CN105544487B - 移动式一体化水生物自动清理装置及清理方法 - Google Patents

移动式一体化水生物自动清理装置及清理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种移动式一体化水生物自动清理装置及清理方法。清理装置包括移动平台和设置于移动平台的多个功能模块，移动平台为船舶，功能模块包括吸水模块、过滤模块、反冲洗模块和脱水模块。清理方法的步骤为：吸水，过滤，反冲洗，滤渣脱水。本发明以船舶作为移动平台，实现了吸水、过滤、反冲洗、脱水等工艺的一体化，以移动式一体化自动清理方式代替人工清捞方式，提高了水生物清理的工作效率，减少了人力资源的投入，节省了大量的人力和财力，因此在滨海取水等大型取水工程中，可作为应对爆发性水域生态灾害的处理工具。

Description

移动式一体化水生物自动清理装置及清理方法
技术领域
本发明属于水生物清理领域，更具体地说，本发明涉及一种移动式一体化水生物自动清理装置及清理方法。
背景技术
近年来，受自然环境条件或者人为因素的影响，水域环境不断变化，引起了爆发性水域生态灾害(水草、藻类等水生物意外或者突发性的增长)，大型取水工程的取水口堵塞事件频繁发生，致使大型取水工程受到爆发性水域生态灾害的严重威胁。
目前，大型取水工程通常采用单一的固定式过滤设备对进水进行过滤，例如拦污栅条、固定滤网、回转式滤网等。由于这类过滤设备应对冲击负荷能力较小，为了防止水生物的侵袭，通常借助设置在取水口的拦污栅条、固定滤网等构筑物进行外部固定拦截，以及利用打捞船通过人工清捞的方式对水面或浅水处的水生物进行打捞预处理，以保证进水水质。
但是，上述拦截和清理水生物的方式至少存在以下缺点：
1)成本较高：拦污栅条、固定滤网等构筑物的建设费用以及后续的定期维护费用均提高了整个取水工程的成本；同时，人工清捞每天消耗的成本也比较高，根据调研发现，某项目每天人工清捞处理水生物的成本消耗就将近4万元；
2)人力需求大，劳动强度高：人工清捞方式传统而单一，需要依靠大量的人力实施打捞，在人力资源短缺、清捞面积较大的情况下，人工清捞方式所体现的劳动强度明显加大；
3)安全保障及工作效率低：工作人员在实施清捞的过程中安全保障率较低，容易出现人员落水等安全事故；而且，工作人员承受的劳动强度有限，在高劳动强度的工作条件下，工作效率会逐步降低。
4)适应性差：人工清捞方式以人为主体，较难保证在恶劣环境(如低温或高温的天气)下进行持续工作，因此在一定程度上受到季节性气候变化的影响，致使打捞工作具有不连续性。
有鉴于此，确有必要一种提供能够解决上述问题的移动式一体化水生物自动清理装置及清理方法。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种成本低、实用性强、无需大量人力作业的移动式一体化水生物自动清理装置及清理方法，以通过机械化手段有效应对日益广泛的水域生态灾害。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种移动式一体化水生物自动清理装置，其包括移动平台和设置于移动平台的多个功能模块，移动平台为船舶，功能模块包括吸水模块、过滤模块、反冲洗模块和脱水模块；其中：吸水模块用于吸入待处理的原水并将其送入过滤模块；过滤模块用于对原水进行过滤处理，并将过滤后的已过滤水排回自然水体；反冲洗模块用于对过滤模块上附着的滤渣进行反冲洗，收集冲出的滤渣并将其送入脱水模块；脱水模块用于对滤渣进行脱水处理。
作为本发明移动式一体化水生物自动清理装置的一种改进，还包括水下监视模块；所述水下监视模块包括位于自然水体中的水下实时监视装置和位于控制室的监控显示屏；实时监视装置用于对水域水生物分布情况进行实时监视，监控显示屏用于显示监视画面。
作为本发明移动式一体化水生物自动清理装置的一种改进，还包括动力模块；所述动力模块位于移动平台的动力舱中，包括动力设备和发电设备；动力设备用于为移动平台提供动力，发电设备用于为各个功能模块中设置的用电设备提供工作电源。
作为本发明移动式一体化水生物自动清理装置的一种改进，所述吸水模块采用可调式吸水口，其包括吸水口、对吸水口入水深度进行调整的移动导轨和为吸水提供动力的吸水泵。
作为本发明移动式一体化水生物自动清理装置的一种改进，所述过滤模块包括与吸水模块连接的进水管道、可更换滤网的转鼓式微过滤机和将过滤后的水排回自然水体的出水管道。
作为本发明移动式一体化水生物自动清理装置的一种改进，所述反冲洗模块包括反冲洗管道、反冲洗泵、冲洗喷头、滤渣收集槽和反冲洗排水管道；反冲洗管道的入水端接入过滤模块的出水管道，出水端延伸至转鼓式微过滤机的滤网背面，并设置有冲洗喷头；反冲洗泵设置在反冲洗管道上；滤渣收集槽用于收集冲出的滤渣；反冲洗排水管道的一端与滤渣收集槽连接，另一端与脱水模块连接。
作为本发明移动式一体化水生物自动清理装置的一种改进，所述脱水模块包括脱水机和脱水排水管道；脱水机与反冲洗排水管道连接，对反冲洗出来的滤渣进行脱水处理；移动平台设置有用于存放脱水后残渣的脱水物存放箱；脱水排水管道将脱出的水直接排回自然水体中。
为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种移动式一体化水生物自动清理方法，其包括以下步骤：
利用吸水口将水生物分布密集的原水吸入过滤机进行过滤，过滤后的已过滤水直接排回自然水体中；
在过滤的同时，根据滤渣在过滤机滤网上的附着情况，对滤网进行反冲洗；
收集冲出的滤渣，并将其送入脱水机进行脱水处理；
持续进行以上吸水过滤步骤，直至完成水域清理要求。
作为本发明移动式一体化水生物自动清理方法的一种改进，在吸水过滤前，先对水域水生物分布情况进行实时监视，根据获得的水下水生物分布情况对吸水口的位置和入水深度进行调整。
作为本发明移动式一体化水生物自动清理方法的一种改进，在吸水过滤前，需要先根据水生物特性要求和不同水质要求更换合适精度和材质的滤网。
作为本发明移动式一体化水生物自动清理方法的一种改进，对过滤机滤网进行反冲洗时，采用已过滤水作为反冲洗水；反冲洗为持续进行，或根据滤渣在滤网上的附着情况间断进行。
作为本发明移动式一体化水生物自动清理方法的一种改进，脱水步骤脱出的残渣存放至脱水物存放箱，脱出的水直接排回自然水体；还需定期对脱水物存放箱进行清理。
与现有技术相比，本发明移动式一体化水生物自动清理装置和清理方法以船舶作为移动平台，实现了吸水、过滤、反冲洗、脱水等工艺的一体化，以移动式一体化自动清理方式代替人工清捞方式，提高了水生物清理的工作效率，减少了人力资源的投入，节省了大量的人力和财力，因此在滨海取水等大型取水工程中，可作为应对爆发性水域生态灾害的处理工具。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明移动式一体化水生物自动清理装置、清理方法及其有益效果进行详细说明。
图1为本发明移动式一体化水生物自动清理装置的平面布置示意图。
图2为图1中移动式一体化水生物自动清理装置的剖视示意图。
图3为本发明移动式一体化水生物自动清理装置的运行流程图。
图4为本发明移动式一体化水生物自动清理方法的步骤示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
请参阅图1至图3，本发明移动式一体化水生物自动清理装置以船舶为移动平台10，并在移动平台10上设置以下几个功能模块：吸水模块20、过滤模块30、反冲洗模块40、脱水模块50、动力模块60和水下监视模块70。
吸水模块20采用可调式吸水口，其主要功能是吸入待处理的原水并将其送入过滤模块30。吸水模块20包括吸水口24、对吸水口入水深度进行调整的移动导轨26和为吸水提供动力的吸水泵22。使用时，吸水模块20可根据水域水生物分布的密集情况，通过移动导轨26上下调整吸水口24的入水深度，然后由吸水泵22将水域对应深度的原水吸入吸水口24，并送至移动平台10的过滤模块30进行过滤。
过滤模块30包括进水管道32、转鼓式微过滤机34、配套驱动电机、减速机以及出水管道36。转鼓式微过滤机34的特点是滤网拆装方便，因此可以根据水生物特性要求更换不同精度的滤网，也可以根据不同水质要求更换不同材质的滤网，拆卸维修非常方便。吸水模块20吸入的原水从进水管道32经过滤机进水口进入转鼓微过滤机34中，过滤后的已过滤水由出水管道36直接排回自然水体中。
反冲洗模块40包括反冲洗管道42、反冲洗泵44、冲洗喷头46、滤渣收集槽和反冲洗排水管道48。反冲洗管道42的入水端接入过滤模块30的出水管道36，出水端延伸至转鼓式微过滤机34的滤网背面，并设置有冲洗喷头46。反冲洗泵44设置在反冲洗管道42上。滤渣收集槽设于转鼓式微过滤机34的滤网附近，用于收集冲出的滤渣。反冲洗排水管道48一端与滤渣收集槽连接，另一端与脱水模块50连接。反冲洗模块40采用出水管道36中的已过滤水作为反冲洗水，利用反冲洗泵44加压后，通过冲洗喷头46对转鼓式微过滤机34的滤网进行反冲洗，将其上附着的滤渣冲洗干净；冲出的滤渣通过滤渣收集槽收集，并与反冲洗水一起经反冲洗排水管道48送入脱水模块50进行脱水处理。
脱水模块50包括脱水机52和脱水排水管道54。脱水机52与反冲洗排水管道48连接，对反冲洗出来的滤渣进行脱水处理；经过脱水后的残渣送入移动平台10的脱水物存放箱14存放，脱出的水直接经脱水排水管道54排回自然水体中。
动力模块60位于移动平台10的动力舱12中，主要包括动力设备(图未示)和发电设备62。动力设备为整个移动平台10提供动力，发电设备62为各个模块的用电设备提供工作电源，如吸水泵22、过滤机34、反冲洗泵44、脱水机52等。
水下监视模块70主要包括位于自然水体中的水下实时监视装置72和位于控制室的监控显示屏(图未示)。水下监视模块70利用实时监视装置72对水域水生物分布情况进行实时监视，并将监视画面通过监控显示屏显示，使得工作人员可以通过监控显示屏清晰地掌握水下水生物分布情况，从而有针对性地引导平台的移动和调整吸水口的入水深度，达到对水域进行有效清理的目的。
易于理解的是，在不同的实施方式中，本发明移动式一体化水生物自动清理装置还可以进行以下一种或几种变化：1)过滤模块30也可以采用能实现过滤目的其他微型过滤机，例如，滤网无法更换的微型过滤机(只是这种微型过滤机无法达到多精度过滤效果和实现在不同水质下的过滤要求，降低了水生物自动清理装置应用的广泛性和适应性)；2)对于水生物深度集中的水域，吸水模块20也可以采用固定式吸水口，从而实现局部过滤效果；3)也可以将水下监视模块取消，同样能实现一体化自动清理效果，只是降低了水生物清理的工作效率。
请参阅图3和图4，本发明移动式一体化水生物自动清理方法的步骤为：
S10，对水域水生物分布情况进行实时监视，根据获得的水下水生物分布情况对吸水口24的位置和入水深度进行调整；
S20，利用吸水口24将水生物分布密集的原水吸入过滤机进行过滤，过滤后的已过滤水直接排回自然水体中；此步骤中，过滤前，需要先根据水生物特性要求和不同水质要求更换合适精度和材质的滤网；
S30，在过滤的同时，根据滤渣在过滤机滤网上的附着情况，对滤网进行反冲洗；此步骤中，采用步骤S20的已过滤水作为反冲洗水，反冲洗可以持续进行，也可以根据滤渣在滤网上附着情况间断进行；
S40，收集冲出的滤渣，并将其送入脱水机52进行脱水处理；脱出的残渣存放至脱水物存放箱14，脱出的水直接排回自然水体；此步骤中，还需定期对脱水物存放箱14进行清理；
S50，持续进行以上步骤，直至完成水域清理要求。
通过以上描述可知，本发明移动式一体化水生物自动清理装置是一种新型水生物清理装置，实现了吸水、过滤、反冲洗、脱水等工艺的一体化，因此在滨海取水等大型取水工程中，可作为应对爆发性水域生态灾害的处理工具。与现有技术相比，本发明移动式一体化水生物自动清理装置及清理方法至少具有以下优点：
1)实现吸水、过滤、反冲洗、脱水等功能模块的一体化，以移动式一体化自动清理方式代替人工打捞方式，工作主体由人向机械一体化转变，提高了水生物清理的工作效率，减少了人力资源的投入，节省了大量的人力和财力；
2)所有模块以船舶作为移动平台10，移动平台10可根据水下实时监视装置72获得的水下水生物分布情况进行调整移动，操作方便，灵活性强，能够对水生物密集区域进行有针对性地清理；
3)转鼓式微过滤机34的滤网可拆卸维修，能够随时根据水生物特性要求更换不同网孔直径的滤网，达到多精度范围的过滤效果；同时，还能通过更换不同材质的滤网，达到适应不同水质的效果，提高了水生物自动清理装置的适应性和应用广泛性；
4)吸水模块20采用可调式吸水口，能根据水生物水下分布情况对吸水深度进行调整，对水生物密集深度进行有针对性地清理。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种移动式一体化水生物自动清理装置，其特征在于，包括移动平台和设置于移动平台的多个功能模块，移动平台为船舶，功能模块包括水下监视模块、吸水模块、过滤模块、反冲洗模块和脱水模块；其中：所述水下监视模块包括位于自然水体中的水下实时监视装置和位于控制室的监控显示屏；实时监视装置用于对水域水生物分布情况进行实时监视，监控显示屏用于显示监视画面；吸水模块用于吸入待处理的原水并将其送入过滤模块；过滤模块用于对原水进行过滤处理，并将过滤后的已过滤水排回自然水体；反冲洗模块用于对过滤模块上附着的滤渣进行反冲洗，收集冲出的滤渣并将其送入脱水模块；脱水模块用于对滤渣进行脱水处理；所述吸水模块采用可调式吸水口，其包括吸水口、对吸水口入水深度进行调整的移动导轨和为吸水提供动力的吸水泵。
2.根据权利要求1所述的移动式一体化水生物自动清理装置，其特征在于，还包括动力模块；所述动力模块位于移动平台的动力舱中，包括动力设备和发电设备；动力设备用于为移动平台提供动力，发电设备用于为各个功能模块中设置的用电设备提供工作电源。
3.根据权利要求1所述的移动式一体化水生物自动清理装置，其特征在于，所述过滤模块包括与吸水模块连接的进水管道、可更换滤网的转鼓式微过滤机和将过滤后的水排回自然水体的出水管道。
4.根据权利要求3所述的移动式一体化水生物自动清理装置，其特征在于，所述反冲洗模块包括反冲洗管道、反冲洗泵、冲洗喷头、滤渣收集槽和反冲洗排水管道；反冲洗管道的入水端接入过滤模块的出水管道，出水端延伸至转鼓式微过滤机的滤网背面，并设置有冲洗喷头；反冲洗泵设置在反冲洗管道上；滤渣收集槽用于收集冲出的滤渣；反冲洗排水管道的一端与滤渣收集槽连接，另一端与脱水模块连接。
5.根据权利要求4所述的移动式一体化水生物自动清理装置，其特征在于，所述脱水模块包括脱水机和脱水排水管道；脱水机与反冲洗排水管道连接，对反冲洗出来的滤渣进行脱水处理；移动平台设置有用于存放脱水后残渣的脱水物存放箱；脱水排水管道将脱出的水直接排回自然水体中。
6.一种利用如权利要求1-5中任一项所述的移动式一体化水生物自动清理装置的清理方法，其特征在于，包括以下步骤：
在吸水过滤前，先对水域水生物分布情况进行实时监视，根据获得的水下水生物分布情况对吸水口的位置和入水深度进行调整；
利用吸水口将水生物分布密集的原水吸入过滤机进行过滤，过滤后的已过滤水直接排回自然水体中；
在过滤的同时，根据滤渣在过滤机滤网上的附着情况，对滤网进行反冲洗；
收集冲出的滤渣，并将其送入脱水机进行脱水处理；
持续进行以上吸水过滤步骤，直至完成水域清理要求。
7.根据权利要求6所述的清理方法，其特征在于，在吸水过滤前，需要先根据水生物特性要求和不同水质要求更换合适精度和材质的滤网。
8.根据权利要求6所述的清理方法，其特征在于，对过滤机滤网进行反冲洗时，采用已过滤水作为反冲洗水；反冲洗为持续进行，或根据滤渣在滤网上的附着情况间断进行。
9.根据权利要求6所述的清理方法，其特征在于，脱水步骤脱出的残渣存放至脱水物存放箱，脱出的水直接排回自然水体；还需定期对脱水物存放箱进行清理。
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