一種清淤設(shè)備的探討及研究

王金華 賈永明 王強(qiáng)

(山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院,山東濟(jì)南 250013)

一種清淤設(shè)備的探討及研究

王金華 賈永明 王強(qiáng)

(山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院,山東濟(jì)南 250013)

隨著南水北調(diào)東線、中線工程的相繼開(kāi)工建設(shè),一旦工程竣工之后,在運(yùn)行管理時(shí)不可避免的牽扯到渠道的清淤問(wèn)題,現(xiàn)在對(duì)設(shè)備的環(huán)保要求也越來(lái)越高,河道清淤設(shè)備施工要考慮多個(gè)方面,同時(shí)對(duì)淤泥污物的處理也需要實(shí)現(xiàn)一體化,否則二次倒運(yùn)也會(huì)產(chǎn)生污染。本文著重介紹了一種環(huán)保型清淤設(shè)備的設(shè)計(jì),同時(shí)分析了今后清淤設(shè)備的發(fā)展方向,以供同行們參考。

河道 環(huán)保 清淤設(shè)備 發(fā)展

1 概述

隨著生活水平的提高，人們的環(huán)保意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，人們也變得越來(lái)越愛(ài)護(hù)環(huán)境。但是在一些河道中，尤其一些老的城區(qū)河道中，新建工程控制截污較好，原有的工程河道中的污物種類則較多，主要以淤泥為主，夾雜著其他白色污染物、卵石、玻璃瓶等生活垃圾，同時(shí)城郊附近河道兩側(cè)有好多居民房屋，很多房子緊挨河道，不利于清淤設(shè)備的施工。在河道上橫跨著很多座橋梁，有公路橋，有生產(chǎn)橋，還有一些鋼結(jié)構(gòu)橋以及一些過(guò)河的管道、光纜電纜等。河道淤積的程度也不一樣，河道中心線上河底高程較低，淤泥較深，堤岸處河底高程較高，淤泥較淺。城市內(nèi)河道窄長(zhǎng)，邊坡多是直上直下，同時(shí)彎道也較多。所以在清淤設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮這些方面，同時(shí)考慮淤泥不能只靠簡(jiǎn)單地運(yùn)裝或者打撈，因?yàn)榇驌婆c運(yùn)裝會(huì)使淤泥到處滴漏，造成環(huán)境的二次污染。

2 河道清淤方式

目前清淤方式主要有：(1)挖掘機(jī)清理。這種方式適宜于水量較小或者已近干涸的河道。挖掘機(jī)清理掉雜物，淤泥由管道輸送或直接倒運(yùn)到岸上，然后由汽車運(yùn)輸出去。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是清淤?gòu)氐祝秉c(diǎn)是需排水，而污水則無(wú)地可排，同時(shí)淤泥倒運(yùn)也會(huì)產(chǎn)生二次污染，對(duì)于個(gè)別河道，還需要將淤泥二次裝運(yùn)才能導(dǎo)到岸邊，大大降低了施工效率，同時(shí)浪費(fèi)了人力物力。(2)水下清淤。這種方式適宜于水量較大或者渠深較深的河道。一種采用清淤抓斗船，將河底的淤泥抓到駁船或拖船上，再運(yùn)送到指定地點(diǎn)。這種清淤方式能清除水底垃圾和基底原狀土，而污染最嚴(yán)重的淤泥難以清除，工效低，還存在掏空現(xiàn)象。二是采用絞吸式挖泥船，這是一種常用的河道或湖泊疏浚船舶，吸口與泵經(jīng)常會(huì)被堵塞；有襯砌邊坡的地方不能清理；由于高度受有些橋涵的限制，清淤效率不高。三是旋挖式清淤機(jī)，旋挖式清淤機(jī)是以前部帶有凹槽的船體為基礎(chǔ)，用旋挖頭切割、收集水下淤泥，并采用了一種特殊結(jié)構(gòu)的旋流式無(wú)堵塞泵，將泥漿吸走并排出，從而滿足城市河道的清淤需要。其工作移位及轉(zhuǎn)移由自帶的牽引機(jī)構(gòu)及螺旋槳推進(jìn)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3 河道清淤設(shè)備的設(shè)計(jì)選型

針對(duì)河道清淤的特點(diǎn)，在設(shè)備的選型和設(shè)計(jì)上，如果利用泥漿泵，只是清理河道的淤泥，而且容易清理不干凈，而單純的依靠挖掘機(jī)，尤其在有水的情況下又實(shí)現(xiàn)不了對(duì)淤泥的徹底清挖，目前國(guó)內(nèi)城市河道清淤設(shè)備多采用拖船載著挖掘機(jī)進(jìn)行作業(yè)，仍然存在一些缺陷。因此，兩種清污的特點(diǎn)必須結(jié)合起來(lái)，才能實(shí)現(xiàn)清污設(shè)備的技術(shù)升級(jí)。

在新修的一些河道中，尤其一些大中型渠道工程，比如南水北調(diào)東線一期工程濟(jì)平干渠等，渠坡已經(jīng)采用人工或機(jī)械化襯砌，經(jīng)過(guò)幾年運(yùn)行以后，已經(jīng)出現(xiàn)了或多或少的淤積情況，對(duì)于這類情況，渠道的斷面比較規(guī)整，從而更容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化清淤。

因此現(xiàn)代化的河道環(huán)保清淤設(shè)備應(yīng)具有以下一些功能：(1)環(huán)保，不產(chǎn)生二次污染，即對(duì)淤泥要進(jìn)行脫水處理成干泥，通過(guò)城市垃圾清運(yùn)車轉(zhuǎn)運(yùn)至處理廠。(2)自動(dòng)行走，對(duì)河道的堤岸適應(yīng)性強(qiáng)，工作連續(xù)性強(qiáng)。(3)適應(yīng)河道的橫斷面強(qiáng)，能夠調(diào)節(jié)坡長(zhǎng)和坡比，同時(shí)不破壞原有渠坡。(4)清污種類不僅限于淤泥，同時(shí)對(duì)漂浮污染物和一些碎石也能起到收集、清理作用。

4 設(shè)備結(jié)構(gòu)組成

環(huán)保型清淤設(shè)備主要包括主機(jī)架、行走系統(tǒng)、鏈斗清淤系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、污物輸送系統(tǒng)、集料系統(tǒng)、污泥脫水系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等。(見(jiàn)圖1)

其中Ⅰ：主機(jī)架，Ⅱ：鏈斗清淤系統(tǒng)，Ⅲ：調(diào)坡系統(tǒng)，Ⅳ：污物輸送系統(tǒng)，Ⅴ：集料倉(cāng)，Ⅵ：污泥管道系統(tǒng)，Ⅶ：污泥脫水系統(tǒng)，Ⅷ：主機(jī)架行走系統(tǒng)，Ⅸ：電控部分，1：渠底，2：渠坡，3：桁架，4：清淤鏈條，5：清淤斗，6：調(diào)坡液壓缸，7：活塞桿，8：調(diào)坡臂，9：過(guò)濾進(jìn)料裝置，10：爬梯。

各部分主要功能如下：

主機(jī)架：主要由鋼結(jié)構(gòu)桁架組成，主要起到承重并組合各個(gè)系統(tǒng)的作用。

行走系統(tǒng)：主要為鑄膠車輪，適應(yīng)渠道和河道邊坡為瀝青或混凝土或原土等各種情況。

鏈斗清淤系統(tǒng)：全斷面回轉(zhuǎn)式鏈斗裝置，采用工程樹(shù)脂材質(zhì)，易于更換，尤其針對(duì)已襯砌混凝土表面不會(huì)產(chǎn)生破壞。

升降系統(tǒng)：采用液壓升降，保證升降的準(zhǔn)確及可靠性。

污物輸送系統(tǒng)：采用刮板式輸送機(jī)將污物輸送到集料倉(cāng)。集料系統(tǒng)：主要包括進(jìn)料裝置、集料倉(cāng)、出料裝置。

污泥脫水系統(tǒng)：主要包括螺桿擠壓機(jī)(臥式離心機(jī))等裝置。電控系統(tǒng)：控制液壓站的升降，以及各個(gè)用電設(shè)備。

5 環(huán)保清淤設(shè)備工作過(guò)程

清污設(shè)備運(yùn)行開(kāi)始，先要對(duì)條狀物、片狀物、塊狀物等大顆粒物質(zhì)進(jìn)行格柵，通過(guò)清料皮帶輸送集中到集料倉(cāng)，同時(shí)過(guò)濾后的淤泥進(jìn)行脫水處理，使污泥脫水后可直接運(yùn)送做有機(jī)肥料等，不再產(chǎn)生二次污染。脫水后的水通過(guò)稀釋或者處理直接再排回河道中。

污泥脫水主要有兩種：(1)螺桿式擠壓機(jī)：該污泥脫水用螺桿式擠壓機(jī)利用螺桿螺葉間變導(dǎo)程及壓縮旋轉(zhuǎn)原理，使污泥產(chǎn)生緩慢壓縮輸送，并經(jīng)特殊濾網(wǎng)過(guò)濾出水分。(2)臥式離心機(jī)：物料進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，由于受到離心力作用大小不一樣，懸浮液中的固相顆粒受到較大離心力的影響被沉降到轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁，懸浮液中的清(液)相受到相對(duì)較小的離心力的影響被沉降到固相物料的內(nèi)側(cè)，與轉(zhuǎn)鼓旋向相同的螺旋輸料器也在做高速旋轉(zhuǎn)，二者由差速器產(chǎn)生穩(wěn)定的速度差，沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁的固相顆粒由螺旋輸料器將物料輸送到轉(zhuǎn)鼓的固相出料口，清相液體由轉(zhuǎn)鼓的清相出口流出。在一定條件下，為了達(dá)到更好的固液分離效果，可以選擇種類和特性適合的聚合高分子電解質(zhì)即絮凝劑，加入到輸入離心機(jī)的物料中去，絮凝劑能夠促成固體顆粒的凝聚和沉淀大大提高分離效果。

6 發(fā)展方向

渠道或河道的清淤設(shè)備發(fā)展經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展，已經(jīng)有了不小的發(fā)展，在將來(lái)的清淤設(shè)備的發(fā)展上，有幾點(diǎn)著重注意：對(duì)水體的污染少；自動(dòng)化程度高，盡可能減少輔助人員，一人即可操作甚至實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)；清淤設(shè)備具有多功能，不僅河底淤泥、河面污物都有收集作用、在一些淺灘河底未襯砌的坡面可以修坡；和垃圾清運(yùn)車能聯(lián)合使用；對(duì)于水下淤泥清除有實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備；考慮對(duì)魚類等水生動(dòng)植物的保護(hù)。相信未來(lái)經(jīng)過(guò)工程技術(shù)人員的努力，輕量化、高效率、實(shí)用性強(qiáng)的清淤設(shè)備會(huì)更多的涌現(xiàn)出來(lái)，從而更好的為河道及水利建管單位的管理提供更好的技術(shù)支持，為社會(huì)的發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。

With the east, the middle route of south-to-north water transfer project construction, once after project complete, Running management inevitably involve channel dredging. Now for environmental requirements of the equipment is becoming more and more high, river dredging equipment construction various aspects to consider, as well as the sludge of sewage treatment also needs to realize integration, or ,Secondary whilst also cause pollution.This paper introduces a design of dredging equipment, at the same time the development direction of dredging equipment is analyzed, which is of reference to colleagues.

River Environmental Protection Dredging equipment Development

王金華(1981-),男,山東濟(jì)南人,工程師,學(xué)士學(xué)位,主要從事機(jī)械及金屬結(jié)構(gòu)方向。

賈永明(1967-),男,山東濟(jì)南人,高級(jí)工程師,學(xué)士學(xué)位。

王強(qiáng)(1987-),男,山東濟(jì)南人,助理工程師,碩士學(xué)位。