一种使用絮凝剂的水库低扰动清淤装置及方法 |
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| 申请号 | CN202311772802.X | 申请日 | 2023-12-21 | 公开(公告)号 | CN117888595A | 公开(公告)日 | 2024-04-16 |
| 申请人 | 中国长江电力股份有限公司; | 发明人 | 郭昊旻; 钟恒; 陈光耀; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种使用絮凝剂的 水 库低扰动清淤装置及方法，包括用于对整个清淤装置进行搭载的船体；船体上安装有用于制备絮凝剂的絮凝剂制备装置；絮凝剂制备装置与用于对絮凝剂进行输送的絮凝剂溶液输送装置相连；所述絮凝剂溶液输送装置与用于对淤泥进行絮凝和绞吸的絮凝绞吸装置相连；所述絮凝绞吸装置与用于对淤泥进行抽吸的淤泥抽吸运输装置相连，淤泥抽吸运输装置设置在船体上；淤泥抽吸运输装置与用于带动其在水底移动的卷扬机构相连，卷扬机构布置安装在船体上。基于上述原理，将其用于水库清淤作业中，能够有效的提高清淤效率，降低了清淤成本，避免了环境破坏。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种使用絮凝剂的水库低扰动清淤装置，其特征在于，包括用于对整个清淤装置进行搭载的船体（5）；船体（5）上安装有用于制备絮凝剂的絮凝剂制备装置（1）；絮凝剂制备装置（1）与用于对絮凝剂进行输送的絮凝剂溶液输送装置（2）相连；所述絮凝剂溶液输送装置（2）与用于对淤泥进行絮凝和绞吸的絮凝绞吸装置（3）相连；所述絮凝绞吸装置（3）与用于对淤泥进行抽吸的淤泥抽吸运输装置（4）相连，淤泥抽吸运输装置（4）设置在船体（5）上；淤泥抽吸运输装置（4）与用于带动其在水底移动的卷扬机构（6）相连，卷扬机构（6）布置安装在船体（5）上。 |
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| 说明书全文 | 一种使用絮凝剂的水库低扰动清淤装置及方法技术领域[0001] 本发明涉及水库清淤技术领域，具体为一种使用絮凝剂的水库低扰动清淤装置及方法。 背景技术[0002] 水库作为重要的水资源储存和管理设施，其防洪、灌溉等性能受到库底淤泥的显著影响。随着时间的推移，水库底部沉积的淤泥和其他沉积物可能会导致水库容量减少和水质恶化。因此，采用有效的清淤技术对于维护水库的功能和延长其使用寿命至关重要。 [0003] 水库清淤技术有干式清淤、水力清淤、疏浚船清淤、机械清淤等，这些清淤技术在维护水库功能方面发挥着重要作用。干式清淤是在水库干涸或部分干涸的情况下开展的清淤方法，清淤前需要排空水库或降低库水位，这意味着清淤期间水库无法正常运作，耗时更长且成本更高。水力清淤、疏浚船清淤等属于水下清淤技术，目前已被广泛使用，但该技术对水质的影响不可忽视。在清淤过程中，水底的沉积物被搅动激发，导致水中悬浮颗粒物增加，恶化水质。此外，如果库底淤泥中含有重金属或其他污染物，清淤作业将使这些有害物质扩散重新进入水体，并被水流带入下游，影响更广泛的区域。因此，开发低扰动的水库清淤技术是保护水域环境、维护水质安全、促进社会经济可持续发展的重要环节。 发明内容[0004] 为解决当前存在技术问题，本发明的主要目的在于提供一种使用絮凝剂的水库低扰动清淤装置及方法，此装置及方法将絮凝剂运用到水库清淤工艺中，通过将絮凝剂投入到悬浊水体中，带正电荷的絮凝剂与带负电荷的悬浮物接触，发生电荷中和反应，颗粒之间的排斥力减小，开始聚集并形成较大团块。随着更多的悬浮颗粒聚集，絮团逐渐增大。形成的絮团由于其较大的尺寸和重量，比原始的悬浮颗粒更容易从水中去除。基于上述原理，将其用于水库清淤作业中，能够有效的提高清淤效率，降低了清淤成本，避免了环境破坏。 [0005] 为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种使用絮凝剂的水库低扰动清淤装置，包括用于对整个清淤装置进行搭载的船体；船体上安装有用于制备絮凝剂的絮凝剂制备装置；絮凝剂制备装置与用于对絮凝剂进行输送的絮凝剂溶液输送装置相连；所述絮凝剂溶液输送装置与用于对淤泥进行絮凝和绞吸的絮凝绞吸装置相连；所述絮凝绞吸装置与用于对淤泥进行抽吸的淤泥抽吸运输装置相连，淤泥抽吸运输装置设置在船体上；淤泥抽吸运输装置与用于带动其在水底移动的卷扬机构相连，卷扬机构布置安装在船体上。 [0006] 所述絮凝剂制备装置包括固定在船体上的絮凝剂制备搅拌容器，絮凝剂制备搅拌容器的顶部设置有絮凝剂投放口，絮凝剂制备搅拌容器的内部设置有用于对絮凝剂进行搅拌的搅拌器具。 [0007] 所述絮凝剂溶液输送装置包括与絮凝剂制备装置的出口相连通的输流泵，输流泵的出口连接有絮凝剂输送管道，絮凝剂输送管道的另一端与絮凝绞吸装置相连。 [0008] 所述絮凝绞吸装置包括外保护壳，外保护壳的内部中心设置有搅拌轴，搅拌轴的底端通过安装座固定安装有旋转刀盘，旋转刀盘的外围安装有用于对淤泥进行绞动的铰刀刀齿。 [0009] 所述外保护壳的内顶部均匀设置有絮凝剂喷洒口，絮凝剂喷洒口与絮凝剂溶液输送装置的出口相连通。 [0010] 所述淤泥抽吸运输装置包括抽吸泵，抽吸泵的进口通过水下抽吸管道与絮凝绞吸装置相连通，抽吸泵的出口与淤泥处理装置相连，淤泥处理装置上安装有输送管道。 [0011] 所述卷扬机构包括固定在船体顶部的卷扬机，卷扬机上缠绕有卷扬绳，卷扬绳的另一端绕过定滑轮，定滑轮安装在支撑臂上，支撑臂安装在船体的顶部边缘，卷扬绳的另一端通过连接臂与淤泥抽吸运输装置相连。 [0012] 采用所述一种使用絮凝剂的水库低扰动清淤装置进行清淤的方法，包括以下步骤：步骤1，絮凝剂的制备： 根据所需要清淤的淤泥颗粒大小、密度和化学组成的具体性质，选择适合的絮凝剂类型，根据预先确定的比例和条件，将絮凝剂粉末或液体与水混合，并投入到絮凝剂制备装置的内部，搅拌均匀之后制备成絮凝剂溶液； 步骤2，絮凝剂的投入： 待絮凝剂溶液制备完成之后，启动絮凝剂溶液输送装置，通过絮凝剂溶液输送装置将絮凝剂溶液输送到絮凝绞吸装置； 步骤3，淤泥的绞吸及絮凝剂溶液的喷洒： 启动絮凝绞吸装置的搅拌轴，通过搅拌轴驱动铰刀刀齿对水库底部的淤泥进行切割和搅动，与此同时，在绞吸作业区域喷洒絮凝剂溶液，确保絮凝剂溶液与被挖掘起来的淤泥充分混合； 步骤4，淤泥的抽吸： 待淤泥和絮凝剂溶液充分混合过程中，同步启动淤泥抽吸运输装置，通过淤泥抽吸运输装置将淤泥抽吸到淤泥处理装置；绞吸过程中，船体需要沿着预定的路径移动，以确保淤泥被全部挖掘； 步骤5，淤泥的絮凝与颗粒集聚： 淤泥在絮凝剂溶液的作用下，两者一旦混合，就开始了絮凝作用；絮凝剂的分子与淤泥中的细小颗粒相互作用，通过电荷中和与吸附作用使其聚集成更大的团块，在此过程中涉及化学和物理作用，包括颗粒间的碰撞、粘附和絮凝结构形成，颗粒集聚的效果直接影响清淤的效率，随着颗粒逐渐聚集成更大的团块，沉降速度加快，从而更容易被吸入管道，在这个过程中，监测絮团的大小和密度，以保证后续的输送和处理步骤； 步骤6，淤泥的输送与后处理： 绝大部分淤泥被淤泥抽吸运输装置吸入管道并运送到船上，到达船上后，淤泥被暂时储存并进行脱水或分离初步处理；随后淤泥被进一步输送至岸上的处理设施，至此完成水库清淤。 [0013] 所述絮凝剂选用快速、环境友好絮凝剂，包括壳聚糖、明胶或木质素。 [0014] 所述步骤3中絮凝绞吸装置在移动过程中，通过卷扬机构同步调节絮凝绞吸装置的位置，进而使得铰刀刀齿能够实现水库底淤泥的绞吸，保证水库底的全方位清淤。 [0015] 本发明有如下有益效果：1、本发明提出一种使用絮凝剂的水库低扰动清淤技术，能够有效解决现有水库清淤技术中存在的一些主要问题，如高成本、环境破坏、清淤效率低下以及对水质造成的负面影响。 [0016] 2、本发明能够有效降低环境影响。传统的水库清淤方法往往涉及大规模的机械作业，这不仅扰动了水体，还可能对周围的生态环境造成显著破坏。本发明通过使用絮凝剂，实现了对水库底部淤泥的有效聚集和沉降，大幅减少对水体和周边环境的扰动。絮凝剂能够有效地将细小的淤泥颗粒聚集成较大的团块，这样不仅加快了淤泥的沉降速度，还使其更容易通过绞吸和输送系统处理。效率提升意味着工期相应缩短，从而降低整体工程的时间成本和经济成本。 [0017] 3、本发明能够有效提高清淤效率。利用絮凝剂可有效加快淤泥的沉降速度，并促使细小颗粒聚集成较大团块，从而提高清淤的效率和效果。这种方法特别适用于处理细小颗粒的淤泥，这些在传统方法中难以有效去除。 [0018] 4、本发明能够有效保障水质安全。本技术在清淤过程中对水质的影响极小，有助于保持水库水质的稳定，特别是在饮用水源地或生态敏感区域的应用中尤为重要。 [0019] 5、降低环境扰动。通过使用絮凝剂来促进淤泥颗粒的集聚，可以降低清淤过程对水体环境的扰动破坏，降低水体扰动浊度，减少清淤过程中可能释放的有害物质，如重金属和有机污染物，从而保护水库及周边环境和下游水域的生态安全。附图说明 [0020] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 [0021] 图1为本发明整体结构示意图。 [0022] 图2为本发明绞吸装置外观示意图。 [0023] 图3为本发明绞吸装置内部结构示意图。 [0024] 图4为本发明铰刀示意图。 [0025] 图中：絮凝剂制备装置1、絮凝剂溶液输送装置2、絮凝绞吸装置3、淤泥抽吸运输装置4、船体5、卷扬机构6；絮凝剂投放口11、絮凝剂制备搅拌容器12； 输流泵21、絮凝剂输送管道22； 外保护壳31、铰刀32、搅拌轴321、旋转刀盘322、铰刀刀齿323； 水下抽吸管道41、抽吸泵42、淤泥处理装置43、输送管道44； 卷扬机61、卷扬绳62、定滑轮63、连接臂64、支撑臂65。 具体实施方式[0026] 下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。 [0027] 实施例1：参见图1‑4，一种使用絮凝剂的水库低扰动清淤装置，包括用于对整个清淤装置进行搭载的船体5；船体5上安装有用于制备絮凝剂的絮凝剂制备装置1；絮凝剂制备装置1与用于对絮凝剂进行输送的絮凝剂溶液输送装置2相连；所述絮凝剂溶液输送装置2与用于对淤泥进行絮凝和绞吸的絮凝绞吸装置3相连；所述絮凝绞吸装置3与用于对淤泥进行抽吸的淤泥抽吸运输装置4相连，淤泥抽吸运输装置4设置在船体5上；淤泥抽吸运输装置4与用于带动其在水底移动的卷扬机构6相连，卷扬机构6布置安装在船体5上。通过采用上述的清淤装置能够将絮凝剂与清淤设备进行集成优化，将絮凝剂投放装置与清淤设备紧密集成，构造具备完整工序链条的清淤装备，大幅提高整体清淤效率。此外，通过将絮凝剂在清淤中的应用，使得絮凝剂在水下绞吸过程中投入混合并充分发挥絮凝功效，将细小淤泥颗粒凝聚为较大团状体，使其更容易被绞吸。 [0028] 进一步的，所述絮凝剂制备装置1包括固定在船体5上的絮凝剂制备搅拌容器12，絮凝剂制备搅拌容器12的顶部设置有絮凝剂投放口11，絮凝剂制备搅拌容器12的内部设置有用于对絮凝剂进行搅拌的搅拌器具121。通过上述的絮凝剂制备装置1能够用于制备对淤泥进行絮凝的絮凝剂。工作过程中，从絮凝剂投放口11中投入絮凝剂和水至搅拌容器12内，在搅拌器具121的搅拌作用下，将絮凝剂制备为均匀混合的絮凝剂溶液，使其能够通过管道输送。 [0029] 进一步的，所述絮凝剂溶液输送装置2包括与絮凝剂制备装置1的出口相连通的输流泵21，输流泵21的出口连接有絮凝剂输送管道22，絮凝剂输送管道22的另一端与絮凝绞吸装置3相连。通过上述的絮凝剂溶液输送装置2能够用于对制备好的絮凝剂进行输送，通过输流泵21为管道输送提供动力。 [0030] 进一步的，所述絮凝绞吸装置3包括外保护壳31，外保护壳31的内部中心设置有搅拌轴321，搅拌轴321的底端通过安装座固定安装有旋转刀盘322，旋转刀盘322的外围安装有用于对淤泥进行绞动的铰刀刀齿323。通过絮凝绞吸装置3能够用于对淤泥进行搅动并保证淤泥与絮凝剂之间的充分混合。具体工作过程中，所述絮凝剂输送管道22将絮凝剂溶液输送到外保护壳31内部的管路中，絮凝剂通过喷洒口33喷洒到被铰刀32绞动的淤泥中，并与淤泥充分混合集聚，使淤泥中的细小颗粒集聚为大团粒。所述外保护壳31将绞吸区域与外界水体隔绝开来，阻断细小淤泥向外扩散。 [0031] 进一步的，所述外保护壳31的内顶部均匀设置有絮凝剂喷洒口33，絮凝剂喷洒口33与絮凝剂溶液输送装置2的出口相连通。通过上述的絮凝剂喷洒口33增大了絮凝剂的喷洒范围，进而保证了后续淤泥絮凝的效果和质量。 [0032] 进一步的，所述淤泥抽吸运输装置4包括抽吸泵42，抽吸泵42的进口通过水下抽吸管道41与絮凝绞吸装置3相连通，抽吸泵42的出口与淤泥处理装置43相连，淤泥处理装置43上安装有输送管道44。通过上述的淤泥抽吸运输装置4能够用于将被绞动的淤泥抽吸至船上，由抽吸泵42提供动力，经过水下抽吸管道41将淤泥运输到淤泥处理装置43，进行初步处理后由输送管道44输送至岸上。 [0033] 进一步的，所述卷扬机构6包括固定在船体5顶部的卷扬机61，卷扬机61上缠绕有卷扬绳62，卷扬绳62的另一端绕过定滑轮63，定滑轮63安装在支撑臂65上，支撑臂65安装在船体5的顶部边缘，卷扬绳62的另一端通过连接臂64与淤泥抽吸运输装置4相连。通过上述的卷扬机构6能够用于提供淤泥抽吸运输装置4移动的动力。工作过程中，当需要调整淤泥抽吸运输装置4的位置，进而实现不同位置的抽吸作业时，通过启动卷扬机61通过卷扬机61提升连接臂64，通过连接臂64带动淤泥抽吸运输装置4移动，进而改变抽吸位置。同时可以通过调节改变支撑臂65的位置，进而同步改变淤泥抽吸运输装置4的位置。 [0034] 实施例2：采用所述一种使用絮凝剂的水库低扰动清淤装置进行清淤的方法，包括以下步骤： 步骤1，絮凝剂的制备： 根据所需要清淤的淤泥颗粒大小、密度和化学组成的具体性质，选择适合的絮凝剂类型，根据预先确定的比例和条件，将絮凝剂粉末或液体与水混合，并投入到絮凝剂制备装置1的内部，搅拌均匀之后制备成絮凝剂溶液； 步骤2，絮凝剂的投入： 待絮凝剂溶液制备完成之后，启动絮凝剂溶液输送装置2，通过絮凝剂溶液输送装置2将絮凝剂溶液输送到絮凝绞吸装置3； 步骤3，淤泥的绞吸及絮凝剂溶液的喷洒： 启动絮凝绞吸装置3的搅拌轴321，通过搅拌轴321驱动铰刀刀齿323对水库底部的淤泥进行切割和搅动，与此同时，在绞吸作业区域喷洒絮凝剂溶液，确保絮凝剂溶液与被挖掘起来的淤泥充分混合； 步骤4，淤泥的抽吸： 待淤泥和絮凝剂溶液充分混合过程中，同步启动淤泥抽吸运输装置4，通过淤泥抽吸运输装置4将淤泥抽吸到淤泥处理装置43；绞吸过程中，船体5需要沿着预定的路径移动，以确保淤泥被全部挖掘； 步骤5，淤泥的絮凝与颗粒集聚： 淤泥在絮凝剂溶液的作用下，两者一旦混合，就开始了絮凝作用；絮凝剂的分子与淤泥中的细小颗粒相互作用，通过电荷中和与吸附作用使其聚集成更大的团块，在此过程中涉及化学和物理作用，包括颗粒间的碰撞、粘附和絮凝结构形成，颗粒集聚的效果直接影响清淤的效率，随着颗粒逐渐聚集成更大的团块，沉降速度加快，从而更容易被吸入管道，在这个过程中，监测絮团的大小和密度，以保证后续的输送和处理步骤； 步骤6，淤泥的输送与后处理： 绝大部分淤泥被淤泥抽吸运输装置4吸入管道并运送到船上，到达船上后，淤泥被暂时储存并进行脱水或分离初步处理；随后淤泥被进一步输送至岸上的处理设施，至此完成水库清淤。 [0035] 所述絮凝剂选用快速、环境友好絮凝剂，包括壳聚糖、明胶或木质素。 [0036] 所述步骤3中絮凝绞吸装置3在移动过程中，通过卷扬机构6同步调节絮凝绞吸装置3的位置，进而使得铰刀刀齿323能够实现水库底淤泥的绞吸，保证水库底的全方位清淤。 |
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