CN107438689A - 用于对液体介质底部上的沉积物进行取样的系统 - Google Patents

Abstract

一种用于从例如港口或池塘的液体环境的床层移除沉积物的系统，其特征在于，所述系统包括导管(30)，所述导管的下末端形成待大体上放置在所述床层的水位处的移动抽汲口(31)，并且所述导管的上末端通向露天处，使得所述口(31)处于大气压力下，所述系统包括用于在所述口内执行局部搅动操作的构件(41、42、43、44、53)以及用于将所述口(31)连接到所述液体环境的表面的排放构件(50、51、52)，这些沉积物在所述构件中循环。

Description

用于对液体介质底部上的沉积物进行取样的系统

技术领域

本发明涉及对液体环境的底部或床层(例如，海底或河底、海床或河床)进行清理的领域。

本发明可尤其应用于对自然地沉积和/或因污染而产生于液体环境(例如，河口、港口、湖泊、池塘、河流、小溪或蓄水结构和净化站)的床层上的沉积物的处理和回收。

背景技术

水路里有许多沉积物。这些沉积物的沉积自然会促成床层的淤积。此现象可因冲蚀过程、低流速和平坦地形以及工业和城市废弃物而得到放大。封闭环境(湿地、池塘等)或近似封闭环境(港口、水坝等)更加有可能经受此问题。

这就是为什么需要清理(这被称作疏浚)这些环境的床层或底部。通常，在这些区域以周期性间隔(例如每三年到五年)执行疏浚操作，以便移除积聚其中并且最终可能干扰人类活动(社会活动、商业活动、旅游、休闲活动等)和/或干扰生态均衡的淤泥或沉积物。

这些清淤工作一般通过称为疏浚船的专用船只(其可为液压或机械疏浚船)或通过从岸边工作的公共工程机器来执行。

用在液压疏浚船中的装备通常将(一方面)用于使汇集在床层上的沉积物运动的机械或液压系统与(另一方面)实现对已搅动的沉积物的提取的系统(一般是抽汲泵)进行组合。

这些现有技术系统的一个主要缺点是它们对水环境具有有害影响。实际上，沉积物被搅动和提升，且其中部分通常散布于液体空间中，从而产生已污染和混浊的外观，且接着重新沉积在水域床层上。

另外，这种搅动在深处进行，且可能到达被来自工业或城市废水的毒性物质、重金属或农药污染的区域。这些毒性物质一般在沉积物沉积于水环境的床层期间滞留在淤泥层中。然而，大部分液压或机械疏浚系统使来自清理区域的受污染沉积物重新移动，从而使之前掩埋的毒性物质开始显露出来。这些毒性淤泥接着开始与水环境接触。

此外，现有解决方案的另一缺点是由临时疏浚工地产生的主要异质成本。实际上，由于大量淤泥待提取，这些工地在可能延续到若干个月的相当长的时段动用大量人力和物质资源。

另外，在疏浚时段期间，港口(举例来说)不可用，或相比于正常使用时，港口的使用受到极大干扰。

因为淤积是持续不断的，所以此类疏浚操作必须另外定期重复(例如，每五年)，这可能周期性地干扰相关区域的活动。

文献EP2090699已提出一种解决方案，其中将水下钟状物放置在待清理的床层上。此钟状物含有用于抽汲淤泥的抽汲泵。此钟状物经由使潜水者能够下行的井连接到船只，并且连接到管件。通过此管件，处于大气压力下的空气被泵入钟状物中，从而使水和沉积物能够被推出钟状物。这些水和沉积物由抽汲泵朝向船只中的存储位置吸入。这减少湍流和对淤泥的搅动。

虽然此装置减少疏浚的环境影响，但其仍然较大、固定或不易移动，并且因此极为昂贵。此外，钟状物上方必须存在容器。

此外，在提取沉积物后(并且与完成提取的方式无关)，沉积物必须被移除并且优选地被部分再利用和回收。这些沉积物一般被运输且接着在使用之前经受预处理。此预处理的目标首先在于将淤泥颗粒与疏浚操作期间所收回的非所要元素(碎石等)分离，且通过使干物质与水解离来干燥沉积物。存在各种类型的预处理操作，最传统的预处理操作是筛选(即，使沉积物通过筛子)、筛分(即，使沉积物通过滤网)或沥水(即，沉积物通过流走多余水的自然沥水)。

目前，不存在处理大量沉积物的有效系统。因此，在疏浚操作期间收回的数千立方米的沉积物一般未被处理。废弃物因此在陆上沉积存储或由管线、驳船或其它运输构件运送远离海岸并且释放于公海中。这些操作也可能有害环境，因为含于此类废弃物中的毒性材料能造成水污染。

然而，许多研究已展示有可能(例如)在用于道路工程(路基、道路等)的混凝土制造中、工业(玻璃工厂、熔炼)中或此外在农学中回收疏浚沉积物。

因此，需要一种将能够实现移除沉积物的系统，其注重环境问题且易于实施，并且接着提供对沉积物的有效干燥，同时能够实现对较大量传入材料的处理，且有助于减少陆上存储并排入海中的废弃物的量。

发明内容

本发明目标在于克服现有技术的这些缺点中的至少一些缺点。

根据本发明的一个方面，借助一种用于从例如港口或池塘的液体环境的床层移除沉积物的系统来实现此目标以及将在下文中更清晰地呈现的其它目标。所述系统(尤其)包括导管，所述导管的下末端形成将大体上放置在床层水位处的移动抽汲口，且所述导管的上末端通向露天处，使得所述口处于大气压力下，所述系统包括用于执行所述口内的局部搅动操作的构件和将所述口连接到液体环境的表面的排放构件，这些沉积物在所述构件中循环。

此类移除系统使得有可能从淤积的水底取走少量沉积物以便对其进行提取，同时减少对水环境的环境影响。具体地说，用于执行局部搅动的构件使得有可能将沉积物与床层分离。此类搅动可通过机械构件(例如通过搅动臂)或此外通过用于产生超压的构件(例如通过使用流体射流)来实现。导管处于自然大气压力下的实情能够实现在导管下末端处形成局部凹陷，所述凹陷的作用是将水和可能被污染的沉积物的“已污染”混合物限制在由处于床层上的导管界定的清理区内，而不使此混合物如在当今疏浚解决方案中常见的情况那样与外部水环境接触。

根据第一实施例，所述移除系统包括用于通过第一末端排放的浮式单元支撑构件。

因此，导管的一个末端保持在水外，以便能够实现使用排放构件朝向邻接驳船排放水和沉积物的混合物或用于随后的处理操作。

根据另一实施例或作为补充，用于移除沉积物的系统包括经由第二末端连接到排放构件的在床层上移动的单元。

此在床层上移动的单元能够实现对难以接近的淤积区域(例如船只或浮桥下面的区等)的清理，同时使可航行路线保持畅通，并且保持导管的第二末端靠近床层以便执行对排放构件所分离的沉积物的提取。

根据另一特定方面，用于执行局部搅动的构件朝向床层递送至少一个受到压力的水射流。

因此，淤积水底上由所述水射流产生的压力(通常对表面冲击很大)也使得有可能分离和搅动沉积物。

根据另一特定方面，用于执行局部搅动的构件包括至少一个机械搅动装置。

这些机械构件使得有可能有效地处理淤积水底、分离沉积物以及将其混合。

这些构件可例如为可沿着纵轴旋转驱动的一个或多个风扇，或安装于横轴上的工具(例如，类似于划痕器)。

根据另一特定方面，处于大气压力下的导管带有和/或形成排放构件。

此类导管使得有可能同时保护和限制排放构件以及界定水底上的清理周界。由于导管处于大气压力下，因此当水和沉积物的混合物的水位在所述混合物被排放构件排出而下降时，在所述清理周界内产生局部凹陷。此局部凹陷防止已污染液体与导管外部的水环境之间发生任何接触。

当待处理的介质较浅时，此竖直导管可作为一个整体件延伸于表面与床层之间。在其它情况下，所述口可连接到此导管且更普遍地通过柔性管件连接到表面。

根据另一特定方面，移除构件包括用于检查竖直导管的浸没高度的接近度的构件。

导管的位置可因此被调整以使得导管的浸没下末端处于待清理的水底上。

根据另一特定方面，控制构件是由电机驱动的。

这使得能在无需任何手动动作的情况下实现对导管位置相对于床层的自动调整。

根据另一特定方面，浮式单元和/或在床层上移动的单元配备有自主移动的构件。

根据另一特定方面，所述系统包括控制其移动以便逐步覆盖预定义表面的自主构件。

具体地说，移动构件包括至少一个导引缆线，控制构件驱动沿着所述缆线移动的至少一个元件。

因此，移除系统的自动化避免了需要任何人类动作来控制系统的移动。这就减少了在人力资源和财务资源方面的需求，并且促进和加快了清理操作。在海上和/或陆上使用紧固的导引缆线是移动所述系统的简单且有效方式。

根据另一特定方面，所述系统连接到用于接收所移除的沉积物的至少一个单元。

所取出的沉积物因此可被轻松取回，且接着在必要时在提取所述沉积物之后予以处理或回收。

本发明还涉及一种用于从例如港口或池塘的液体环境的床层移除沉积物的方法。此类方法包括至少以下步骤的重复：

-将处于大气压力下的移动抽汲口大致放置在床层的水位处；

-在所述口内部执行局部搅动；以及

-将沉积物从所述口排放到液体环境的表面。

根据一个特定方面，重复进行所述步骤，并且连续放置的步骤由定位所述口的位置的步骤控制。

根据另一特定方面，定位位置的步骤会考虑界定待逐步处理的表面的预定处理计划。

因此，步骤的每个排序构成自动化周期，所述周期使得所述清理能够在没有外部资源的情况下轻松且逐步完成。

根据在某些情况下可独立于上述内容实施的另一方面，本发明还涉及一种用于预处理从液体环境的床层取得的沉积物的装置，其包括至少两个连续筛分级，各筛分级包括具有预定大小的网格的筛篮，所述筛篮能够经驱动而在外壳内旋转，以便将穿过所述筛篮的所述网格的滤过物与不能穿过所述网格的残余物分离。

根据本发明的另一方面，所述筛分级中的至少一者包括用于在筛篮周边的至少一个部分上将受到压力的流体从外部投射到筛篮内部的构件，并且所述筛篮具有削去顶端的圆锥形状，且上边缘宽于下边缘。

在所述筛篮的周边上投射受到压力的流体疏通了形成过滤器的所述筛篮的网格。流体所施加的压力分离了阻塞所述过滤器的颗粒，并使所述颗粒重新运动以使得筛分操作可继续，并且使得滤过物可被排出。

沉积物的过滤且因此分选和干燥因此更有效。清理系统的存在确保了预处理装置的工作连续性，并且因此确保了对较大量沉积物的处理。

所述筛篮的特定形状使残余的沉积物能够在所述筛篮旋转时、在所述筛篮的速度增大时被喷射出所述筛篮。

根据一个第一实施例，投射构件包括散布于所述周边的高度上的多个喷嘴。

因此，当所述筛篮进入移动状态并且进行旋转时，所述筛篮的整个外部表面(即，所述筛篮的下末端直到其上末端)进行喷射。这确保所述筛篮的全部网格被疏通，并且能确保最大效率。

根据另一实施例，所述筛篮在其上边缘附近是张开式的。

此特定形状同样在所述筛篮的旋转速度增大时促进残余沉积物喷射出所述筛篮。

根据一个特定实施例，所述筛篮安装于从其穿过的旋转轴上，并且相对于外壳移动。

具体地说，旋转轴的上末端由电机驱动。

电机的启动驱动轴的旋转并且因此驱动所述筛篮在外壳内的旋转。所实施的技术简单并且成本低。

根据另一实施例，所述外壳具有朝向传送构件导引滤过物的倾斜底部。

具体地说，用于传送滤过物的传送构件包括溢出喷嘴尖口。

因此，已穿过所述筛篮的网格的滤过物自然地流向外壳的底部，同时溢出喷嘴尖口使得所述滤过物能够被精确地导引朝向随后的过滤筛篮。

根据另一实施例，所述外壳固定在接收残余物的容器内部。

因此，在装置自身内简单地回收未穿过所述筛篮的网格的残余物。

根据另一实施例，所述容器在外壳下方具有朝向排放构件导引残余物的漏斗形状。

举例来说，此使得残余物能够被自然地导引朝向容器的底部并且汇聚在一起以便朝向存储槽排出。

根据另一实施例，用于预处理沉积物的装置包括控制构件，其驱动所述筛篮的旋转和/或旋转速度和/或对所述受到压力的流体的散布。

因此，用于处理沉积物的周期可完全自动化以便提高性能。

根据另一实施例，用于预处理沉积物的预处理装置包括三个连续筛分级。

传入的沉积物因此经受三个连续处理操作，筛篮的网格大小随着所述筛分级进展而变小。以此方式，三种类型的残余物可被收回和回收：从而“最终”残余物呈极细颗粒的形式。另外，在操作结束时排出的“最终”滤过物是液体并且可直接排入原始环境中。所述装置因此是有效的，因为不存在待存储的“最终”废弃物。

此外，预处理操作可恰好在提取沉积物的位置上“现场”执行，这不同于需要将沉积物运向处理区的现有技术解决方案。这显著降低了运输操作的碳均衡，因为仅运输与其水份脱离(且可能被包装)的沉积物。

本发明还涉及一种用于筛分从液体环境的床层取得的沉积物的装置的预处理级，其包括具有预定网格大小的筛篮，所述筛篮能够经驱动而在外壳内旋转，以便将穿过所述筛篮的网格的滤过物与不能穿过所述网格的残余物分离，所述装置包括用于在筛篮周边的至少一部分上将受到压力的流体从外部朝向内部投射的构件。

有利的是，所述筛篮具有削去顶端的圆锥形状，且上边缘宽于下边缘。

本发明还涉及一种用于预处理从液体环境的床层取得的沉积物的方法，其包括至少两个筛分阶段。

有利的是，各筛分阶段实施以下操作：

-使外壳内具有预定大小的网格的削去顶端的圆锥形筛篮进入旋转状态，以便将穿过所述筛篮的网格的滤过物与不能穿过所述网格的残余物分离；

-在筛篮的周边上将受到压力的流体从此筛篮的外部朝向内部投射。

此类方法能实现对沉积物的简单且有效分选和干燥。

所述方法可尤其包括针对所述级中的一个级的处理周期的以下步骤：

-通过使所述筛篮进入第一旋转速度下的旋转来提取滤过物；

-通过使所述筛篮进入大于第一速度的第二旋转速度下的旋转来排放残余物；

-通过使所述筛篮进入比所述第二速度低的第三速度下的旋转来疏通所述筛篮，并且启动流体的投射。

附图说明

根据以下借助于简单的说明性且非穷举性实例给出的实施例的描述以及根据附图，本发明的其它特征和优点将更加明显地呈现，在所述附图中：

-图1表示根据本发明的从侧视图角度看的移除系统的实例；

-图2表示从俯视图角度看的图1的移除系统；

-图3是图1的移除系统的仰视图；

-图4说明用于在导管的下末端中执行搅动的构件的第一实施例；

-图5表示用于在导管的下末端中执行搅动的构件第二实施例；

-图6说明实施水下单元的移除系统的替代性实施例；

-图7A到7D呈现所述移除系统的四个实施例；

-图8说明与用于移除沉积物的系统相关联的用于移除沉积物的方法的重复步骤；

-图9呈现根据本发明的筛分装置的3D视图；

图10表示根据第一实施例的用于容纳筛分装置的结构；

-图11表示根据一个特定实施例的筛分装置；

-图12呈现根据这一特定实施例的筛分级的截面视图；

-图13是筛篮以及相关联高压清理系统的3D视图；

-图14表示高压清理系统的变化；

-图15说明根据本发明实施的方法的实例；

图16是移除系统将沉积物排入筛分装置中的视图。

具体实施方式

1.一般原理

本发明涉及对积聚于例如港口或池塘的液体环境的床层上的沉积物的处理。描述所述处理的两个方面。这些方面可在同一处理单元中实施(如图16中所说明)。这两个方面在下文中首先分别予以描述，并且在必要时可彼此独立实施。

所述移除借助浮式单元(§1.1以及§2)执行，所述浮式单元的提取管件52递送从床层取得的沉积物。在图16中所说明的实施例中，提取管件52直接对例如安装在码头Q和岸上的用于预处理沉积物的装置100(§1.2以及§3)进行馈送。根据其它实施方案，预处理装置可载于浮式单元20上或接近放置的专用浮式单元上。也可规划独立的实施方案(同时存储沉积物)。最后，对于移除的全部或部分沉积物，还有可能执行另一预处理操作。同样，所述预处理还可应用于通过另一类型的移除所获得的沉积物。

1.1用于移除沉积物的系统

此类系统尤其包括：

-处于大气压力下的移动抽汲口，其经设计以大致放置在床层的水位处，

-用于在所述口内在床层处执行局部搅动的构件，其在必要时实现沉积物的分离和搅动(或打乱)，以及

-用于移除与床层分离且与水混合的所述沉积物的构件，其将所述口连接到液体环境的表面，局部凹陷因此在所述口的水位处产生。

这些构件可延伸到两个末端均敞开的导管内部中，此类导管由保持所述导管部分浸没的至少一个浮式元件支撑。

导管的由硬质口构成的下末端触碰床层或与床层齐平，而导管的上末端保持在大气压力下的露天处。因此，当用于排放沉积物与水的混合物的构件被激活时，局部凹陷随着混合物被排出且随着液体水位下降而产生于管件内。已污染的沉积物液体因此被限制于导管所限制的清理周界内，并且其摇动或搅动将不影响或将仅略微影响相邻环境。

根据实施例，本发明的系统包括表面单元或浮式单元和/或床层单元或浸没单元，所述单元可为电机驱动的且可以独立方式移动，而一旦完成合适的编程，则在清理期间无需人类动作。

1.2用于预处理沉积物的系统

一旦沉积物已被移除，根据以上所描述的技术或视具体情况根据另一方法，所述沉积物被“运送”到用于预处理沉积物的装置，所述装置包括至少两个连续级(或在某些情况下为单个级)。

此类级可例如布置为楼梯式或并排式。对沉积物的筛分通过在移除沉积物的步骤期间从吸上来的液体中解离固体颗粒而实现对沉积物的逐步干燥。

各筛分级包括具有预定大小的网格的筛篮。此筛篮可经驱动而在外壳内部旋转，以便将穿过所述筛篮的网格的滤过物与不能穿过所述网格的残余物分离。

筛分级中的至少一级包括用于在所述筛篮的周边上将受到压力的流体从筛篮的外部向内部投射的构件。

对受到压力的流体的这种投射尤其能实现对所述筛篮的孔或网格的清理。阻塞此筛篮的孔的颗粒因此被有效地重新投入运动，并且这些孔得以持久地保持畅通。用于投射流体的构件可包括单个喷嘴或多个喷嘴(例如，已对齐)，各喷嘴递送射流到整个高度或至少此高度的大部分。所述构件可固定或可相对于外壳和/或所述筛篮移动。

2.从液体环境的床层移除沉积物

2.1浮式单元的实例

图1、2、3以及7A呈现支撑例如竖直地安装的导管30的浮式单元20，所述导管的上末端固定在为此目的而在浮式单元中提供的壳体21中。根据所说明的实施例，浮式元件采用具有近似尺寸为2m×1m的矩形驳船形式，但在满足漂浮功能和将导管30的上末端保持在大气压力下的功能的条件下可采用任何其它形状或外观(圆形浮标、船只等)。

导管30(举例来说，其具有直径为约50厘米的圆形截面)具有形成口30的硬质下末端。导管和所述口的形状当然可不具有圆形截面，而是也可例如具有方形截面、矩形或椭圆形或甚至任何未指定的截面。

此导管30可竖直地或非竖直地部署，只要此硬质末端搁置在待清理的水底上即可。此导管30一方面围封馈送构件40，使得受到压力的一个或多个射流能够被定向，水能通过高压泵40泵送到表面且通过一个或多个导管43被朝向导管30的底部推进。

机械搅动构件也可实施于如图5所呈现的另一实施例中，以便确保沉积物的分离和搅动。举例来说，可使用类似划痕器53的构件和/或可旋转驱动的风扇。

此搅动构件在导管30的下部部分中产生局部搅动，并且在必要时使得有可能分离存在于床层处的沉积物。

此导管30还围封排出管道50，使得水与沉积物的混合物能够被抬升到表面。对水与沉积物的此混合物的抽汲以及因此导管30中的液体水位的降低在所述导管的基座处产生凹陷，因此将已污染的水抑制在由搁置于床层上的导管的下末端界定的清理周界内。

在所描述的优选实施例中，馈送构件供应如图3中可见的在管道43、接着在41、42中导引的受到高压的两个水射流。这些管道延伸到导管30的内部中，所述通道的第一末端与水底齐平，且其第二末端连接到导管外的管道43，管道43自身连接到高压泵44。

对沉积物与水的混合物的提取经由排出管道50完成，所述排出管道通过引出到接合沉积物收集单元(未展示)的52而在表面上方延伸，所述沉积物收集单元例如采取驳船的形式。泵51通过自身在导管30中的提取导管52执行对带到表面的沉积物的推进。

导管30可在高度上相对于浮式元件20进行调整。为此目的，在所说明的实施例中，竖直地固定到导管30的外部表面的支架布置61与可由固定到腔21外部的浮式元件的电机62旋转驱动的齿形轴啮合。

用于控制导管位置的构件(例如，声纳单元)可用于相对于水底精确且自动调整导管的下末端。

图4说明在清理操作正在进行时且导管搁置于水底上时导管30的下末端。

提供移动的构件(例如四个电机70、71、72、73)被固定到浮式单元20的侧边。在一个特定实施例中，锚定于四个锚定点(例如在堤岸上)的定界待处理区域的四个缆线连接到所述四个电机：电机的启动会驱动缆线的卷绕或按需要驱动其卷绕以及浮式单元20通过四个平移组件沿着某一路径的移位。

自动化构件可进行规划，使得浮式单元使用地图绘制、定位、障碍回避等构件独立地移动并且覆盖全部预定义表面。在一个特定实施例中，浮式单元的移动由全球定位系统(GPS)或其类似者管理。全球定位使得尤其有可能定位并且识别大废弃物，且能确保清理操作和所采取路径的可追溯性。

用于收集漂浮物件的构件可提供于浮式单元20上，例如以便在水草剪切操作的情况下收回入侵植物。

2.2床层单元的实例

如图6和7B中所说明，移除系统可实施在待清理的床层上移动的床层单元80。此床层单元80可在浮式单元20的下方移动，或其可能够相对于此浮式单元20而移动，(尤其)以便到达不好接近的待清理区(例如船只或浮桥下方)或以便保持可航行水路畅通。床层单元80具有壳体81，导管30的硬质下末端安装在所述壳体中。经压载以便位于床层上(例如使用压载物)的此床层单元80采取某一形状，例如类似将导管30的上末端保持在水外的浮式单元20的形状。

由于床层单元80与浮式单元20未必在彼此顶上，因此导管可由柔性材料制成或其可包含枢转构件。移除系统的实施方案的此类变体在图7C和7D中示意性地表示。图7C说明例如借助柔性导管连接到放置在码头Q上的固定单元200的水下单元80。图7D表示可借助此类柔性导管相对于彼此移动的床层单元80和浮式单元20。

移动构件(例如四个电机91、92、93、94(图6中所表示))可作为浮式单元20的那些电机的添加或替代而固定到床层单元80。可实施其它移动构件，例如使用基于爬行器的系统的移动构件。

类似浮式单元20，此床层单元80可以自动化方式控制，并且其移动可被编程。

2.3运行

沉积物在水床层上的沉积是例如港口和池塘的空间的淤积的来源。

这些沉积物根据本发明是借助包括浮式单元20的移除系统20来提取，操作者例如通过牵引或遥控使所述浮式单元漂浮于取水点的表面上且接着朝向待清理的区域移动。此处，位于浮式元件20的末端处的电机70、71、72、73使得装置10能够在可能的障碍物(船只、浮桥等)之间轻松定向。

移除装置10也可以自动化的方式移位。为了这个目的，所述移除装置包括使其能够在预定义分区中的较长预定义路径上工作的定位构件(例如GPS系统)。使用某一区域上散布的传感器的“局部”定位系统也有可能。

一旦到达有关位置，固定到浮式元件20的电机62启动，且其齿形轴与固定到导管30的支架61啮合。因此，导管30在深度上的位置以一定方式按高度调整以使得所述位置与待清理的床层齐平。用于检测导管30的位置的构件可在必要时使得有可能获得对所述导管下末端的自动调整。

由于所述导管的上末端是敞开的并且露天，因此导管30处于大气压力下。

抽汲泵44投入工作，并且将高压下的水射流注入管道43中。此水射流接着在两个管道41、42之间被导引直到水底。淤泥层上的水射流压力将沉积物与水底分离并且将沉积物与存在于导管30中的水混合。

同时，由排出泵51的提取所导致的相对于大气压力的低压使得能将沉积物与水的混合物抽汲到表面。沉积物和水接着借助泵51经由提取管件52发送到收集单元。

导管30保持在大气压力下并且在水底上划分经限定工作周界的实情能消除在移除污染沉积物期间的重新移动并且防止水环境因搅动的毒性淤泥而受到污染。悬浮的颗粒实际上被限制于导管30的内部，直到所述颗粒被泵52吸入且直到清理完对应的区。

导管30可接着经由高度调整构件61、62朝上滑动以便移动到待清淤的另一区域。一般来说，此区域与刚被清理的区域相邻，并且所述清理是按小的连续区(例如40cm²和1m²)逐步完成。

2.4实施方案的实例

用于从水床层移除沉积物的方法的实例在图8中说明。在这个实施例中，其具有四个主要的重复步骤，所述步骤对应于操作如在先前段落中呈现的用于移除沉积物的装置的步骤：

-步骤801，移动装置直到待清理的区。视具体情况，移动浮式部件和/或水下部件以使得所述口恰好位于理想位置；

-步骤802，按高度调整导管30，使得此导管下降直到其下末端与待清理的床层齐平。一旦装置稳定在水的表面上，则此步骤完成。传感器和/或声纳装置能实现精确控制；

-步骤803，使排放构件(尤其是泵51)开始操作，其常常从导管30清空一部分内容物(水)。泵51对水的抽汲在清理区域中产生凹陷。合乎需要的是，使导管下降的先前步骤802应在此步骤803开始之前终止，使得清理周界(对应于由所述口界定的区)被恰当地界定和限制；

-步骤804，启动搅动，以通过启动泵44从床层分离淤泥。优选地，搅动构件(水射流和/或机械构件)的启动在泵51启动之后一会儿开始；

-步骤805，因导管所产生的凹陷而通过提取泵51抽汲水与沉积物的混合物。步骤805组合了步骤803与804的效果，从而促进沉积物在限制空间中的分离和这些沉积物的排放。步骤804和805也可同时执行。可进行所述搅动和/或抽汲以在所述口内变化(通过停止、速度改变、旋转方向的改变、电力等)并且移动搅动构件；

-步骤806，停止搅动构件；

-步骤807，在泵44之后几分钟停止排出泵51，以便排放仍含于导管30中的沉积物；

-步骤808，升高导管以便将其移动离开水底以实现装置的移动。合乎需要的是，抽汲沉积物的步骤应在升高导管之前终止；

-步骤809，计算待清理的新位置。此计算优选地例如借助确定待到达的位置(通常紧靠刚被处理的位置)的计算规则而自动化，并且尤其应考虑已处理区、障碍物(如果有)、预定处理计划、待行进路径的优化等。

一旦已确定此新位置，则装置移动或被移动到新区(步骤801)，从而重新开始所述九个步骤的新的重复。

一个重复(即，处理对应于所述口所覆盖的表面的区)可持续介于2分钟与15分钟之间。

根据本发明的用于移除沉积物的此方法可因此随着时间推移连续地移除沉积物，而完全不需要依靠特定单次和周期性的疏浚操作(例如每五年)，并且不存在对活动的任何中断(尤其对于港口)。

取决于实施例，所述装置可例如实现每小时1m³到3m³泥沙(即，每年8,000m³到16,000m³泥沙)的处理。本发明的方法因此不同于传统方法，所述传统方法提供持续几周的时间的周期性清理，港口或池塘在此期间无法正常使用。实际上，根据本发明，所述清理能延伸较长持续时间并且甚至可以是连续的：因此，能持续性地处理小的量而不干扰港口或池塘的活动并且不会大量扰动淤泥和沉积物。

除这些优点之外，本发明的方法特别经济，并且具有以下优点：由于床层是被持续性地清理，因此在5年结束时，仅有必要执行由本发明的系统确保的维护，而根据现有技术，床层会再一次被完全淤积。

当然有可能计划根据本发明的若干装置同时工作。在这种情况下，位置的计算可以集中方式完成以确保优化处理和防止任何冲突。

移除的沉积物一般可为包括液相和固相的粉状或壤状。所述沉积物需要被干燥以使得其可存储或回收。

因此，这些沉积物需要被运送到如下文所描述以及图16所说明的预处理和筛分装置。

3.沉积物的预处理和筛分

3.1组成元件

图9和10呈现用于预处理沉积物的装置100，其包括三个筛分级110、120、130。

预处理装置100的每个级110、120、130包括形成离心系统的三个级11、12、13，所述离心系统用于通过筛分不断变小的沉积颗粒来逐步干燥沉积物。所述级110、120、130在图9到11中说明的一个实施例中以楼梯形式组装，但也可组装为柱状或并列组装。

如图10中所说明，级110、120、130可固定到某一结构，所述结构包括形成遮蔽件的一个或多个壁140和一个或多个顶150，并且经设计以搁置在地面上或在驳船上。此结构的壁140尤其在其内相上包括凸出元件141、142、143，所述凸出元件使各筛分级相对于彼此且相对于地面保持固定。也可设想其它维护结构，例如透孔制品或带孔结构。

图11呈现根据一个优选实施例的装置的筛分级110、120、130。具体地说，各图包括由罩封闭的槽，其具备高压清理系统、溢出喷嘴尖口和排放管件，如下文参考图12更具体地描述。

形成第一离心系统的第一筛分级110因此包括筛篮300，所述筛篮在其表面上具备网格以便形成仅让某一大小的颗粒通过的过滤器。筛篮300优选地具有削去顶端的圆锥形状，其上边缘的周长大于其下边缘的周长，筛篮300因此在其上边缘处为张开式的。如图12和13中所说明，筛篮300在此上部部分中还具备喷射器边缘310。此类筛篮的尺寸与待在整个周期期间提取的沉积物的体积对应。

此类筛篮300也可采用促进沉积物的干燥和喷射的任何其它形状。举例来说，有可能实施能够取决于处理阶段而改变其倾角的筛篮。因此，所述筛篮在干燥阶段具有标称直径，且在喷射沉积物的阶段具有较大直径。这可例如通过用于在所述筛篮的上部部分中以120°的角度滑动的三个构件获得。

此筛篮300固定地接合到能够通过(优选地)电动机M启动而旋转的轴400。因此，所述筛篮的底座经适宜安装以便围绕旋转轴400紧密配合，但也可设想通过皮带或减速齿轮的机械连接。

直径略微大于所述筛篮的直径且具备倾斜底座510的外壳500收纳筛篮300，轴400的下末端连接到外壳500的底座510。为了这个目的，轴400的下末端具备包括滚珠轴承420的基座410，并且与外壳500的底座510的中心处伸出的轴承支撑件520协作。

外壳500安装在可具有任何类型的形状(圆柱形、立方形、削去顶端的圆锥形等)的容器600中。在所描述的实施例中，所述容器采取大体上削去顶端的圆锥形状，所述形状在外壳500下方包括类似漏斗形状的经设计以排放残余物的元件。术语“残余物”应理解成意指沉积在筛篮300中的那些太大而不能穿过所述筛篮的网格的沉积物。

容器600具备罩610，所述罩在其中心处穿透以便收纳轴400，筛篮300固定地附接到所述轴。用于使此轴400进入旋转状态并且激活离心过程的电机M位于轴400的上末端处并且在罩610上方。

此外，外壳500通过不同点固定到容器600，外壳500和容器600形成固定组件。因此，在某一离心时间结束时且由于旋转速度的增大，那些太大而不能穿过筛篮300的网格的残余物经由喷射器边缘310喷射出筛篮300并且落入容器600中，且接着因重力的调节而运送到末端620。必要时，残余物可接着被收回到如图9和10中所展示的存储瓮中。

此外，外壳500与用于排放滤过物的例如采用溢出喷嘴尖口530(或管件或管道等)形式的构件连接，所述构件位于外壳的最低末端处。术语“滤过物”是指在筛篮300处于旋转状态中时已穿过网格的所有液体和沉积颗粒。

外壳500还具备用于投射受到压力的流体的构件。在所描述的实施例中，这些构件包括用于运输流体(优选地为水，但视具体情况可为油或石油)的在其高度的一部分上具备多个喷嘴710的管道700。这些喷嘴在图13和14中以更详细的视图展示。管道700经插入以便贯穿容器600和外壳500的罩610而倾斜，以便定向喷嘴710以用于垂直于筛篮300的外表面且在所述筛篮的整个高度上投射流体。喷嘴300因此经定位以便擦过筛篮300的外部表面。在一个替代实施例中，单个移动喷嘴沿着管道700移动以便在筛篮300的过滤器的下边缘与上边缘之间投射流体。在图14中所展示的另一实施例中，喷嘴710通过围绕管道700的带挡板罩壳720的旋转露出并相应地再次遮盖，以便首先实现(并且相应地防止)在高压下的流体投射到达管道中，并且其次防止在离心期间穿过筛篮300的颗粒阻塞喷嘴。罩壳的旋转可例如通过管道中的压力上升而自然地起始。当然，用于投射受到压力的流体的构件不限于以上提及的实例。

在筛篮300的整个外部表面上并且朝向所述筛篮的内部投射受到压力的流体的实情使得尤其有可能疏通已被沉积物阻塞的过滤器的网格并且使颗粒再次移动起来。

筛分级110通过溢出喷嘴尖口530连接到筛分级120，从而将滤过物从外壳500导引到下一筛篮。如图9和10所展示，装置100的不同筛分级110、120、130也可通过管线系统彼此连通，所述管线系统在楼梯状组件的情况下包括有角度的排放管件111、121、131。在柱状组件的情况下，这些排放管件将是直的。沉积物因此经由第一排放管件111排入第一级110的筛篮300中。

第一级110的容器500朝向排放滤过物的第二排放管件121开口。此管件121通过弯曲部分朝向第二筛分级120的筛篮定向。第三管件131以类似方式将滤过物从第二级120排向第三级130。最后，第四管件141从最后一级130的容器伸出并且将滤过物(其在此级处为液体)排入贮存器中或原始环境(港口、湖泊、池塘等)中。

无论何种实施例，所述级中的每一级因此具有形成离心系统的类似结构。仅筛篮的网格大小发生变化，使得沉积物的过滤可随着通过所述级而逐步精细化。因此，在所描述的实施例中，第一筛分级110保留具有大于5mm大小的大颗粒，第二级120过滤平均大小在1mm与5mm之间的残余物，并且第三级130处理大小小于1mm的小颗粒。

每当通过一级，残余物可被朝向对应的存储瓮112、122、132喷射并且被收回以待回收。借助于实例，较大的废弃物(卵石、砾石等)可用于道路中的基底层，中等大小的废弃物(沙子)可收集在较大袋子中，并且细小大小的废弃物可经农学回收。

4.操作描述

参看图9到15描述所述装置的操作。

诸如此种用于筛分沉积物的装置100可搁置在地面上或安装在液体环境(港口、池塘、湖泊等)的表面上的驳船上，此后一种配置使得沉积物不经过“废弃物”级。

在疏浚操作期间收回的粉状类型的沉积物例如自动排入第一级110的第一筛篮300中。

如图15中所说明，本发明的方法针对各筛分级实施连续的筛分周期。筛分周期在第一级的滤网已接收(步骤810)一定量的待处理沉积物时即包括若干阶段或步骤。

在具有适合所希望干燥水平的持续时间的第一阶段820期间，电动机M启动，从而驱动轴400旋转，此轴固定地附接到筛篮300。如在离心机中那样将所述筛篮置于旋转状态会增大沉积物周围的重力场：这些沉积物平直撞到所述筛篮的带孔表面，并且小于孔洞大小的水和颗粒被投射穿过筛篮300且进入外壳500中且接着到溢出喷嘴尖口530，优选地被置于下一筛分级的第二筛篮上方以便经受第二处理，所述第二筛篮包括更小大小的网格。

在第二阶段830中，筛篮300的旋转速度接着增大，以便沿着所述筛篮的倾斜壁并且朝向处于所述筛篮的顶部的喷射边缘310投射尚未穿过孔洞的残余物。归因于在所述筛篮的旋转期间获得的速度，残余物被喷射入容器600中并且进入排放漏斗620以便被传送并且(视具体情况)存储在存储瓮中。

筛篮300的旋转的第三阶段840为较慢旋转，其伴随着喷嘴710的启动以投射受到压力的流体。流体因此经投射遍布筛篮300的整个高度，并且归因于所述筛篮的旋转而遍布其周边。所施加的压力疏通了筛篮300的孔洞并且将阻塞过滤器的颗粒推向所述筛篮的中心。因此，随后的筛分操作并无效率损失。

最后，在第四阶段850期间，投射喷嘴710的馈送被切断，且接着电机M停止，所述筛篮的旋转因此停止。也可设想沉积物到筛篮300中的另一溢出，其中所述筛篮以较慢旋转速度工作以便不完全停止电机M。

流入外壳500中的清理流体朝向溢出喷嘴尖口530且接着朝向第二筛分级120驱动经过滤的其余沉积颗粒。

在各筛分级处，构成筛分周期的相同阶段再次发生。所有筛分级可同时工作。仅最高筛篮的注入是在每次旋转之前自动完成的。此外，所述筛篮的旋转、所述筛篮的旋转速度和清理流体的散布宜为自动化的，以便使处理沉积物的操作更流畅和有效。

当已通过三个筛分级110、120、130时，最终滤过物大致为液体并且可送回到沉积物所来自的环境中，或在已污染的情况下传送到处理区。

Claims (16)

1.一种用于从例如港口或池塘的液体环境的床层移除沉积物的系统，其特征在于，所述系统包括导管(30)，所述导管的下末端形成待大体上放置在所述床层的水位处的移动抽汲口(31)，并且所述导管的上末端通向露天处，使得所述口(31)处于大气压力下，所述系统包括用于在所述口内执行局部搅动操作的构件(41、42、43、44、53)以及用于将所述口(31)连接到所述液体环境的表面的排放构件(50、51、52)，这些沉积物在所述构件中循环。

2.根据权利要求1所述的移除系统，其特征在于，所述系统包括浮式单元(20)，所述浮式单元支撑所述用于排放的构件(50、51、52)的第一末端。

3.根据权利要求1和2中任一权利要求所述的移除系统，其特征在于，所述系统包括在所述床层上移动的单元(80)，所述单元经由第二末端连接到用于排放的构件(50、51、52)。

4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的移除系统，其特征在于，所述用于执行局部搅动的构件(41、42、43、44)朝向所述床层递送至少一个受到压力的水射流。

5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的移除系统，其特征在于，所述用于执行局部搅动的构件(53)包括至少一个机械搅动装置。

6.根据权利要求1到5中任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述用于排放的构件(50、51、52)包括泵送构件(51)。

7.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的移除系统，其特征在于，所述导管(30)带有和/或形成排放构件(50、51、52)。

8.根据权利要求7所述的移除系统，其特征在于，所述系统包括控制构件(61、62)，所述控制构件用于检查所述竖直导管的浸没高度。

9.根据权利要求8所述的移除系统，其特征在于，所述控制构件(61、62)为电机驱动的。

10.根据权利要求2和3中任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述浮式单元(20)和/或所述在所述床层上移动的单元(80)配备有自主移动的构件(70、71、72、73、91、92、93、94)。

11.根据权利要求1到10中任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述系统包括自主构件以控制其移动，以便逐步覆盖预定义表面。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述移动构件(70、71、72、73、91、92、93、94)实施至少一个导引缆线，所述控制构件驱动沿着所述缆线移动的至少一个元件。

13.根据权利要求1到12中任一权利要求所述的移除系统，其特征在于，所述系统连接到用于接收移除的沉积物的至少一个单元。

14.一种用于从例如港口或池塘的液体环境的床层移除沉积物的方法，其特征在于，所述方法包括至少重复以下步骤：

放置处于大气压力下的移动抽汲口(31)，大致放在所述床层的水位处(801、802)；

在所述口(31)内部执行局部搅动(804)；以及

将沉积物从所述口(31)排放到所述液体环境的表面(805)。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，重复进行所述步骤，连续放置的步骤由用于计算所述口(31)的新位置的步骤(809)控制。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，定位位置的步骤会考虑界定待逐步处理的表面的预定处理计划。