CN107386228A - 一种河道综合治理船舶 - Google Patents

Abstract

本发明涉及河道治理领域。目的是提供一种用于河道治理及维护用的生化船；该船应能在河道中实现除藻、清捞、脱氮除磷、脱色除臭，改善生态环境的目标，并且节能实用、清洁无污染、运营简单、维修方便。技术方案是：一种河道综合治理船舶，包括船体；其特征在于：船体上安装有驱动系统、操纵系统、清捞系统、生化处理系统；所述清捞系统包括滚筒式格栅、截污器、过滤网；所述生化处理系统包括吸腹腔、木质活性炭、药物施加系统；所述操纵系统包括药剂控制柜、可编程序控制器PLC、人机对话单元HMI(触摸屏)、计算机工作站以及给药电磁阀；所述驱动系统包括太阳能电池板、蓄电池、复合式转轮以及电机。

Description

一种河道综合治理船舶

技术领域

本发明涉及河道治理领域，具体涉及一种河道综合治理船舶。

背景技术

随着我国城市建设速度的加快，及工农业的快速发展，河道人为破坏的影响较为严重；垃圾的倾倒及污水的排放，使当前河道中的水质不断恶化，不仅水生物在不断地减少，而且河道淤堵得较为严重，严重影响了防洪功能的发挥；同时大规模的采砂活动，使河道堤岸失稳的情况严重。

全国水环境的形势非常严峻，主要体现在三个方面：第一、就整个地表水而言，受到严重污染的劣V类水体所占比例较高。第二、水生态破坏比较普遍；浅滩湿地过度开发，江河湖泊生态流量难以保障，河道岸坡硬质化，降低水体自净能力，部分水体生态功能丧失殆尽。部分工程建设、栖息地退化等显著改变了生物生存环境，生物多样性受到影响。第三、水环境隐患依然较多。水体中有机污染物含量过高时，在好氧微生物的作用下，有机物分解会大量消耗水中的氧气，并且使水体转化成缺氧或厌氧状态。在缺氧和厌氧条件下，水体中的铁、锰等金属离子与水中的硫离子形成硫化亚铁、硫化锰等化合物。悬浮颗粒吸附硫化亚铁、硫化锰等，致使水体变黑；有机物腐败、分解，产生氨、硫化氢、硫醇、硫醚、有机胺和有机酸等恶臭物质，致使水体变臭。影响水体黑臭的主要因素有：有机污染物浓度、营养物质浓度、污染时间(污染形成后经历的时间)、水力条件、温度条件等。

目前治理河道和湖泊，采取清淤引水、机械除藻、人工打捞、河道砌坎等方式进行处理，这些需要大型构筑物和机械设备，费用高,清运过程会对城市道路造成污染；用次氯酸钠、石灰水、明矾添加剂洒入污水处理，将污染物从水相转到固相和生物相，易产生二次污染；利用特定的植物吸收水中污染物，处理效果差，水质不达标，工作周期长。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于河道治理及维护用的生化船；该船应能在河道中实现除藻、清捞、脱氮除磷、脱色除臭，改善生态环境的目标，并且节能实用、清洁无污染、运营简单、维修方便。

本发明提供的技术方案是：

一种河道综合治理船舶，包括船体；其特征在于：船体上安装有驱动系统、操纵系统、清捞系统、生化处理系统；

所述清捞系统包括滚筒式格栅、截污器、过滤网；

所述生化处理系统包括吸腹腔、木质活性炭、药物施加系统；

所述操纵系统包括药剂控制柜、可编程序控制器PLC、人机对话单元HMI(触摸屏)、计算机工作站以及给药电磁阀；

所述驱动系统包括太阳能电池板、蓄电池、复合式转轮以及电机；

所述船体自船头往船中央方向依次布设有滚筒式格栅、截污器以及过滤网，船体中间的底部布设有吸腹腔，船体尾部布设有复合式转轮，船体两侧分别悬挂有木质活性炭包；船体甲板以上部位由船头至船尾方向依次布设有配置着操纵系统与驱动系统的驾驶室、通过带有喉部的通道连通吸腹腔的制药室与药剂控制柜、以及顶部装有太阳能电池板的蓄电池。

所述滚筒式格筛往前伸出船体，由驱动系统供能转动，转动轴线与船体垂直且位于船甲板之下。

所述药剂控制柜由通过数据线连通的加药控制柜、可编程序控制器PLC、人机对话单元HMI(触摸屏)、计算机工作站以及给药电磁阀组成。

驱动系统由太阳能电池板供能，驱动复合式转轮使船体行驶。

所述复合式转轮由水平布置的转轴、穿套并固定在转轴上的一组盘片以及固定在转轴两端的螺旋桨组成，且由电机驱动；转轴的两端安设在船尾的支座上。

所述滚筒式格筛，是在滚筒表面安装有与轴线平行且突出于滚筒表面一定距离的若干个钢条，钢条长度为3-6cm。

本发明的有益效果在于：1、把清捞、絮凝沉淀、脱氮除磷三个环节，全部在船上一次性完成，操作简便；2、打捞粗物料分类回收再利用，过滤过程的清水排放到河里，这种处理处置方式节约大量的土地资源，还能给运作企业减轻运输成本，不会给环境造成二次污染；3、船体整体结构简单，方便维修组装，造价低廉，而且吃水深度小，便于在较浅水条件下工作；4、使用太阳能发电，将发电装置单独设置成一个功能平台，所有机械装置都由电动机来驱动，便于进行电子自动化控制，节能环保高效；5、PLC加药控制系统可以在线检测水温、pH等参数，有效控制药剂使用量，调整水质，为生化系统提供良好的环境；6、复合式转轮中心生物转盘，两侧是螺旋桨，节省空间；7、使用生物转盘工艺，处理效率高，出水水质好，耐冲击负荷能力强，污泥产量少，易于固液分离，动力消耗和运行费用低，设备简单，运行稳定可靠，便于维护管理。8、采用吸腹腔系统，实现曝气和加药一体化，节省空间和造价，曝气量均匀稳定，避免了药剂对设备的腐蚀和堵塞。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图(俯视方向)。

图2是图1的A-A向剖视结构示意图。

图3是刮刷器与滚筒式格栅的配合关系示意图。

图4是加药系统操作流程方框图。

图5是图3中的B向局部示意图。

附图标记：船体-1、滚筒式格栅-2、截污器-3、过滤网-4、木质活性炭包-5、驾驶室-6，制药室-7(通风口-7—1，一号阀门-7—2，药剂池-7—3，二号阀门-7—4)，药剂控制柜-8，太阳能电池板-9，蓄电池-10，复合式转轮-11，流量控制器-12，吸腹腔-13，喉部-14，止回阀-15。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例，对本发明作进一步详细说明。

附图所示的河道综合治理船舶，包括船体1；船体上安装有驱动系统、操纵系统、清捞系统、生化处理系统；

所述清捞系统包括滚筒式格栅、截污器、过滤网以及玻璃纤维材质的刮刷器；

所述生化处理系统包括吸腹腔、木质活性炭、药物施加系统；

所述操纵系统包括药剂控制柜、可编程序控制器PLC、人机对话单元HMI(触摸屏)、计算机工作站以及给药电磁阀；

所述驱动系统包括太阳能电池板、蓄电池、复合式转轮以及电机；

所述船体自船头往船中央方向依次布设有滚筒格栅2、截污器3以及过滤网4，船体中间的底部布设有吸腹腔，船体尾部布设有复合式转轮，船体两侧分别悬挂有木质活性炭包5；船体甲板以上部位由船头至船尾方向依次布设有配置着操纵系统与驱动系统的驾驶室6、通过带有喉部的通道连通吸腹腔的制药室与药剂控制柜、以及顶部装有太阳能电池板的蓄电池。

所述滚筒式格筛，是在滚筒表面安装有与轴线平行且突出于滚筒表面一定距离的若干个钢条，钢条长度为3-6cm(如图5所示，钢条伸展方向与滚筒式格筛的转动方向C一致)；一定距离为2-5cm。滚筒式格筛前伸出船体1，由驱动系统供能并绕轴线旋转，轴线与船体轴线垂直且位于船甲板之下。

所述截污器为与滚筒式格筛轴线等长的毛刷，刷毛采用耐磨的聚乙烯醇缩醛化纤维(维纶)材质；截污器与滚筒式格筛轴线平行于同一水平面。刷毛嵌入滚筒表面的钢条之间，可将滚筒式格筛捞取的固体废物截留下来。

所述过滤网采用PP塑料制成；过滤网平行安装于截污器后侧。

所述木质活性炭包5悬挂在船体两侧，一侧各9个，用尼龙网包裹，呈圆柱状。主要成分有麦麸、锯末、活性炭(推荐配方：活性炭：硅藻土：麦麸：锯末＝50～60:25～30:10～5:10～5)。木质活性炭具有较大的比表面积，表面带电荷，对污染物有良好的吸附力，脱色除臭效果好。

驾驶室位于船体中心，配有方向盘，GPS导航仪，电路控制系统，驱动控制装置。

所述药剂控制柜由加药控制柜、可编程序控制器PLC、人机对话单元HMI(触摸屏)、计算机工作站、给药电磁阀等5部分组成。

驱动系统依靠所述太阳能电池板9供能，蓄电池10储能，电机驱动复合式转轮11的叶轮使船体行驶。

所述太阳能电池板由多晶硅制成，超白布纹钢化玻璃以及防水树脂进行密封，框架为阳极氧化铝，耐腐蚀，抗老化。安装时，保证每块电池板与地面呈30--45度夹角，单位空间上阳光利用率高。

所述蓄电池为磷酸铁锂电池，进口防水，硅胶封口，安全性好，无污染，安装于太阳能电池板下方，用地脚螺栓固定在船体上。

所述复合式转轮11的中心是生物转盘，两侧是螺旋桨11-2。

所述生物转盘由一组盘片11-2及转轴组成；盘片串联成组，其中贯以转轴，转轴的两端安设在船尾的支座上；生物转盘由采用电力驱动装置驱动。

盘片：是生物转盘的主体，采用玻璃钢材质，作为生物膜的在载体具有质轻、强度高、耐腐蚀、防老化、比表面积大等特点。

转轴：采用实心钢轴或无缝钢管，轴长控制在4-7m之间。轴中心与水面距离≥0.15m，保证轴在液面之上。根据盘片与转轴的布置形式，转盘可以是单轴单级式，也可以是单轴多级式或多轴多级式。

驱动装置：生物转盘的驱动装置包括动力设备和减速装置两部分。动力设备采用电力，即以电动机为动力，通过变速装置带动转轴按所希望的转速转动。

当生物转盘的一部分转动着露出水面时，微生物接触空气好氧呼吸；当生物转盘一部分转动着浸没于水面时，微生物隔绝空气厌氧呼吸。如此循环交替，实现脱氮除磷，去除COD的目的。

螺旋桨采用不锈钢制成，使用塑料热铆接技术将螺旋桨与生物转盘固定在转轴上。当螺旋桨旋转逆时针时，带动叶片转动，产生水对船体的反作用力，船体向前移动，周而复始，船可以在河道正常行驶。

所述盘片上附着的生物膜，其中细菌的组分及重量配比为：硝化细菌30～40份、反硝化细菌20～30份、枯草芽孢杆菌15～20份、乳酸菌10～20份、中性柠檬酸菌5～10份、光和细菌2～6份、玉垒菌3～5份、硫化菌1～4份、小苏打0.3～0.6份。

药物施加系统包括吸腹腔、带有喉部的管道、制药室内的药剂池以及相关的控制阀门。药物施加系统的操作流程如图4所示(常规结构，不再细述)。所述制药室向河道投加的药剂为聚合氯化铁、聚丙烯酰胺PAM。

吸腹腔13设置船体底部中间位置，接通吸腹腔的喉部14又通过管道与制药室7的药剂池相连，另一端向上为通风口7-1；制药和喉之间的官道上安装有止回阀，防止河水倒流；通风口安装一号阀门7-2，控制空气流速；药剂池附近安装二号阀门7-4，控制药剂流速。

施药过程是：经滚筒格栅初步过滤的河水，流入吸腹腔，通过流量控制器12来稳定流量。当河水流经喉部)时，流体截面急剧收缩，流速增大，喉部侧面产生负压。空气或药剂经喉部被吸入水体，并且混匀后排出船体。

本发明的工作原理是：

船体依靠太阳能电池板吸收太阳光，产生电能储存于蓄电池中，为船体治理河道污染提供能量来源。依据配方配置的生物膜，移植着微生物。起初，船体在河道上缓慢行驶，生物转盘转速控制在2r/min，驯化微生物，使微生物适应当地水环境。正常工作时，生物转盘转速控制在4r/min。船体航线根据污染物的分布、河道的长短确定，船体速度根据河道流速确定。当漂浮于河道上的粗大固体废物较多时，船体开启滚筒式格栅并向前行驶，滚筒式格栅向后转动(图2中顺时针转动，船往左运动)，固体废物被格栅上的钢条捕获向船体运动。接着，固体废物被截污器截留，在重力作用下，落入过滤网中。固体废物中的水分，在重力作用下，被过滤网滤出，流回河道。固体废物被运送至岸上，分类回收处置。过滤网的清理周期为一个月。在药剂控制柜的人机对话单元HMI(触摸屏)输入药剂投加得流速和周期等参数，船体沿航线匀速行驶，确保药剂均匀分布。投加药剂为聚合氯化铁、聚丙烯酰胺PAM，通过吸附架桥、卷帙网捕、电中和等方式，去除水中悬浮颗粒物SS。经过滚筒式格栅处理的河水，经吸腹腔流入船体，并在负压作用下曝气和投加药剂，最终流向复合式转轮进行生化处理。悬挂在船体两侧的木质活性碳，脱色除臭的同时会失活，需要定时更换，一般更换周期为一个星期。整个过程及其高效、方便，自动化程度高，省时省力，免去了大量人工操作的繁琐。

以上实施例旨在说明本发明的技术手段，并非限制本发明的技术范围。本领域技术人员结合现有公知常识对本发明作显而易见的改进，亦落入权利要求所保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种河道综合治理船舶，包括船体(1)；其特征在于：船体上安装有驱动系统、操纵系统、清捞系统、生化处理系统；

所述清捞系统包括滚筒式格栅(2)、截污器(3)、过滤网(4)以及玻璃纤维材质的刮刷器(3)；

所述生化处理系统包括吸腹腔系统、木质活性炭、药物施加系统；

所述操纵系统包括药剂控制柜(8)、可编程序控制器PLC、人机对话单元HMI、计算机工作站以及给药电磁阀；

所述驱动系统包括太阳能电池板(9)、蓄电池、复合式转轮以及电机；

所述船体自船头往船中央方向依次布设有滚筒格栅(2)、截污器以及过滤网(4)，船体中间的底部布设有吸腹腔(13)，船体尾部布设有复合式转轮，船体两侧分别悬挂有木质活性炭包(5)；船体甲板以上部位由船头至船尾方向依次布设有配置着操纵系统与驱动系统的驾驶室(6)、通过带有喉部(14)的通道连通吸腹腔的制药室(7)与药剂控制柜(8)以及顶部装有太阳能电池板(9)的蓄电池(10)。

2.根据权利要求1所述的河道综合治理船舶，其特征在于：所述滚筒式格筛往前伸出船体，由驱动系统供能转动，转动轴线与船体垂直且位于船甲板之下。

3.根据权利要求1或2所述的河道综合治理船舶，其特征在于：所述药剂控制柜由通过数据线连通的加药控制柜、可编程序控制器PLC、人机对话单元HMI、计算机工作站以及给药电磁阀组成。

4.根据权利要求3所述的河道综合治理船舶，其特征在于：驱动系统由太阳能电池板供能，通过电机驱动复合式转轮(11)使船体行驶。

5.根据权利要求4所述的河道综合治理船舶，其特征在于：所述复合式转轮(11)由水平布置的转轴、穿套并固定在转轴上的一组盘片(11-2)以及固定在转轴两端的螺旋桨(11-1)组成，且由电机驱动；转轴的两端安设在船尾的支座上。

6.根据权利要求5所述的河道综合治理船舶，其特征在于：所述滚筒式格筛，是在滚筒表面安装有与轴线平行且突出于滚筒表面一定距离的若干个钢条，钢条长度为3-6cm。