CN109653281A - 水下机械人生态清淤之系统装备及工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水下机械人生态清淤之系统设备，包括水下行走装置、聚集稀泥斗和双浮力承台，系统装备进入稀泥层底，既捞出杂物又能适应水体底泥形状深浅不一条件下顺利抽吸稀泥。当稀泥被抽吸掉，原土著的植物根系仍在，逢春自然成长。还公开了水下机械人生态清淤的工艺方法，既保留了水下本土水生植物根系不受破坏，又最大化吸走稀泥，实现了生态清淤。

Description

水下机械人生态清淤之系统装备及工艺方法
技术领域
本发明涉及污泥污水生态治理技术领域，具体地说是水下机械人生态清淤之系统装备及工艺方法。
背景技术
城市黑臭水体是百姓反映强烈的水环境问题，不仅损害了城市人居环境，也严重影响城市形象。近几年“让市长下河游泳”的呼声反映了百姓对解决和治理城市黑臭水体的强烈愿望。城市黑臭水体整治工作系统性强，工作涉及面广。
目前的常规施工方案包括如下几步:1围堰，2清淤抽水，3清淤抽泥，4辅设土工布遮护，5围堰维护，6罐车转运，7脱水，8干化，9转运。
其中，清淤部分有以下几种方法：
1、湿法(水冲法)，本方案先将清淤区域采用围堰隔水，再通过高压泵水枪冲洗泥浆表面，使其形成水潭，放下泥浆泵抽吸泥浆，送到排泥区，最后通过泥浆罐车清运底泥。
釆用湿法清淤时，往往200～300米的间隔在河道中设置围堰，釆用高压水枪对底泥进行冲刷，形成泥浆后，用底泥泵抽吸底泥至储存或运输装置内，逐段清淤。
2、干法，先将清淤区域釆用围堰隔水，然后将河道内的水体抽干后，对河底裸露的底泥进行曝晒，使底泥中的水分蒸发后形成固态的土壤，最后通过挖掘机将底泥挖除，并通过渣土车运至指定的弃土场。
本方法根据处理过程工艺分析，项目可大体按成本由低到高，由简单到复杂釆用的以下处理方案。本方法特点主要有，施工周期较长，且施工期必须满足非雨季，对河道本身的排水影响较大，并且有供挖掘机作业的通道及场地。
3、水下清淤法，本方案为在可行船的河流上釆用挖泥船或吸泥船在需要清淤的河道上进行作业，将河底底泥通过泥斗挖至船内或用船载吸泵(须先清除掉稀泥层易堵塞泵的杂物，否则会频繁清堵，影响施工)吸至船舱内，最后输送至土场。
上述第2清淤方案包括以下几种方法：
(1)水冲法(局部干法)+泵送接力转运(少量砂石堆置两岸)+底泥消化区处置方案。注：本方案施工工艺简单，处理成本低，但底泥处置点附近有臭味产生，且脱水周期很长。
(2)水冲法(局部干法)+泵送接力转运(少量砂石堆置两岸)+底泥消化区处置+脱水处理方案。注:本方案处理成本比方案(1)高，但脱水周期会缩短，仍然后臭味产生。
(3)水冲法(局部干法)+泵送接力转运(少量砂石堆置两岸)+底泥消化区处置+脱水处理+覆土(或干化)方案。注:本方案处理成本比方案(2)高，但臭味问题会有一定程度缓解。
(4)水冲法(局部干法)+罐车转运(少量砂石堆置两岸)+底泥消化区处置方案。注:本方案与方案1类似，但处理成本相对较高。
(5)水冲法(局部干法)+罐车转运(少量砂石堆置两岸)+底泥消化区处置+脱水方方案。注:本方案与方案2类似，但处理成本相对较高。
(6)水冲法(局部干法)+脱水(少量砂石堆置两岸)+底泥消化区处置+脱水处理+覆土 (或表面干化)方案。注:本方案与方案(3)类似，但处理成本相对较高。
上述传统常规的黑臭水河道治理的清淤施工方法有悖于水生态保护原理，大挖大治破坏了本土水生植物的根系，至少需历时数年植培期修复。
发明内容
本发明的目的是提供一种水下机械人生态清淤之工艺方法及系统装备，解决现有传统常规的黑臭水河道治理的清淤施工方法对水生态破坏的问题。
本发明所采用的技术方案是：
水下机械人生态清淤之系统设备，包括水下行走装置、聚集稀泥斗和双浮力承台，
所述水下行走装置包括减速电机、偏心轮、传动杆、弹推杆、飞轮、翻滚轮、横梁和龙门纵梁，所述减速电机安装于横梁上，所述横梁两端安装有龙门纵梁，所述减速电机的输出端与偏心轮连接，所述偏心轮与传动杆的一端通过销轴或螺栓连接，所述传动杆的另一端与弹推杆的一端销轴或螺栓连接，所述弹推杆的另一端安装有推进销轴，所述推进销轴与飞轮相适配，所述推进销轴卡设于飞轮处，所述飞轮与翻滚轮同轴，所述翻滚轮安装于龙门纵梁的前端，所述翻滚轮位于龙门纵梁之间，所述翻滚轮的前端安装有滑托；
所述聚集稀泥斗包括聚集稀泥斗本体，所述聚集稀泥斗本体上安装有第一活栅网、第二活栅网和第三栅网，所述第一活栅网、第二活栅网和第三栅网依次安装于聚集稀泥斗本体上，所述第一活栅网和第二活栅网通过插槽安装于聚集稀泥斗本体上，所述第三栅网与聚集稀泥斗本体焊接连接，所述聚集稀泥斗本体上安装有吸泥管，所述吸泥管穿过第三栅网与第三栅网部分焊接连接，所述吸泥管连接有抽吸稀泥泵机；
所述双浮力承台包括第一浮力承台和第二浮力承台，所述第一浮力承台和第二浮力承台之间通过横梁连接，所述第一浮力承台和第二浮力承台与横梁之间通过支座连接，所述第一浮力承台和第二浮力承台均为泡沫体外包不锈钢板结构，所述第一浮力承台和第二浮力承台上均安装有安全护栅，所述第一浮力承台和第二浮力承台的两端均安装有提吊总成，所述提吊总成包括横梁和V型滑轮，所述V型滑轮安装于横梁上；
其中，所述聚集稀泥斗安装于水下行走装置的翻滚轮的后侧，所述水下行走装置安装于双浮力承台上，位于第一浮力承台与第二浮力承台之间。
作为本发明的另一种改进，所述水下行走装置还包括有龙门吊总成，所述龙门吊总成包括龙门式悬臂架，所述龙门式悬臂架安装于双浮力承台上，所述龙门式悬臂架为C形槽滑轨，所述C形槽滑轨中安装有轴承，所述轴承包括左轴承和右轴承，所述左轴承与传动杆销轴或螺栓连接，所述右轴承与龙门纵梁销轴或螺栓连接。
作为本发明的另一种改进，所述龙门纵梁之间安装有若干内支撑。
作为本发明的另一种改进，所述龙门纵梁上安装有传动杆的限位装置，所述限位装置为U型卡槽。
作为本发明的另一种改进，所述传动杆与弹推杆的连接处安装有橡胶簧。
作为本发明的另一种改进，所述第三栅网为圆弧状，所述第三栅网的圆弧边均与聚集稀泥斗本体焊接连接。
水下机械人生态清淤之工艺方法，包括如下步骤：
S1、将水下机械人的双浮力承台放入待治理河湖的水面，同时将聚集稀泥斗和水下行走装置放入待治理的河湖中，安装好抽吸稀泥泵机；
S2、将水下行走装置的位置调整到位于水下板土层上方；
S3、启动减速电机，减速电机带动偏心轮转动，偏心轮通过传动杆将动力传送到弹推杆，弹推杆来回带动推进销轴不停推动翻滚轮向前前行；
S4、翻滚轮前行的过程中，拨动稀土层，将污泥搅动，聚集稀泥斗将污泥聚集，同时，活栅网将杂物过滤拦截，污泥聚集到聚集稀泥斗中，通过抽吸稀泥泵机将污泥抽上岸进行处理；
S5、按照上述操作步骤扫描式无盲区进行生态清淤作业。
作为本发明的一种改进，步骤S4中还包括：当活栅网中的杂物处于聚积过量状态时，关闭减速电机，将水下行走装置通过龙门吊总成吊起，将活栅网提出水面，将活栅网上的杂物进行清理，放置垃圾转运箱，清理完毕后将活栅网再安装到聚集稀泥斗上。
本发明公开的一种水下机械人生态清淤之系统装备，进入稀泥层底，既捞出杂物又能适应水体底泥形状深浅不一条件下顺利抽吸稀泥。当稀泥被抽吸掉，原土著的植物根系仍在，逢春自然成长。水下机械人生态清淤的工艺方法，既保留了水下本土水生植物根系不受破坏，又最大化吸走稀泥，实现了生态清淤。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明水下机械人生态清淤之系统设备中的水下行走装置的主视图。
图2为本发明水下机械人生态清淤之系统设备中的水下行走装置的侧视图。
图3为本发明水下机械人生态清淤之系统设备中的聚集稀泥斗的结构示意图。
图4为本发明水下机械人生态清淤之系统设备中的水面双浮力承台装置的主视图。
图5为本发明水下机械人生态清淤之系统设备中的水面双浮力承台装置的侧视图。
图6为本发明水下机械人生态清淤之系统设备中的水面双浮力承台装置的俯视图。
图中，1-减速电机 2-偏心轮 3-传动杆 4-弹推杆 5-推进销轴 6-飞轮 7-翻滚轮8-横梁 9-龙门纵梁 10-滑托 11-龙门式悬臂架 12-左轴承 13-右轴承 14-内支撑 15-限位装置 16-橡胶簧；
201-聚集稀泥斗本体 202-第一活栅网 203-第二活栅网 204-第三栅网 205-吸泥管；
301-第一浮力承台 302-第二浮力承台 303-横梁 304-支座 305-安全护栅 306-V型滑轮。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1-6所示，水下机械人生态清淤之系统设备，包括水下行走装置、聚集稀泥斗和双浮力承台，
水下行走装置包括减速电机、偏心轮、传动杆、弹推杆、飞轮、翻滚轮、横梁和龙门纵梁，减速电机安装于横梁上，横梁两端安装有龙门纵梁，减速电机的输出端与偏心轮连接，偏心轮与传动杆的一端通过销轴或螺栓连接，传动杆的另一端与弹推杆的一端销轴或螺栓连接，弹推杆的另一端安装有推进销轴，推进销轴与飞轮相适配，推进销轴卡设于飞轮处，飞轮与翻滚轮同轴，翻滚轮安装于龙门纵梁的前端，翻滚轮位于龙门纵梁之间，翻滚轮的前端安装有滑托；
聚集稀泥斗包括聚集稀泥斗本体，聚集稀泥斗本体上安装有第一活栅网、第二活栅网和第三栅网，第一活栅网、第二活栅网和第三栅网依次安装于聚集稀泥斗本体上，第一活栅网和第二活栅网通过插槽安装于聚集稀泥斗本体上，第三栅网与聚集稀泥斗本体焊接连接，聚集稀泥斗本体上安装有吸泥管，吸泥管穿过第三栅网与第三栅网部分焊接连接，吸泥管连接有抽吸稀泥泵机；
双浮力承台包括第一浮力承台和第二浮力承台，第一浮力承台和第二浮力承台之间通过横梁连接，第一浮力承台和第二浮力承台与横梁之间通过支座连接，第一浮力承台和第二浮力承台均为泡沫体外包不锈钢板结构，第一浮力承台和第二浮力承台上均安装有安全护栅，第一浮力承台和第二浮力承台的两端均安装有提吊总成，提吊总成包括横梁和V型滑轮，V型滑轮安装于横梁上，与龙门吊总成配合，提吊总成起到中间支撑作用；
其中，聚集稀泥斗安装于水下行走装置的翻滚轮的后侧，水下行走装置安装于双浮力承台上，位于第一浮力承台与第二浮力承台之间。
本发明中，水下行走装置还包括有龙门吊总成，龙门吊总成包括龙门式悬臂架，龙门式悬臂架安装于双浮力承台上，龙门式悬臂架为C形槽滑轨，C形槽滑轨中安装有轴承，轴承包括左轴承和右轴承，左轴承与传动杆销轴或螺栓连接，右轴承与龙门纵梁销轴或螺栓连接，龙门吊总成可以在聚集稀泥斗的活栅网上杂物聚积过量状态时，通过龙门吊总成将活栅网提出水面，清理杂物。
本发明中，龙门纵梁之间安装有若干内支撑，对龙门纵梁起到支撑作用，更为稳固。
本发明中，龙门纵梁上安装有传动杆的限位装置，限位装置为U型卡槽，防止传动杆在运动的过程中偏离方向，保证了动力传送的稳定性。
本发明中，传动杆与弹推杆的连接处安装有橡胶簧，起到缓冲作用。
本发明中，第三栅网为圆弧状，第三栅网的圆弧边均与聚集稀泥斗本体焊接连接，将杂物拦截在聚集稀泥斗本体的入口外。
水下机械人生态清淤之工艺方法，包括如下步骤：
S1、将水下机械人的双浮力承台放入待治理河湖的水面，同时将聚集稀泥斗和水下行走装置放入待治理的河湖中，安装好抽吸稀泥泵机；
S2、将水下行走装置的位置调整到位于水下板土层上方；
S3、启动减速电机，减速电机带动偏心轮转动，偏心轮通过传动杆将动力传送到弹推杆，弹推杆来回带动推进销轴不停推动翻滚轮向前前行；
S4、翻滚轮前行的过程中，拨动稀土层，将污泥搅动，聚集稀泥斗将污泥聚集，同时，活栅网将杂物过滤拦截，污泥聚集到聚集稀泥斗中，通过抽吸稀泥泵机将污泥抽上岸进行处理；
S5、按照上述操作步骤扫描式无盲区进行生态清淤作业。
本发明中，步骤S4中还包括：当活栅网中的杂物处于聚积过量状态时，关闭减速电机，将水下行走装置通过龙门吊总成吊起，将活栅网提出水面，将活栅网上的杂物进行清理，放置垃圾转运箱，清理完毕后将活栅网再安装到聚集稀泥斗上。
要说明的是，以上所述实施例是对本发明技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其他修改，只要没超出本发明技术方案的思路和范围，均应包含在本发明所要求的权利范围之内。

Claims (8)

1.水下机械人生态清淤之系统设备，其特征在于：包括水下行走装置、聚集稀泥斗和双浮力承台，
所述水下行走装置包括减速电机、偏心轮、传动杆、弹推杆、飞轮、翻滚轮、横梁和龙门纵梁，所述减速电机安装于横梁上，所述横梁两端安装有龙门纵梁，所述减速电机的输出端与偏心轮连接，所述偏心轮与传动杆的一端通过销轴或螺栓连接，所述传动杆的另一端与弹推杆的一端销轴或螺栓连接，所述弹推杆的另一端安装有推进销轴，所述推进销轴与飞轮相适配，所述推进销轴卡设于飞轮处，所述飞轮与翻滚轮同轴，所述翻滚轮安装于龙门纵梁的前端，所述翻滚轮位于龙门纵梁之间，所述翻滚轮的前端安装有滑托；
所述聚集稀泥斗包括聚集稀泥斗本体，所述聚集稀泥斗本体上安装有第一活栅网、第二活栅网和第三栅网，所述第一活栅网、第二活栅网和第三栅网依次安装于聚集稀泥斗本体上，所述第一活栅网和第二活栅网通过插槽安装于聚集稀泥斗本体上，所述第三栅网与聚集稀泥斗本体焊接连接，所述聚集稀泥斗本体上安装有吸泥管，所述吸泥管穿过第三栅网与第三栅网部分焊接连接，所述吸泥管连接有抽吸稀泥泵机；
所述双浮力承台包括第一浮力承台和第二浮力承台，所述第一浮力承台和第二浮力承台之间通过横梁连接，所述第一浮力承台和第二浮力承台与横梁之间通过支座连接，所述第一浮力承台和第二浮力承台均为泡沫体外包不锈钢板结构，所述第一浮力承台和第二浮力承台上均安装有安全护栅，所述第一浮力承台和第二浮力承台的两端均安装有提吊总成，所述提吊总成包括横梁和V型滑轮，所述V型滑轮安装于横梁上；
其中，所述聚集稀泥斗安装于水下行走装置的翻滚轮的后侧，所述水下行走装置安装于双浮力承台上，位于第一浮力承台与第二浮力承台之间。
2.根据权利要求1所述的水下机械人生态清淤的系统设备，其特征在于：所述水下行走装置还包括有龙门吊总成，所述龙门吊总成包括龙门式悬臂架，所述龙门式悬臂架安装于双浮力承台上，所述龙门式悬臂架为C形槽滑轨，所述C形槽滑轨中安装有轴承，所述轴承包括左轴承和右轴承，所述左轴承与传动杆销轴或螺栓连接，所述右轴承与龙门纵梁销轴或螺栓连接。
3.根据权利要求1所述的水下机械人生态清淤的系统设备，其特征在于：所述龙门纵梁之间安装有若干内支撑。
4.根据权利要求1所述的水下机械人生态清淤的系统设备，其特征在于：所述龙门纵梁上安装有传动杆的限位装置，所述限位装置为U型卡槽。
5.根据权利要求1所述的水下机械人生态清淤的系统设备，其特征在于：所述传动杆与弹推杆的连接处安装有橡胶簧。
6.根据权利要求1所述的水下机械人生态清淤的系统设备，其特征在于：所述第三栅网为圆弧状，所述第三栅网的圆弧边均与聚集稀泥斗本体焊接连接。
7.采用如权利要求1-6任一项所述的水下机械人生态清淤之系统设备生态清淤的工艺方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、将水下机械人的双浮力承台放入待治理河湖的水面，同时将聚集稀泥斗和水下行走装置放入待治理的河湖中，安装好抽吸稀泥泵机；
S2、将水下行走装置的位置调整到位于水下板土层上方；
S3、启动减速电机，减速电机带动偏心轮转动，偏心轮通过传动杆将动力传送到弹推杆，弹推杆来回带动推进销轴不停推动翻滚轮向前前行；
S4、翻滚轮前行的过程中，拨动稀土层，将污泥搅动，聚集稀泥斗将污泥聚集，同时，活栅网将杂物过滤拦截，污泥聚集到聚集稀泥斗中，通过抽吸稀泥泵机将污泥抽上岸进行处理；
S5、按照上述操作步骤扫描式无盲区进行生态清淤作业。
8.根据权利要求7所述的水下机械人生态清淤之工艺方法，其特征在于：其中，步骤S4中还包括：当活栅网中的杂物处于聚积过量状态时，关闭减速电机，将水下行走装置通过龙门吊总成吊起，将活栅网提出水面，将活栅网上的杂物进行清理，放置垃圾转运箱，清理完毕后将活栅网再安装到聚集稀泥斗上。
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