CN104831769A - 一种处理工业污泥及恶臭的无人挖泥船及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种处理工业污泥及恶臭的无人挖泥船及其工作方法，无人挖泥船包括：通过连接梁联接的双船体结构、覆盖有密封板的密闭架结构、与远端无线控制台进行无线通信的控制系统。方法包括远端无线控制台下发控制指令给控制系统，通过驱动橡胶履带带动无人挖泥船行进至指定区域；挖泥铰刀挖起的污泥送至蓄泥池；实时检测有毒臭气并反馈给控制系统；将有毒臭气抽送至臭气处理池过滤排出；实时检测蓄泥池内的污泥重量，当达到设定上限将污泥送出无人挖泥船。本发明的无人挖泥船可在泥浆中自由航行，实现连续挖泥同时防止恶臭散发，有毒气体探测器及臭气处理池防止易爆气体浓度过高而发生爆炸，该无人挖泥船还具备根据施工情况抽取或排出污水功能。

Description

一种处理工业污泥及恶臭的无人挖泥船及其工作方法

技术领域

本发明涉及环保设备技术领域，具体涉及一种处理工业污泥及恶臭的无人挖泥船及其工作方法。

背景技术

随着经济的快速发展和人们环保意识的增强，过去采用填满的方式，将工业污水和污泥从城市转移到郊区的短视行为，已经越来越不能被文明社会所接受。随着我国经济和工业的快速发展，工业污水和污泥的有效治理已经成为社会亟待解决的一个难题。

    工业废水是工业污染的主要污染源。例如冶金工艺所产生的废水，包括冷却水、洗涤水和冲洗水等。由于冷却水由于与冶金重金属材料直接接触，其含有大量的油、铁的氧化物以及悬浮物等；洗涤水为除尘和净化煤气、烟气用水，其含有酚、氰、硫化氰酸盐、硫化物等；冲洗水则含有酸、减、油脂、悬浮物和锌、镍、铬等。日常工业生产中，以有色冶金等行业排出的废水为多，其中汞、砷、铬等重金属元素是环境污染物质的重要来源。化学工业行业排出的废水对环境的污染也不容忽视,在废水中常含有多种有害、有毒甚至剧毒物质如氰、酚、砷、汞等。

    工业污泥是工业废水经过污水处理后，产生的沉淀聚集物，一般多为黑色或黑褐色，呈粘滞状。如果不经处理，随处堆放或直接填埋，不仅会占用大量场地，而且污泥中有毒物质会渗入地下水，这将会对生态环境造成严重的二次污染。从总体上看，目前全国环保机构关于污水、污泥的处置方式还处于“粗放式”状态，含有大量污染物的污泥并没有得到真正有效的处置，从而造成污染的转移。同国外发达国家相比，我国在工业污泥的处理方式上，存在技术手段单一、处理效率低、工艺不完善、处理装备水平落后、处置保障率低、二次污染风险大等一系列问题。

    工业污水和污泥不仅自身对人们赖以生存的环境造成极大的破坏，随着厌氧和好氧等发酵过程的进行，绝大多数工业污水和污泥还带有难闻的恶臭味，恶臭气体的成分复杂，主要有含硫化合物和含氮化合物，如硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、噻吩、挥发性脂肪酸、酯、醚、醇、萜烯等等，它们的臭阈值非常低有点非常低，因而对总恶臭度贡献很大，有些即使在浓度很低的情况下,也能对嗅觉器官产生很大的刺激。恶臭对周边空气的污染给城乡居民带来了极其严重的影响。

    作为以重化工业为主的老工业基地，其传统工业比重大，化学工业较多，各种企业对资源的利用率较低，能源消耗较大，工业生产中排除的污水、污泥和恶臭对环境造成了很大的破坏，雾霾天气频出更是加重了人们对生态环境的忧虑。

    解决工业污染中污水的处理工艺已经相对成熟，而此类问题的难点在于如何将污泥从直径几百米，深几十米的污泥坑中将污泥输送至处理设备，其污泥量巨大、施工环境复杂、致使普通工程挖掘设备效率很低甚至无法施工，而污泥散发的有毒和易爆气体也要求设备在施工时无人操作，且防止毒气散发。为此，迫切需要开发一种能够同时处理工业污泥及恶臭的多功能无人挖泥平台，以解决由于粗矿排放工业污泥、污水造成的严重后果。为同类问题提供值得借鉴的解决方案。  

    市场上已有一些传统的挖泥设备。如俄罗斯Lagoon Ltd公司生产的LS-27M型号绞吸式挖泥船，“荷女王”号挖泥船等。在国内，设计和生产挖泥船的主要为各航道局，研究所及企业。例如，2009年我国自行建造的自航绞吸式挖泥船“天鲸号”，由中交天航局投资建造的亚洲第一、世界第三自航绞吸式挖泥船“天鲸号”该船长127.5米，宽23米，最大挖深30米，生产率4500拉方米/小时，具有无限航区的航行能力，适用于各种海况的大型工程。该船配备了目前国际最先进的绞吸式挖泥船自动控制系统，可实现无人操控。除上述大型挖泥船外，山东海岭船舶机械有限公司，青州市力拓环保设备有限公司，青州巨龙机械等也设计生产了不同类型的小型挖泥船。

    以上列举的国内外各类挖泥船，都是基于水面航行，且主要应用在清理水运航道及挖沙等，而工业污泥经过多年的积累，含水量较少，以上挖泥船无法在沼泽泥浆中自由航行；单船体挖泥船在污泥较干的工况下工作，挖泥点过于集中，都容易陷入泥浆，无法正常工作；沼泽泥浆会产生有毒易爆气体，工作人员无法直接接触，虽然“荷女王”号与“天鲸”号配备了自动控制系统，但需要工作人员在舱室内操作，均无法避免与毒气的接触，而其它小型挖泥船更是没有考虑工作室的密闭性与防爆性；在挖泥同时，有毒臭气也会随着泥浆的搅动散发到空气中，不仅污染空气，更是影响了周围居民的日常生活，以上挖泥船同样都无法防止有毒气体的扩散。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种处理工业污泥及恶臭的无人挖泥船及其工作方法。

本发明的技术方案是：

一种处理工业污泥及恶臭的无人挖泥船，包括：

通过连接梁联接的双船体结构：双船体结构内设置有臭气处理池、两个橡胶履带驱动电机、挖泥铰刀驱动电机、挡边输送带驱动电机；

臭气处理池过滤有毒且恶臭气体并排出；

用于提供浮力的橡胶气筒：固定于所述双船体结构两侧；

橡胶履带：由橡胶履带驱动电机驱动，分别安装于所述双船体的船底；

挖泥铰刀：安装于所述双船体结构下方，挖泥铰刀的上部刀齿伸入密闭架结构内部，挖泥铰刀的下部刀齿伸入污泥中，由挖泥铰刀驱动电机驱动铰刀传动链从而带动挖泥铰刀工作；

覆盖有密封板的密闭架结构：位于双船体之间，且固定于所述连接梁上；密闭架结构内设置有排风机、有毒气体探测器、蓄泥池、重量传感器、挡边输送带、输送带传动链；

排风机通过软管与所述臭气处理池连接，将有毒臭气抽送至臭气处理池；

挡边输送带驱动电机驱动输送带传动链从而带动挡边输送带，挡边输送带配合所述挖泥铰刀及铰刀传动链将污泥送至蓄泥池；

用于检测蓄泥池内污泥重量的重量传感器位于所述蓄泥池底；

用于将污泥送出无人挖泥船的螺旋输送机：由螺旋输送电机驱动，螺旋输送机的螺旋叶片插入所述蓄泥池；

与远端无线控制台进行无线通信的控制系统：控制系统输出端分别连接两个橡胶履带驱动电机的输入端、挖泥铰刀驱动电机的输入端、挡边输送带驱动电机的输入端、螺旋输送电机的输入端、排风机的输入端，重量传感器的输出端、有毒气体探测器的输出端分别连接控制系统的输入端。

所述的处理工业污泥及恶臭的无人挖泥船，还包括铰刀罩，固定在所述双船体下方且罩在挖泥铰刀外。

所述的处理工业污泥及恶臭的无人挖泥船，还包括用于污泥含水过多时过滤泥浆中水分的泥水过滤网，安装于所述双船体内侧及双船体底部。

所述密封板采用透明PVC软板。

所述泥水过滤网采用合成纤维材质，网眼密度为25洞/平方厘米，用于过滤泥浆中的水分。

所述两个橡胶履带驱动电机、挖泥铰刀驱动电机、挡边输送带驱动电机、螺旋输送电机均采用稀土永磁同步电动机。

所述铰刀罩的网眼密度为250洞/每平方米，用于过滤污泥中过大杂物。

所述的处理工业污泥及恶臭的无人挖泥船，双船体结构还设置污水泵和污水池；污水泵的排水一端通过软管与所述污水池连接，污水池底部通过软管与双船体底部相连，污水泵的抽水一端固定于双船体底部内侧的管道，将管道内经泥水过滤网过滤后的污水抽送至污水池。

所述的处理工业污泥及恶臭的无人挖泥船的工作方法，包括：

步骤1：远端无线控制台通过与无人挖泥船的控制系统建立无线通信，下发控制指令给控制系统，控制系统通过控制两个橡胶履带驱动电机驱动橡胶履带带动无人挖泥船行进至指定区域；

步骤2：控制系统控制挖泥铰刀驱动电机、挡边输送带驱动电机工作；

步骤3：挖泥铰刀驱动电机驱动挖泥铰刀工作，挡边输送带驱动电机驱动输送带传动链从而带动挡边输送带；

步骤4：挖泥铰刀挖起的污泥，由挡边输送带配合挖泥铰刀及铰刀传动链将污泥送至蓄泥池；

步骤5：有毒气体探测器实时检测密闭架结构中的有毒臭气并实时将检测结果反馈给控制系统；

步骤6：控制系统根据有毒气体探测器的检测结果控制排风机将有毒臭气抽送至臭气处理池，臭气处理池过滤有毒且恶臭气体并排出；

步骤7：蓄泥池内的重量传感器实时检测蓄泥池内的污泥重量，当达到设定的污泥重量的上限，则控制系统控制螺旋输送电机驱动螺旋输送机将污泥送出无人挖泥船。

有益效果：

本发明提供的无人挖泥船可在泥浆中自由航行，工作时由挖泥铰刀、挡边输送带将污泥汇到蓄泥池，由螺旋输送机送出母船，无人挖泥船设有密闭架结构，实现了连续挖泥的同时防止恶臭散发，且附设的有毒气体探测器及臭气处理池，防止了易爆气体浓度过高而发生爆炸，该无人挖泥船还具备根据施工情况抽取或排出污水等功能。本发明的无人挖泥船解决由于粗矿式填满工业污水污泥造成的严重后果。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的处理工业污泥及恶臭的无人挖泥船的正视图；

图2是本发明具体实施方式的双船体结构示意图；

图3是本发明具体实施方式的处理工业污泥及恶臭的无人挖泥船的俯视图；

图4是本发明具体实施方式的挖泥铰刀示意图。

图中：1-双船体结构，2-橡胶履带，3-污水池，4-泥水过滤网，5-污水泵，6-铰刀传动链，7-排风机，8-密封板，9-密闭架结构，10-螺旋输送机，11-有毒气体探测器，12-螺旋输送电机，13-橡胶履带驱动电机，14-蓄泥池，15-重量传感器，16-输送带传动链，17-挡边输送带驱动电机，18-挡边输送带，19-挖泥铰刀，20-铰刀罩，21-臭气处理池，22-挖泥铰刀驱动电机，23-橡胶气筒，24-连接梁，25-供电电缆， 26-控制系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

图1示出了处理工业污泥及恶臭的无人挖泥船的正视图，图3示出了处理工业污泥及恶臭的无人挖泥船的俯视图；一种处理工业污泥及恶臭的无人挖泥船，包括：

双船体结构1：双船体结构1内设置有臭气处理池21、污水池3、污水泵5、两个橡胶履带驱动电机13、挖泥铰刀驱动电机22、挡边输送带驱动电机17；

橡胶履带2：采用卡特305系列，由橡胶履带驱动电机13驱动，分别安装于所述双船体的船底；通过两个橡胶履带驱动电机13的配合可使船体在沼泽泥浆中自由航行，橡胶履带2采用橡胶材质以减小整船的负重。

用于提供浮力的橡胶气筒23：固定于所述双船体结构1两侧，为船体提供浮力，且具有足够的稳定性能。

图2示出了双船体结构示意图，双船体结构1通过连接梁24联接，连接梁24采用工字型梁，双船体结构1可增加与泥面接触面积，使船体不易下陷。

臭气处理池21过滤有毒且恶臭气体并排出；两个橡胶履带驱动电机13、挖泥铰刀驱动电机22、挡边输送带驱动电机17、螺旋输送电机12均采用90KW稀土永磁同步电动机。

挖泥铰刀19：通过支撑架安装于所述双船体结构1下方，挖泥铰刀19的上部刀齿伸入密闭架结构9内部，挖泥铰刀19的下部刀齿伸入污泥中，由挖泥铰刀驱动电机22驱动铰刀传动链6，经链传动将动力传递至挖泥铰刀19从而带动挖泥铰刀19工作。如图4所示，挖泥铰刀的刀齿采用单齿结构，在保证挖泥效率的同时减少受力面积，降低电机负重，延长铰刀寿命，且单齿受损对整船施工影响极小。

铰刀罩20固定在所述双船体下方且罩在挖泥铰刀19外，铰刀罩20为筛眼保护罩，将过大杂物挡在挖泥铰刀19外，防止破坏挖泥铰刀19及螺旋输送机10。铰刀罩20的网眼密度为250洞/每平方米，用于过滤污泥中过大杂物。

用于过滤泥浆中水分的泥水过滤网4，安装于所述双船体内侧及双船体底部。泥水过滤网4采用合成纤维材质，网眼密度为25洞/平方厘米，用于过滤泥浆中的水分。

覆盖有密封板8的密闭架结构9：位于双船体之间，且固定于所述连接梁24上；密闭架结构9内设置有排风机7、有毒气体探测器11、蓄泥池14、重量传感器15、挡边输送带18、输送带传动链16；密闭架结构9适用于防止有毒臭气的散发，密封板8采用透明PVC软板，既保证施工过程的可视化，又防止有毒及恶臭气体任意飘散污染空气。

排风机7选用DZ系列轴流风机，排风机7通过软管与所述臭气处理池21连接，将有毒臭气抽送至臭气处理池21；可根据有毒气体探测器11检测的有毒或易爆气体浓度调节排风机7叶片转速，使有毒及易爆气体浓度降至安全范围内，将有毒易爆气体经臭气处理池21过滤处理后由臭气处理池21一端排出。

挡边输送带驱动电机17驱动输送带传动链16从而带动挡边输送带18，挡边输送带18配合所述挖泥铰刀19及铰刀传动链6将污泥送至蓄泥池14；挡边输送带18上的槽面及挡边可增加输送带的输送量，输送带采用橡胶材质以减小整船负重。

用于检测蓄泥池14内污泥重量的重量传感器15位于所述蓄泥池14底，根据泥量调节螺旋输送机的输出量；重量传感器15选用ZRN603轮辐式称重传感器。

有毒气体探测器11选用KB系列毒气探测器，适用于检测有毒易爆气体。

用于将污泥送出无人挖泥船的螺旋输送机10：选用GX管式螺旋输送机，由螺旋输送电机12驱动，螺旋输送机10的螺旋叶片插入所述蓄泥池14。

处理工业污泥及恶臭的无人挖泥船的双船体结构1中还有污水泵5和用于收集并储存污水的污水池14；污水泵5选用GW型污水泵，污水泵5的排水一端通过软管与所述污水池14连接，污水池14底部通过软管与双船体底部相连，污水泵5的抽水一端固定于双船体底部内侧的管道，管道靠船体一侧为泥水过滤网4，污泥中含水过多不易挖掘时将管道内经泥水过滤网4过滤后的污水抽送至污水池14，污水池14底部通过软管与船底相连，污泥过干不易挖掘时可排出污水，软化污泥。

与远端无线控制台进行无线通信的控制系统26：控制系统选用wnc2812v1.0型定制的控制箱，与远端无线控制台进行无线通信，适用于控制整船作业，实现自动化无人操作。

控制系统26输出端分别连接两个橡胶履带驱动电机13的输入端、挖泥铰刀驱动电机22的输入端、挡边输送带驱动电机17的输入端、螺旋输送电机12的输入端、排风机7的输入端，重量传感器15的输出端、有毒气体探测器11的输出端分别连接控制系统26的输入端。

控制箱内部包括控制板、供电系统、各90KW稀土永磁同步电动机的驱动器以及有毒气体探测器11的输入信号、重量传感器15的输入信号；驱动器的控制信号和传感器的信号，接到一个多轴运动控制板上，型号为wnc2812v1.0，控制板再通过无线控制的方式，连接到外部的控制端，控制端为一个控制机台即远端无线控制台，整船的动力通过供电电缆25连接到工业电网中。操作员可以通过控制机台来控制挖泥船的运行和工作状态，并且可以实时观测有毒气体探测器11和重量传感器15的信息，可以自动报警，从而避免了操作人员直接与有毒臭气接触。

考虑整体平衡性，将电机、挖泥铰刀、蓄泥池等如图1、2合理布置，使整船作业过程保持水平，防止船尾过重而发生船头上翘。

上述处理工业污泥及恶臭的无人挖泥船的工作方法，包括：

步骤1：远端无线控制台通过与无人挖泥船的控制系统建立无线通信，下发控制指令给控制系统，控制系统通过控制两个橡胶履带驱动电机驱动橡胶履带带动无人挖泥船行进至指定区域；

步骤2：控制系统控制挖泥铰刀驱动电机、挡边输送带驱动电机工作；

步骤3：挖泥铰刀驱动电机驱动挖泥铰刀工作，挡边输送带驱动电机驱动输送带传动链从而带动挡边输送带；

步骤4：挖泥铰刀挖起的污泥，由挡边输送带配合挖泥铰刀及铰刀传动链将污泥送至蓄泥池；

步骤5：有毒气体探测器实时检测密闭架结构中的有毒臭气并实时将检测结果反馈给控制系统；

步骤6：控制系统根据有毒气体探测器的检测结果控制排风机将有毒臭气抽送至臭气处理池，臭气处理池过滤有毒且恶臭气体并排出；

步骤7：蓄泥池内的重量传感器实时检测蓄泥池内的污泥重量，当达到设定的污泥重量的上限，则控制系统控制螺旋输送电机驱动螺旋输送机将污泥送出无人挖泥船。

上述处理工业污泥及恶臭的无人挖泥船可在沼泽泥浆中自由航行，实现了挖泥同时密闭气体，防止臭气飘散，具备臭气处理及污水储存功能，其无人操作的特点使得该船适应性强，可满足恶劣施工条件下的作业需求。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行同等修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所做的均等变换和修改，都应涵盖在本发明范围内。

Claims (9)

1.一种处理工业污泥及恶臭的无人挖泥船，其特征在于，包括：

通过连接梁联接的双船体结构：双船体结构内设置有臭气处理池、两个橡胶履带驱动电机、挖泥铰刀驱动电机、挡边输送带驱动电机；

臭气处理池过滤有毒且恶臭气体并排出；

用于提供浮力的橡胶气筒：固定于所述双船体结构两侧；

橡胶履带：由橡胶履带驱动电机驱动，分别安装于所述双船体的船底；

挖泥铰刀：安装于所述双船体结构下方，挖泥铰刀的上部刀齿伸入密闭架结构内部，挖泥铰刀的下部刀齿伸入污泥中，由挖泥铰刀驱动电机驱动铰刀传动链从而带动挖泥铰刀工作；

覆盖有密封板的密闭架结构：位于双船体之间，且固定于所述连接梁上；密闭架结构内设置有排风机、有毒气体探测器、蓄泥池、重量传感器、挡边输送带、输送带传动链；

排风机通过软管与所述臭气处理池连接，将有毒臭气抽送至臭气处理池；

挡边输送带驱动电机驱动输送带传动链从而带动挡边输送带，挡边输送带配合所述挖泥铰刀及铰刀传动链将污泥送至蓄泥池；

用于检测蓄泥池内污泥重量的重量传感器位于所述蓄泥池底；

用于将污泥送出无人挖泥船的螺旋输送机：由螺旋输送电机驱动，螺旋输送机的螺旋叶片插入所述蓄泥池；

与远端无线控制台进行无线通信的控制系统：控制系统输出端分别连接两个橡胶履带驱动电机的输入端、挖泥铰刀驱动电机的输入端、挡边输送带驱动电机的输入端、螺旋输送电机的输入端、排风机的输入端，重量传感器的输出端、有毒气体探测器的输出端分别连接控制系统的输入端。

2.根据权利要求1所述的处理工业污泥及恶臭的无人挖泥船，其特征在于，还包括铰刀罩，固定在所述双船体下方且罩在挖泥铰刀外。

3.根据权利要求1所述的处理工业污泥及恶臭的无人挖泥船，其特征在于，还包括用于污泥含水过多时过滤泥浆中水分的泥水过滤网，安装于所述双船体内侧及双船体底部。

4.根据权利要求1所述的处理工业污泥及恶臭的无人挖泥船，其特征在于，所述密封板采用透明PVC软板。

5.根据权利要求3所述的处理工业污泥及恶臭的无人挖泥船，其特征在于，所述泥水过滤网采用合成纤维材质，网眼密度为25洞/平方厘米，用于过滤泥浆中的水分。

6.根据权利要求1所述的处理工业污泥及恶臭的无人挖泥船，其特征在于，所述两个橡胶履带驱动电机、挖泥铰刀驱动电机、挡边输送带驱动电机、螺旋输送电机均采用稀土永磁同步电动机。

7.根据权利要求2所述的处理工业污泥及恶臭的无人挖泥船，其特征在于，所述铰刀罩的网眼密度为250洞/每平方米，用于过滤污泥中过大杂物。

8.根据权利要求1所述的处理工业污泥及恶臭的无人挖泥船，其特征在于，所述双船体结构内还设置污水泵和污水池；污水泵的排水一端通过软管与所述污水池连接，污水池底部通过软管与双船体底部相连，污水泵的抽水一端固定于双船体底部内侧的管道，将管道内经泥水过滤网过滤后的污水抽送至污水池。

9.权利要求1~8任一项所述的处理工业污泥及恶臭的无人挖泥船的工作方法，其特征在于：包括：

步骤1：远端无线控制台通过与无人挖泥船的控制系统建立无线通信，下发控制指令给控制系统，控制系统通过控制两个橡胶履带驱动电机驱动橡胶履带带动无人挖泥船行进至指定区域； 

步骤2：控制系统控制挖泥铰刀驱动电机、挡边输送带驱动电机工作；

步骤3：挖泥铰刀驱动电机驱动挖泥铰刀工作，挡边输送带驱动电机驱动输送带传动链从而带动挡边输送带；

步骤4：挖泥铰刀挖起的污泥，由挡边输送带配合挖泥铰刀及铰刀传动链将污泥送至蓄泥池；

步骤5：有毒气体探测器实时检测密闭架结构中的有毒臭气并实时将检测结果反馈给控制系统；

步骤6：控制系统根据有毒气体探测器的检测结果控制排风机将有毒臭气抽送至臭气处理池，臭气处理池过滤有毒且恶臭气体并排出；

步骤7：蓄泥池内的重量传感器实时检测蓄泥池内的污泥重量，当达到设定的污泥重量的上限，则控制系统控制螺旋输送电机驱动螺旋输送机将污泥送出无人挖泥船。