一種清淤設備的探討及研究

王金華 賈永明 王強

(山東省水利勘測設計院,山東濟南 250013)

一種清淤設備的探討及研究

王金華 賈永明 王強

(山東省水利勘測設計院,山東濟南 250013)

隨著南水北調(diào)東線、中線工程的相繼開工建設,一旦工程竣工之后,在運行管理時不可避免的牽扯到渠道的清淤問題,現(xiàn)在對設備的環(huán)保要求也越來越高,河道清淤設備施工要考慮多個方面,同時對淤泥污物的處理也需要實現(xiàn)一體化,否則二次倒運也會產(chǎn)生污染。本文著重介紹了一種環(huán)保型清淤設備的設計,同時分析了今后清淤設備的發(fā)展方向,以供同行們參考。

河道 環(huán)保 清淤設備 發(fā)展

1 概述

隨著生活水平的提高，人們的環(huán)保意識越來越強，人們也變得越來越愛護環(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，同時城郊附近河道兩側有好多居民房屋，很多房子緊挨河道，不利于清淤設備的施工。在河道上橫跨著很多座橋梁，有公路橋，有生產(chǎn)橋，還有一些鋼結構橋以及一些過河的管道、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，邊坡多是直上直下，同時彎道也較多。所以在清淤設備在設計時必須考慮這些方面，同時考慮淤泥不能只靠簡單地運裝或者打撈，因為打撈與運裝會使淤泥到處滴漏，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。挖掘機清理掉雜物，淤泥由管道輸送或直接倒運到岸上，然后由汽車運輸出去。這種方式的優(yōu)點是清淤徹底，缺點是需排水，而污水則無地可排，同時淤泥倒運也會產(chǎn)生二次污染，對于個別河道，還需要將淤泥二次裝運才能導到岸邊，大大降低了施工效率，同時浪費了人力物力。(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，再運送到指定地點。這種清淤方式能清除水底垃圾和基底原狀土，而污染最嚴重的淤泥難以清除，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，旋挖式清淤機是以前部帶有凹槽的船體為基礎，用旋挖頭切割、收集水下淤泥，并采用了一種特殊結構的旋流式無堵塞泵，將泥漿吸走并排出，從而滿足城市河道的清淤需要。其工作移位及轉移由自帶的牽引機構及螺旋槳推進器來實現(xiàn)。

3 河道清淤設備的設計選型

針對河道清淤的特點，在設備的選型和設計上，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，尤其在有水的情況下又實現(xiàn)不了對淤泥的徹底清挖，目前國內(nèi)城市河道清淤設備多采用拖船載著挖掘機進行作業(yè)，仍然存在一些缺陷。因此，兩種清污的特點必須結合起來，才能實現(xiàn)清污設備的技術升級。

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)東線一期工程濟平干渠等，渠坡已經(jīng)采用人工或機械化襯砌，經(jīng)過幾年運行以后，已經(jīng)出現(xiàn)了或多或少的淤積情況，對于這類情況，渠道的斷面比較規(guī)整，從而更容易實現(xiàn)機械化清淤。

因此現(xiàn)代化的河道環(huán)保清淤設備應具有以下一些功能：(1)環(huán)保，不產(chǎn)生二次污染，即對淤泥要進行脫水處理成干泥，通過城市垃圾清運車轉運至處理廠。(2)自動行走，對河道的堤岸適應性強，工作連續(xù)性強。(3)適應河道的橫斷面強，能夠調(diào)節(jié)坡長和坡比，同時不破壞原有渠坡。(4)清污種類不僅限于淤泥，同時對漂浮污染物和一些碎石也能起到收集、清理作用。

4 設備結構組成

環(huán)保型清淤設備主要包括主機架、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。(見圖1)

其中Ⅰ：主機架，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，Ⅵ：污泥管道系統(tǒng)，Ⅶ：污泥脫水系統(tǒng)，Ⅷ：主機架行走系統(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：過濾進料裝置，10：爬梯。

各部分主要功能如下：

主機架：主要由鋼結構桁架組成，主要起到承重并組合各個系統(tǒng)的作用。

行走系統(tǒng)：主要為鑄膠車輪，適應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)：全斷面回轉式鏈斗裝置，采用工程樹脂材質，易于更換，尤其針對已襯砌混凝土表面不會產(chǎn)生破壞。

升降系統(tǒng)：采用液壓升降，保證升降的準確及可靠性。

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

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

5 環(huán)保清淤設備工作過程

清污設備運行開始，先要對條狀物、片狀物、塊狀物等大顆粒物質進行格柵，通過清料皮帶輸送集中到集料倉，同時過濾后的淤泥進行脫水處理，使污泥脫水后可直接運送做有機肥料等，不再產(chǎn)生二次污染。脫水后的水通過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：該污泥脫水用螺桿式擠壓機利用螺桿螺葉間變導程及壓縮旋轉原理，使污泥產(chǎn)生緩慢壓縮輸送，并經(jīng)特殊濾網(wǎng)過濾出水分。(2)臥式離心機：物料進入高速旋轉的轉鼓內(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鼓的內(nèi)壁，懸浮液中的清(液)相受到相對較小的離心力的影響被沉降到固相物料的內(nèi)側，與轉鼓旋向相同的螺旋輸料器也在做高速旋轉，二者由差速器產(chǎn)生穩(wěn)定的速度差，沉降到轉鼓內(nèi)壁的固相顆粒由螺旋輸料器將物料輸送到轉鼓的固相出料口，清相液體由轉鼓的清相出口流出。在一定條件下，為了達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即絮凝劑，加入到輸入離心機的物料中去，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備發(fā)展經(jīng)過近幾年的發(fā)展，已經(jīng)有了不小的發(fā)展，在將來的清淤設備的發(fā)展上，有幾點著重注意：對水體的污染少；自動化程度高，盡可能減少輔助人員，一人即可操作甚至實現(xiàn)全自動；清淤設備具有多功能，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；和垃圾清運車能聯(lián)合使用；對于水下淤泥清除有實時監(jiān)控設備；考慮對魚類等水生動植物的保護。相信未來經(jīng)過工程技術人員的努力，輕量化、高效率、實用性強的清淤設備會更多的涌現(xiàn)出來，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支持，為社會的發(fā)展作出更大的貢獻。

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,山東濟南人,工程師,學士學位,主要從事機械及金屬結構方向。

賈永明(1967-),男,山東濟南人,高級工程師,學士學位。

王強(1987-),男,山東濟南人,助理工程師,碩士學位。