要求不高。

3.2 生态脱水:主要从设备自身与尾水排放二个方面考虑。带式机具有振动小,工作时环境噪声低的特点。采用微生物絮凝剂(普鲁兰)解决了传统絮凝剂产生的有毒离子给环境带来的二次污染,尾水更易达标排放[7]。采用三维滤布替代二维滤布,抗拉性更好,滤水性能好,相对加大了过流量,提高了处理能力。

4.水基一站式成套装备

4.1 水基:清淤机、污泥均质装置、泥水分离设备均以船的形式出现,动力来自于柴油发电机组,为减少噪声污染,都进行了静音处理。整个工作流程全部在水面上完成,不需要占用陆地面积。

4.2  一站式成套装备:清淤采用旋挖式清淤船,通过泥浆管与均质船相联,距离在100m以内,均质船通过管道与脱水船相联,两者可以是零距离。均质船上配有垃圾分拣装置。脱水船上装有带式浓缩脱水装置,如1所示

1 脱水船布置: 1.定位桩 2.液压站 3.驾驶室 4.电气控制系统 5.柴油机发电机组 6.船体 7.护舷 8.推进器 9.带式压滤机系统  10.顶棚 11.皮带机

设备处理能力:清淤船50~100 m3/h,均质船 50 m3,脱水船50 m3/h。

4.3 工艺流程:清淤船(完成)→底泥收集→泵吸→输送→均质船(完成)→垃圾分拣→均质→泵送→脱水船(完成)→加药→混合→粗滤→压滤→泥饼(尾水)→输送(达标排放)。

4.4 成套装备使用效果:三套船已在上海龙华港成功使用,工效高、运行成本低、操作维护简单、使用近一年无居民投诉。现场图片如下:

 

5.今后的发展方向

5.1 为进一步提高清淤效率,实现精确清理,小型船也要配备GPS或北斗定位差分系统、深度仪、流量计、密度计、工控机。

5.2 底泥进行化学分析,无公害的可作为肥料进行填埋;有害的要(可添加改性物质)进行砖瓦烧制,形成经济效益。

5.3 河湖底泥清理要常态化,而不是沉积很厚了才去治理,定期进行日常维护,保持一个良好的生态水环境。尤其在不适合干河清理、环境受限的水域,这套装备更显优势。

 

参考文献:

[1] 陈荷生,张永健,宋祥甫等。太湖底泥生态疏浚技术的初步研究[J]。《水利水电技术》 2004年11期,第12-14页

[2] 包涛芳,朱丽娟。宜兴市太湖生态清淤技术浅析[J]。《江苏水利》2010年6期, 第41-44页。

[3] 倪福生。国内外疏浚设备发展综述[J]。《河海大学常州分校学报》 2004年01期 ,第8-16页。

[4] 张立明,鲁仁勇,王勇。船用水下旋挖式割收装置[P]。北京:国家专利局,2012-06-18

[5] 方芳芳,沈昆根。城市河湖生态清淤研究进展[J]。《信息系统工程》 2012年06期 ,第144-145页。

[6] 杜河清,曹健,张鹏。环保清淤系统与底泥机械脱水设备研发[J]。《人民珠江》 2009年30卷,03期 ,第50-51页+ 第68页。

[7]  张郁东。浅谈佛山汾江河道底泥清淤的脱水技术[D]。佛山科学技术学院

 

 

*作者简介:张立明,男,硕士,江苏扬州人,研究员级高级工程师,江苏省产业教授,主要从事水利机械产品的研发,Email:1726664969@sina.com