CN104912143B - 一种处理工业污泥及恶臭的无人挖泥设备及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种处理工业污泥及恶臭的无人挖泥设备及其工作方法，该设备包括用于进行挖泥作业的挖泥平台；用于调节挖泥平台高度并固定的四个桩腿；用于挖掘工业污泥的挖泥斗轮；用于运输挖泥斗轮挖出的工业污泥的挡边输送带；与远端无线控制台进行无线通信的控制系统。本发明提供的无人挖泥设备，工作时由挖泥斗轮、污泥槽将污泥汇到污泥沉淀池，由挡边输送带送至岸边污泥收集车，挖泥平台本身起到密闭有毒臭气的作用，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箱，防止了易爆气体浓度过高而发生爆炸，该无人挖泥设备还具备抽取多余污水功能。本发明的无人挖泥设备解决了由于粗矿式填满工业污水污泥造成的严重后果。

Description

一种处理工业污泥及恶臭的无人挖泥设备及其工作方法

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设备及其工作方法。

背景技术

由于我国经济的高速发展以及过去人们环保意识的薄弱和企业的短视逐利性等多种因素致使多数企业为追求利益最大化而将未经处理的污泥偷排或直接转移至郊区填埋。然而，随着改革开放的进一步扩大和深入，以及近年来不断爆发的各种如同灾难的环境危机，迫使人们环保意识的觉醒。如何有效治理工业污水及污泥已经成为社会亟待解决的一个难题。

随着我国工业的发展，工业废水的排放量日益增加，达不到排放标准的工业废水排入水体后，会污染地表水和地下水。水体一旦受到污染，要想在短时间内恢复到原来的状态是不容易的。水体受到污染后，不仅会使其水质不符合饮用水、渔业用水的标准，还会使地下水中的化学有害物质和硬度增加，影响地下水的利用。我国的水资源并不丰富，若按人口平均占有径流量计算，只相当于世界人均值的四分之一。而地表水和地下水的污染，将进一步使可供利用的水资源数量日益减少，势必影响工农渔业生产，直接或间接地给人民生活和身体健康带来危害。

与水体污染不同，工业污泥污染具有更强的滞后性和难可逆性，如果不经处理，随处堆放或直接填埋，不仅会占用大量场地，而且污泥对土壤的污染程度非常大，污泥有机污染物、病原体以及重金属含量高，一旦深入土壤中将造成很难修复的污染，因而必须得到重视，对这部分污染进行防治。目前关于污水、污泥的处置问题虽然得到环保机构的一定重视，但同国外发达国家相比，我国在工业污泥的处理方式及设备上，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，而且随着污泥的日积月累，绝大多数工业污水和污泥还带有难闻的恶臭味，有些即使在浓度很低且距离很远的情况下,也能对嗅觉器官产生很大的刺激，从而对周边空气的污染给城乡居民带来了极其严重的影响。

虽然国际上解决工业污染中污水的处理工艺已经相对成熟，但对于国内而言，一些污染较重、年代久远、规模巨大的污染源，例如沈阳市祝家镇的污泥池，目前还没有可行的解决方案。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挖出并送至处理设备，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。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。如清淤船，抽沙船及绞吸式、靶吸式挖泥船等。但纵观国内外的各类挖泥设备，都是基于水面航行，且主要应用在清理水运航道及挖沙等。工业污泥经过多年的积累，含水量较少，而以上挖泥设备中基于泵式的抽泥方法无法达到挖泥效果；再则，以上船体结构在污泥中极易下陷，并不能保证在施工过程中始终浮于泥面上；同时沼泽泥浆也会产生有毒易爆气体，工作人员并不能直接接触，虽然一些挖泥设备配备了自动控制系统，但均需要工作人员在舱室内操作，无法避免与毒气的接触，且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设备及其工作方法。

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设备，包括：

用于进行挖泥作业的挖泥平台：挖泥平台内设置有污泥沉淀池和污泥槽；污泥槽一端安装于挖泥斗轮侧面，工业污泥经挖泥斗轮挖起后下落至污泥槽；污泥沉淀池固定安装于挖泥斗轮旁，且污泥沉淀池的顶部与污泥槽另一端连接；

用于调节挖泥平台高度并固定的四个桩腿：分别穿过挖泥平台的四个升降通孔，四个桩腿的底部固定在工业污泥中；

用于挖掘工业污泥的挖泥斗轮：挖泥斗轮的一部分位于挖泥平台内，另一部分位于挖泥平台外伸入工业污泥中；

用于运输挖泥斗轮挖出的工业污泥的挡边输送带：一端固定于挖泥平台底部且安装在污泥沉淀池侧面，另一端倾斜安装于固定在泥池岸上的移动支撑架；

与远端无线控制台进行无线通信的控制系统：安放在移动支撑架上，控制系统的输出端分别连接挡边输送带驱动电机的输入端、挖泥斗轮电机的输入端。

所述桩腿采用四边形钢架结构，桩腿底部为锥形；

每个桩腿上的四边形钢架结构的四根支撑管中最靠近挖泥平台中心的支撑管处焊接齿条，挖泥平台底部安装八个升降电机，每两个升降电机带动齿轮变速箱输出动力给转动小齿轮，小齿轮与焊接在桩腿上的齿条啮合实现传动，其余三根支撑管处分别焊接滑动导靴以约束挖泥平台，配合升降电机、小齿轮及齿条实现挖泥平台上下运动，八个升降电机的输入端分别连接控制系统的输出端。

所述挖泥平台内部上方安装用于观察挖泥平台内工作情况的红外成像仪，红外成像仪的输出端连接控制系统的输入端。

所述挖泥平台外部安装有排风机和臭气处理箱，排风机安装在挖泥平台上方的排风口，排风机通过管道与臭气处理箱的入口连接，臭气处理箱的出口连接输出管道，臭气处理箱过滤有毒且恶臭气体并排出，排风机的输入端连接控制系统的输出端。

所述挖泥平台内侧壁安装毒气探测器，毒气探测器的输出端连接控制系统的输入端。

所述挡边输送带与挖泥平台的连接处采用柔性橡胶套密闭。

所述挡边输送带通过输送带封闭架密封。

所述挖泥平台的下方安装有污水泵，污水泵的抽水一端固定于挖泥平台底部，污水泵的排水一端通过软管固定在泥池岸上的移动支撑架，污泥含水过多时将污水抽送至岸上的污泥收集车。

所述的处理工业污泥及恶臭的无人挖泥设备的工作方法，包括以下步骤：

步骤1：远端无线控制台通过与控制系统建立无线通信，下发控制指令给控制系统，控制系统驱动带动挖泥平台调节至指定高度；

步骤 2：控制系统控制挖泥斗轮电机、挡边输送带驱动电机工作；

步骤 3：挖泥斗轮电机驱动挖泥斗轮工作，挡边输送带驱动电机带动挡边输送带工作；

步骤4：挖泥斗轮挖起的污泥，在上升至一定高度时自由下落至污泥槽，污泥经污泥槽流至污泥沉淀池；

步骤 5：污泥沉淀池排出定量的污泥至挡边输送带，挡边输送带将污泥经移动支撑架的开口落入停靠在岸边的污泥收集车内；

步骤 6：无人挖泥设备工作过程中实时检测挖泥平台内的有毒臭气，并实时将检测结果反馈给控制系统；

步骤7：控制系统根据检测结果控制排风机将有毒臭气抽送至臭气处理箱，臭气处理箱过滤有毒且恶臭气体并排出；

步骤8：无人挖泥设备工作过程中操作人员通过红外成像仪实时观测挖泥平台内工作状态。

步骤1所述的控制系统驱动带动挖泥平台调节至指定高度，是通过八个升降电机带动齿轮变速箱输出动力给转动小齿轮，小齿轮与焊接在桩腿上的齿条啮合实现挖泥平台运动调节至指定高度。

有益效果：

本发明提供的无人挖泥设备，工作时由挖泥斗轮、污泥槽将污泥汇到污泥沉淀池，由挡边输送带送至岸边污泥收集车，挖泥平台本身起到密闭有毒臭气的作用，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箱，防止了易爆气体浓度过高而发生爆炸，该无人挖泥设备还具备抽取多余污水功能。本发明的无人挖泥设备解决了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设备的正视图；

图2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设备的俯视图；

图3是本发明具体实施方式的桩腿、导靴及升降齿条分布示意图；

图4是本发明具体实施方案的传动结构示意图；

图5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设备的斜视图（无挖泥平台上盖）；

图中：1-挖泥平台，2-桩腿，3-排风机，4-臭气处理箱，5-污泥沉淀池，6-红外成像仪，7-输送带封闭架，8-挡边输送带，9-挡边输送带驱动电机，10-移动支撑架，11-污水泵，12-污泥槽，13-挖泥斗轮，14-密封橡胶套，15-挖泥斗轮电机，16-污水管，17-毒气探测器，18-升降电机，19-升降齿条，20-滑动导靴，21-供电电缆，22-控制系统，23-小齿轮，24-齿条。

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设备的正视图，图2示出了处理工业污泥及恶臭的无人挖泥设备的俯视图，图5示出了处理工业污泥及恶臭的无人挖泥设备的无挖泥平台上盖的斜视图。

一种处理工业污泥及恶臭的无人挖泥设备，包括：

用于进行挖泥作业的挖泥平台1：挖泥平台1内设置有污泥沉淀池5和污泥槽12；污泥槽12一端安装于挖泥斗轮13侧面，工业污泥经挖泥斗轮13挖起后下落至污泥槽12；污泥沉淀池5固定安装于挖泥斗轮13旁，且污泥沉淀池5的顶部与污泥槽12另一端连接。

污泥沉淀池5通过缓冲减少对挡边输送带8的冲击同时，其下口宽度与挡边输送带8等宽，提高了输送效率和平稳性，较干污泥由污泥沉淀池5下口以一定流量落至挡边输送带8，而含水较多的上部分则逐渐溢出污泥沉淀池5至挖泥平台1底，再由污水泵11抽送至污泥收集车。

挖泥平台1为一个矩形密闭箱体，通过四个桩腿2实现挖泥平台1的升降，保证升降输出动力的可靠的前提下节省电机数量，同时实现有毒气体的密闭功能。

用于调节挖泥平台高度并固定的四个桩腿2：如图3所示，分别穿过挖泥平台1的四个升降通孔，四个桩腿2的底部固定在工业污泥中；桩腿2采用四边形钢架结构，桩腿2底部为锥形。

图4示出了挖泥平台升降的传动结构示意图，每个桩腿2上的四边形钢架结构的四根支撑管中最靠近挖泥平台1中心的支撑管处焊接齿条24，挖泥平台1底部安装八个升降电机18，每两个升降电机18带动齿轮变速箱输出动力给转动小齿轮23，小齿轮23与焊接在桩腿2上的齿条24啮合实现传动，其余三根支撑管处分别焊接滑动导靴20以约束挖泥平台1，配合升降电机18、小齿轮23及齿条24实现挖泥平台1上下运动，八个升降电机18的输入端分别连接控制系统22的输出端。

挖泥平台1的升降移动速度 2m/min；由内侧一个支撑管基础支架上的两个升降电机带动齿轮变速箱输出动力给转动小齿轮，小齿轮与焊接在桩腿上的齿条19啮合达到传动效果，而其余支撑管依靠滑动导靴20约束挖泥平台，配合升降电机及齿轮齿条使其实现上下运动。

用于挖掘工业污泥的挖泥斗轮13：挖泥斗轮13的一部分位于挖泥平台1内，另一部分位于挖泥平台1外伸入工业污泥中。挖泥斗轮13适应性强，效率高，挖掘力大，适应性强，可满足在恶劣环境下的施工要求。

用于运输挖泥斗轮挖出的工业污泥的挡边输送带8：一端固定于挖泥平台1底部且安装在污泥沉淀池5侧面，另一端倾斜安装于固定在泥池岸上的移动支撑架10。挡边输送带驱动电机9驱动挡边输送带8工作，配合所述污泥沉淀池5将污泥送至污泥收集车；挡边输送带8上的槽面及挡边可增加输送带的输送量，挡边输送带8采用橡胶材质以减小整船负重，挡边输送带8通过输送带封闭架7密封，输送带封闭架7采用钢架结构及尼龙绸布材料，减少配重，两端分别于挖泥平台1及移动支撑架10通过密封橡胶套14相连，以保证输送过程不会泄露有毒臭气。

与远端无线控制台进行无线通信的控制系统22：安放在移动支撑架10上，控制系统22的输出端分别连接挡边输送带驱动电机9的输入端、挖泥斗轮电机15的输入端。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，适用于控制平台作业，实现自动化无人操作。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17的输入信号；驱动器的控制信号、红外成像仪的信号、有毒气体探测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，平台的动力通过供电电缆21连接到工业电网中。操作员可以通过控制机台来控制挖泥平台的升降等工作状态，并且可以通过红外成像仪6实时观测有毒气体探测器17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。

挖泥平台1内部上方安装用于观察挖泥平台1内工作情况的红外成像仪6，红外成像仪6的输出端连接控制系统22的输入端。红外成像仪6实现平台内部的工作状态的可视化，工作人员由红外成像仪观察平台内工作状况并通过控制台调整斗轮及输送带转速。

挖泥平台1外部安装有排风机3和臭气处理箱4；

臭气处理箱4用于过滤有毒且恶臭气体并排出，可根据有毒气体探测器17检测的有毒或易爆气体浓度调节排风机3叶片转速，使有毒及易爆气体浓度降至安全范围内。

排风机3选用DZ系列轴流风机，排风机3用于保证密闭平台内的气体浓度在危险浓度以下。

排风机3安装在挖泥平台1上方的排风口，排风机3通过管道与臭气处理箱4的入口连接，臭气处理箱4的出口连接输出管道，臭气处理箱4过滤有毒且恶臭气体并排出，排风机3的输入端连接控制系统22的输出端。

挖泥平台1内侧壁安装毒气探测器17，选用KB系列毒气探测器，适用于当有毒及恶臭气体达到危险浓度时向控制台报警，毒气探测器17的输出端连接控制系统22的输入端。

挡边输送带8与挖泥平台1的连接处采用柔性橡胶套14密闭。

挡边输送带8通过输送带封闭架7密封，防止臭气在输送过程中的泄露。

挖泥平台1的下方安装有污水泵11，污水泵11的抽水一端固定于挖泥平台1底部，污水泵11的排水一端通过软管固定在泥池岸上的移动支撑架10，污泥含水过多时经污水管16将污水抽送至岸上的污泥收集车。

挡边输送带驱动电机9、挖泥斗轮电机15、八个升降电机18均采用90KW稀土永磁同步电动机。

处理工业污泥及恶臭的无人挖泥设备的工作方法，包括以下步骤：

步骤1：远端无线控制台通过与控制系统建立无线通信，下发控制指令给控制系统，控制系统驱动带动挖泥平台调节至指定高度；

通过八个升降电机带动齿轮变速箱输出动力给转动小齿轮，小齿轮与焊接在桩腿上的齿条啮合实现挖泥平台运动调节至指定高度。

步骤 2：控制系统控制挖泥斗轮电机、挡边输送带驱动电机工作；

步骤 3：挖泥斗轮电机驱动挖泥斗轮工作，挡边输送带驱动电机带动挡边输送带工作；

步骤4：挖泥斗轮挖起的污泥，在上升至一定高度时自由下落至污泥槽，污泥经污泥槽流至污泥沉淀池；

步骤 5：污泥沉淀池排出定量的污泥至挡边输送带，挡边输送带将污泥经移动支撑架的开口落入停靠在岸边的污泥收集车内；

步骤 6：无人挖泥设备工作过程中实时检测挖泥平台内的有毒臭气，并实时将检测结果反馈给控制系统；

步骤7：控制系统根据检测结果控制排风机将有毒臭气抽送至臭气处理箱，臭气处理箱过滤有毒且恶臭气体并排出；

步骤8：无人挖泥设备工作过程中操作人员通过红外成像仪实时观测挖泥平台内工作状态。

上述处理工业污泥及恶臭的无人挖泥设备可在沼泽泥浆中自由升降，实现了挖泥同时密闭气体，防止臭气飘散，其设计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 (6)

1.一种处理工业污泥及恶臭的无人挖泥设备，其特征在于，包括：

用于进行挖泥作业的挖泥平台：用于进行挖泥作业的挖泥平台，为一个密闭箱体，通过四个桩腿实现挖泥平台的升降，挖泥平台内设置有污泥沉淀池和污泥槽；污泥槽一端安装于挖泥斗轮侧面，工业污泥经挖泥斗轮挖起后下落至污泥槽；污泥沉淀池固定安装于挖泥斗轮旁，且污泥沉淀池的顶部与污泥槽另一端连接；所述挖泥平台的下方安装有污水泵，污水泵的抽水一端固定于挖泥平台底部，污水泵的排水一端通过软管固定在泥池岸上的移动支撑架，污泥含水过多时将污水抽送至岸上的污泥收集车；

用于调节挖泥平台高度并固定的四个桩腿：分别穿过挖泥平台的四个升降通孔，四个桩腿的底部固定在工业污泥中；所述桩腿采用四边形钢架结构，桩腿底部为锥形；每个桩腿上的四边形钢架结构的四根支撑管中最靠近挖泥平台中心的支撑管处焊接齿条，挖泥平台底部安装八个升降电机，每两个升降电机带动齿轮变速箱输出动力给转动小齿轮，小齿轮与焊接在桩腿上的齿条啮合实现传动，其余三根支撑管处分别焊接滑动导靴以约束挖泥平台，配合升降电机、小齿轮及齿条实现挖泥平台上下运动，八个升降电机的输入端分别连接控制系统的输出端；

用于挖掘工业污泥的挖泥斗轮：挖泥斗轮的一部分位于挖泥平台内，另一部分位于挖泥平台外伸入工业污泥中；

用于运输挖泥斗轮挖出的工业污泥的挡边输送带：一端固定于挖泥平台底部且安装在污泥沉淀池侧面，另一端倾斜安装于固定在泥池岸上的移动支撑架；

与远端无线控制台进行无线通信的控制系统：安放在移动支撑架上，控制系统的输出端分别连接挡边输送带驱动电机的输入端、挖泥斗轮电机的输入端；

所述挖泥平台内侧壁安装毒气探测器，毒气探测器的输出端连接控制系统的输入端；所述挖泥平台外部安装有排风机和臭气处理箱，排风机安装在挖泥平台上方的排风口，排风机通过管道与臭气处理箱的入口连接，臭气处理箱的出口连接输出管道，臭气处理箱过滤有毒且恶臭气体并排出，排风机的输入端连接控制系统的输出端。

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设备，其特征在于，所述挖泥平台内部上方安装用于观察挖泥平台内工作情况的红外成像仪，红外成像仪的输出端连接控制系统的输入端。

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设备，其特征在于，所述挡边输送带与挖泥平台的连接处采用柔性橡胶套密闭。

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设备，其特征在于，所述挡边输送带通过输送带封闭架密封。

5.权利要求1~4中任一项所述的处理工业污泥及恶臭的无人挖泥设备的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：远端无线控制台通过与控制系统建立无线通信，下发控制指令给控制系统，控制系统驱动带动挖泥平台调节至指定高度；

步骤 2：控制系统控制挖泥斗轮电机、挡边输送带驱动电机工作；

步骤 3：挖泥斗轮电机驱动挖泥斗轮工作，挡边输送带驱动电机带动挡边输送带工作；

步骤4：挖泥斗轮挖起的污泥，在上升至一定高度时自由下落至污泥槽，污泥经污泥槽流至污泥沉淀池；

步骤 5：污泥沉淀池排出定量的污泥至挡边输送带，挡边输送带将污泥经移动支撑架的开口落入停靠在岸边的污泥收集车内；

步骤 6：无人挖泥设备工作过程中实时检测挖泥平台内的有毒臭气，并实时将检测结果反馈给控制系统；

步骤7：控制系统根据检测结果控制排风机将有毒臭气抽送至臭气处理箱，臭气处理箱过滤有毒且恶臭气体并排出；

步骤8：无人挖泥设备工作过程中操作人员通过红外成像仪实时观测挖泥平台内工作状态。

6.根据权利要求5所述的工作方法，其特征在于，步骤1所述的控制系统驱动带动挖泥平台调节至指定高度，是通过八个升降电机带动齿轮变速箱输出动力给转动小齿轮，小齿轮与焊接在桩腿上的齿条啮合实现挖泥平台运动调节至指定高度。