CN110965536A - 一种固定式水域聚集漂浮物自动处理抽吸清除装置 - Google Patents

Abstract

一种固定式水域聚集漂浮物自动处理抽吸清除装置，属于环境工程与装备领域。在水域漂浮物聚集的水域，顺应水流方向设置拦截囊网，网囊出口紧密地环绕套索在辊式撕碎机进口周围的四个侧边上，从而水流作用下到达网囊处的漂浮物可以顺利地被辊式撕碎机破碎处理。辊式撕碎机通过底锚和浮球或者坐底式平台，安置在拦截网囊自然伸展的位置处。撕碎机的渐缩出料口直接与潜水螺旋离心泵进口相连接，或者通过高压钢丝软管与潜水螺旋离心泵进口相连接，从而被破碎处理后的水域漂浮物由潜水螺旋离心泵输送至岸边的物料收集仓，进行后续处理或回收利用。本发明能够自动、高效地处理聚集的各种类型水域漂浮物，有利于水域环境的保护与治理，应用前景广阔。

Description

一种固定式水域聚集漂浮物自动处理抽吸清除装置

技术领域

本发明属于环境工程与装备领域，涉及一种将聚集于一定水域的漂浮物处理破碎后再抽吸清除的机械化装备。

背景技术

水域漂浮物主要分为淡水水域、海水水域，包括各种枯枝落叶、爆发性增殖的各类水生生物等自然漂浮物，以及人为丢弃的泡沫、塑料、渔网等各类人造漂浮垃圾。这些自然及人为的水域漂浮物往往混杂于一起，在水流等因素的作用下，形成连片的聚集漂浮物，影响美观，腐败污染水域环境，隔绝空气与水体的交流，造成各种不同程度的环境危害。特别是，在一些重要工业性取水口区域，这些聚集的漂浮物危害更为严重，往往堵塞工业取水系统管道，迫使其无法正常取水和运行，导致生产线瘫痪停机，经济损失巨大。

针对前述这样的问题，人们想尽了各种各样的办法，设计了多种机械及装置进行处理和解决。大体上，这类技术可以分为传送带式和举升式两大类。传送带式采用不同类型的传送带将水域中的漂浮物连续不断地传送到一定位置，从而达到清除目的，是当前水域漂浮物清除应用最多的技术形式，种类繁多。传送带式缺点是传送的距离和能力受传送带长度与规格的限制，特别是传送带必须连续铺设、体积庞大、造价高昂，因此传送带方式应用不十分灵活多变，特别是对于落差较大、地形复杂的堤岸类型并不十分适用。举升式采取一定形式的料斗将水域漂浮物举升到一定的地方，达到清除目的，包括循环链条料斗等多种形式。举升式清除水域漂浮物的工作过程一般不连续作业，也需要建立举升机等重装备机构，造价不菲，应用也受到一定的限制。有少部分传送带式与举升式相结合的技术形式，也存在着二者所共有的弊端。传送带式和举升式作业并不需要对水域漂浮物进行特别地区分和前处理，只要不受传送带规格及举升料斗举升能力的限制，基本都可以处理。但一般而言，水域漂浮物成分及其复杂，大小不一，如果能够处理绝大部分的水域漂浮物，则往往传送带及举升料斗需要设计得特别大，尤其是传送带的长度及举升的距离限制了这两种清除方式的应用，增加了制作与运营成本。

相对而言，泵吸清除式的技术在水域漂浮物清除中应用极为少见，因为很难消除水域漂浮物对于抽吸泵的缠绕和堵塞。有少量比较特殊的应用，如申请号为ZL2009100150718的专利采用射流泵对于浒苔的打捞，申请人前期授权的专利ZL2013101923739、ZL201610494725X提出了两种专门针对爆发性水母清除打捞的装置。目前，尚没有针对水域漂浮物进行统一泵吸清除处理的专利技术。本发明拟针对这样的技术困难，在前期研究基础上，提出一种基于泵吸清除的固定式水域漂浮物治理技术方案和装备，本发明技术具有泵吸清除技术的应用简便、灵活多变、结构紧凑等优点，同时可以处理水域中所有种类的漂浮物，杜绝或者减少水域漂浮物对于水域环境的危害。

发明内容

为更加有效治理水域各类漂浮物对于水域环境的危害，本发明创新性地提出了一种固定式水域聚集漂浮物自动处理抽吸清除装置，将各类不同的水域漂浮物先破碎成为合适大小的碎片，再通过特制抽吸泵抽吸清除，从而可以有效地应对各种不同类型的自然或者人造的水域漂浮物。本发明装置结构紧凑，操作简便，适用于水域漂浮物聚集和危害严重的场所，可以与已有水域漂浮物拦截网具等装置结合使用，并实现水域漂浮物的自动化清除和防治，消除水域漂浮物的危害，保护和修复水域环境，应用前景广阔。

本发明的技术方案是：

一种固定式水域聚集漂浮物自动处理抽吸清除装置，顺应自然水流方向，在水域漂浮物集中的位置，设置拦截囊网，使得水域漂浮物在自然水流的作用下，聚集于拦截囊网底部的网囊位置；拦截囊网的网囊出口环绕连接在辊式撕碎机的进料口侧边上；辊式撕碎机通过浮球以及大抓力底锚的联合作用或者通过坐底式平台，安装于拦截囊网在自然水流作用下伸展的位置；辊式撕碎机渐缩料斗的出料口，直接连接于潜水螺旋离心泵的进口，或者通过高压钢丝软管连接于潜水螺旋离心泵的进口；潜水螺旋离心泵的出口通过物料输送管道与物料处理或排放装置相连；辊式撕碎机具有偶数个的工作齿辊，相邻的两个工作齿辊转向相对，同时向内后方向转动，并具有反向转动的防堵塞功能；整体装置由电气控制系统控制其运行。

所述的辊式撕碎机及潜水螺旋离心泵共同形成一个整体，位于水面以下，通过浮球和大抓力底锚共同作用，悬浮固定在一定深度的水层，或者通过坐底式底座而固定安装在一定深度的水层中。具体安装的水深，与拦截囊网的网囊中心在自然水流作用下，其伸展状态的深度相一致。

所述的辊式撕碎机，其传动轴上设置转向检测器，可以监测辊式撕碎机的转动方向，并可以通过电气控制台调整控制辊式撕碎机的转动方向。具体转向控制过程如下：正常工作情况下，辊式撕碎机两个相邻的工作齿辊相对转动，将物料卷夹、撕碎、并输送向后方。当物料中偶有粗大、难以破碎的物品时，工作齿辊有可能会被卡死，而转速急剧降低，接近零转速。此时，电气控制系统侦测至工作齿辊停止转动，则调整辊式撕碎机驱动电机的转向，令其反向转动，则相邻两个工作齿辊同时反转，可以将难以处理的物料向前“吐出去”，从而达到自动清理的功能。具体工作程序是，当辊式撕碎机转速转向检测器监测到，工作齿辊转速降低接近零的时候，则自动调整辊式撕碎机驱动电机反向转动，时间不短于5秒钟，而后停止转动3秒钟以上，再自动调整辊式撕碎机驱动电机正向转动5秒钟以上，再停止转动3秒钟以上，如此反复。也就是，当辊式撕碎机工作齿辊被卡死的时候，控制系统自动调整，令工作齿辊不停地正反向转动，直至，在任意的一个方向上，工作齿辊可以顺畅地无阻碍地转动，转速接近正常范围，说明已经将难以处理的物料清理完毕，可以正常工作。则再次将辊式撕碎机工作齿辊转动方向，调整为正常工作方向，继续进行物料的正常处理。

所述辊式撕碎机前述自动清理功能，也可以预防驱动电机长时间超负荷工作而被烧毁。驱动电机采用前述正转、反转反复切变过程的时长不超过8分钟，如果仍然无法在任意一个转向上顺利转动，则切断电源，发送报警提示，提醒停机进一步检修，至驱动电机可以在任意一个方向上顺利转动时，再恢复正常工作工况。所述潜水螺旋离心泵允许通过固体物质的最大尺寸，大于漂浮物破碎后碎片平均长度的1.5倍。

所述辊式撕碎机以及潜水螺旋离心泵的动力源，采用4极以上的水下电机，通过防水减速机与辊式撕碎机工作齿辊相连接，辊式撕碎机工作齿辊的转速不超过250转/分，工作扭矩不低于350牛米，以提供足够的扭矩和撕碎能力。

本发明的有益效果是，具有主动处理各种不同类型水域漂浮物的能力，不论是人造的塑料、泡沫、布料、渔网等各类物品，还是浮萍、浒苔、水母、海藻等各种暴发性发生的各种自然生物，均可以有效进行撕碎处理和自动化清除，不会出现堵塞处理设施及管道的现象，从而维护重点水域的取水和用水安全，保护水域环境，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明所提出的一种固定式水域聚集漂浮物自动处理抽吸清除装置，图中：1拦截囊网，2水底，3取水堤坝的堤岸，4拦截囊网的网囊与辊式撕碎机进料口连接处，5辊式撕碎机的动力源及转速转向检测器，6辊式撕碎机双工作齿辊的转向示意图，7工作齿辊，8渐缩出料斗，9辊式撕碎机出料口与潜水螺旋离心泵的进口连接处，10潜水螺旋离心泵，11系统电力供应线及信号控制线，12大抓力底锚，13物料输送管道，14浮球，15岸基物料处理仓，16电源及控制面板。

具体实施方式

以下结合技术方案和说明书附图详细叙述本发明的具体实施方式。

在水域漂浮物集中的合适区域，设置漂浮物拦截囊网1，使得水域漂浮物在自然水流的作用，集中在拦截囊网的网囊处，从而到达拦截囊网与辊式撕碎机进料口的连接处4，进而顺利地被辊式撕碎机的工作齿辊7破碎处理，处理后的物料碎片经过渐缩出料斗8，到达潜水螺旋离心泵的进料口处，被潜水螺旋离心泵10抽吸输送至岸基物料处理仓15处，整个系统由浮球14及固定大抓力底锚12安装在拦截囊网自然伸展的位置及水深处，或者采用坐底式平台安装在拦截囊网自然伸展的位置。整个系统由控制面板控制其运行，辊式撕碎机的转动情况由转速转向检测器5监测，并可以在工作齿辊7被卡死情况下，自动调整工作齿辊的正向、反向转动，直至工作齿辊7可以顺利转动为止，然后可以继续顺利抽吸处理水域漂浮物。前述辊式撕碎机驱动电机转向反复正向、反向切变过程的时长不超过8分钟，否则切断电源，发送报警提示，提醒停机进一步检修，至驱动电机可以在任意一个方向上顺利转动时，再恢复正常工作工况。

本专利并不意味着被示意图及说明书所局限，在没有脱离本发明技术原理及其宗旨的前提下可以有所变化。本专利装置可以多组装置串联使用，沿水流方向，拦截囊网的网目大小依次减小，将不同大小的漂浮物分别处理，提高处理效果。本发明所提出的一种固定式水域聚集漂浮物自动处理抽吸清除装置，主要是针对一些特定水域中漂浮物复杂多样、难于区分和处理、严重危害水域环境的情况，不区分漂浮物的类型与种类，而对各种类型的水域漂浮物统一进行自动化清除处理，极大地提高了水域漂浮物的处理能力和处理效果，降低了其环境危害性，具有良好的实际应用价值。有实施实例如后。

实施实例1，使用本专利装置对滨海电厂取水口区域的漂浮物进行清除处理，确保滨海电厂海水冷源安全。

沿海地带往往是人口集中地区和社会经济比较发达的地区，很多工业企业依海而建，并利用海水进行冷却，从而节约淡水资源，属于一种绿色环保的技术。但是这些滨海工业企业的海水冷源取水口区域往往会聚集各种类型的海洋漂浮物，譬如人造的各种塑料瓶、垃圾袋、渔网、编织袋等等，更多是各种类型的自然海洋生物，包括浒苔等各种海藻、各种类型的水母以及海地瓜等各种类型的海洋动物，它们往往混杂于一起，数量巨大，难于处理。尤其是在一定的地区和适宜季节，浒苔、水母等海洋生物往往会暴发性的集中发生，数量极其巨大，蜂拥而至，每天涌入工业冷源取水系统的数量可高达几十吨之多，致使工业冷源系统管道完全堵塞、瘫痪、停机，进而影响到整个工业生产线，危害极为巨大。此类危害对于使用海水进行冷却的滨海电厂威胁甚巨，采取海水进行冷却的滨海电厂往往每年投入数千万元的资金进行该类灾害的防治和清除。某北方滨海核电站深受其害，除常见的各类塑料等人造漂浮物之外，以暴发的水母、浒苔等海洋生物数量巨大，危害最严重，采用本专利技术的设计装置一套进行处理。

在该滨海核电站取水渠道设置囊网型漂浮物拦截囊网，拦截囊网的侧边、底边分别与取水渠道的侧边、底边相结合，拦截囊网的上边以等间距设置的浮子漂浮于水面上，则核电站取水口附近的海洋漂浮物因渠道水流的作用，而到达拦截囊网的网囊处。拦截囊网的网囊，在其自然伸展状态的水深处，与辊式撕碎机相连接。即拦截囊网的网囊出口处的网纲，环绕套索在辊式撕碎机进口周围的四个侧边上，然后扎紧，从而拦截囊网与辊式撕碎机紧密相结合，则拦截囊网中集中拦截的漂浮物可以顺利抵达辊式撕碎机的进口处，并被辊式撕碎机破碎处理。辊式撕碎机使用三相工业供电，功率不低于4千瓦，采用4极水下电机驱动，通过减速机驱动，转速不高于250转/分，撕碎扭矩不低于350牛米。两个工作齿辊的转速相对，同时向内后方向卷入和破碎漂浮物。辊式撕碎机动力轴设置转速监测探头，监控其转速和转向，当其被转速急剧降低可能被难破碎物卡死的时候，通过自动正向、反向反复切变各4秒钟，直至其在任意一个转向上能够顺利转动为止，然后调整至正常工作转向上继续工作。如果驱动电机采用前述正转、反转的反复切变过程5分钟以上，仍然无法在任意一个转向上顺利转动，则切断电源，发送报警提示，提醒停机进一步检修，至驱动电机可以在任意一个方向上顺利转动时，再恢复正常工作工况。辊式撕碎机的出口通过渐缩料斗，直接与潜水螺旋离心泵的进口相连接，从而被破碎处理的海洋漂浮物顺利被潜水螺旋离心泵抽吸输送至岸边的收集与后处理仓中，可以进一步地无害化处理或者深加工回收利用。抽吸使用的潜水螺旋离心泵使用三相工业供电，功率不低于5千瓦，扬程不低于6米，出水量不低于30吨/小时。辊式撕碎机运行及其转向控制、潜水螺旋离心泵运行均由岸基控制系统控制，安装在核电站取水渠道岸边的合适位置。辊式撕碎机与潜水螺旋离心泵组合在一起，形成一体化装置，通过大抓力底锚和浮球共同作用，安装在拦截囊网的囊网所处于的位置和深度。整体装置协同工作，可以便捷地自动化处理和抽吸清除所拦截的各类海洋致灾漂浮物，海洋漂浮物处理量不低于6吨/小时，有效地提高了核电站对于海洋致灾漂浮物的清除和防控能力。

实施实例2，使用本专利装置对水库的漂浮物进行清除处理。

各类水库的大坝处，很容易聚集上游顺流而下的各种漂浮物，种类繁多，除各型塑料、泡沫、包装袋等人造物品之外，以枯枝浮木等自然物质居多。为保护坝区的水域环境与景观，在相距水库堤坝上游一定距离的合适区域，设置本专利设计的拦截清除装置一套。拦截囊网的侧边、底边分别与河道的两个侧边、河床相结合，拦截囊网的上边以等间距设置的浮子漂浮于水面上，则河流漂浮物因河水流动的作用，而聚集在拦截囊网的网囊处。拦截囊网的网囊，在其自然伸展状态下的水深处，与辊式撕碎机相连接。即拦截囊网的网囊出口处的网纲，环绕套索在辊式撕碎机进口周围的四个侧边上，然后扎紧，从而拦截囊网与辊式撕碎机紧密相结合，则拦截囊网中集中拦截的漂浮物可以顺利抵达辊式撕碎机的进口处，并被辊式撕碎机破碎处理。辊式撕碎机使用三相工业供电，功率不低于5.5千瓦，采用6极水下电机驱动，通过减速机驱动，转速不高于150转/分，撕碎扭矩不低于450牛米。两个工作齿辊的转速相对，同时向内后方向卷入和破碎漂浮物。辊式撕碎机动力轴设置转速监测探头，监控其转速和转向，当其被转速急剧降低可能被难破碎物卡死的时候，通过自动正向、反向反复切变各5秒钟，直至其在任意一个转向上能够顺利转动为止，然后调整至正常工作转向上继续工作。如果驱动电机采用前述正转、反转的反复切变过程6分钟以上，仍然无法在任意一个转向上顺利转动，则切断电源，发送报警提示，提醒停机进一步检修，至驱动电机可以在任意一个方向上顺利转动时，再恢复正常工作工况。辊式撕碎机的出口通过渐缩料斗，采用高压钢丝软管，与潜水螺旋离心泵的进口相连接，从而被破碎处理的河流漂浮物顺利被潜水螺旋离心泵抽吸输送至岸边的收集与后处理仓中，可以进一步地无害化处理或者深加工回收利用。抽吸使用的潜水螺旋离心泵使用三相工业供电，功率不低于7千瓦，扬程不低于10米，出水量不低于40吨/小时。辊式撕碎机运行及其转向控制、潜水螺旋离心泵运行均由岸基控制系统控制，安装在河道岸边合适的位置。辊式撕碎机固定在河床坐底式平台上，安装在拦截囊网的囊网所处于的位置和深度，坐底式平台稳固程度可以抵抗河流50年一遇洪水水流的冲击。潜水螺旋离心泵安装在岸边水下平台上，低于最低枯水位，并位于辊式撕碎机下游的合适位置。辊式撕碎机渐缩出料口，通过高压钢丝软管，与潜水螺旋离心泵的进口相连接。整体装置协同工作，可以便捷地自动化处理和抽吸清除所拦截的各类河流漂浮物，河流漂浮物处理量不低于8吨/小时，有效地提高了河流水库漂浮物的清除和防控能力。

Claims (6)

1.一种固定式水域聚集漂浮物自动处理抽吸清除装置，其特征在于，顺应自然水流方向，在水域漂浮物集中的位置，设置拦截囊网，使得水域漂浮物在自然水流的作用下，聚集于拦截囊网底部的网囊位置；拦截囊网的网囊出口环绕连接在辊式撕碎机的进料口侧边上；辊式撕碎机通过浮球以及大抓力底锚的联合作用或者通过坐底式平台，安装于拦截囊网在自然水流作用下伸展的位置；辊式撕碎机渐缩料斗的出料口，直接连接于潜水螺旋离心泵的进口，或者通过高压钢丝软管连接于潜水螺旋离心泵的进口；潜水螺旋离心泵的出口通过物料输送管道与物料处理或排放装置相连；辊式撕碎机具有偶数个的工作齿辊，相邻的两个工作齿辊转向相对，同时向内后方向转动，并具有反向转动的防堵塞功能；整体装置由电气控制系统控制其运行。

2.根据权利要求1所述的一种固定式水域聚集漂浮物自动处理抽吸清除装置，其特征在于，所述辊式撕碎机的动力源采用极数为4极以上的水下电机，功率不低于4千瓦，通过减速机驱动工作齿辊，工作齿辊的转速不高于250转/分，工作齿辊的撕碎扭矩不低于350牛米。

3.根据权利要求1或2所述的一种固定式水域聚集漂浮物自动处理抽吸清除装置，其特征在于，所述辊式撕碎机的自动防堵塞动作过程由电气控制系统自动完成，工作齿辊的动力接入轴上设置转速转向检测器，监控其转速和转向，当工作齿辊的转速急剧降低时，通过自动正向、反向反复切变水下电机的转动方向各3秒钟以上，直至工作齿辊在任意一个转向上能够顺利转动为止，然后调整至水下电机在正常工作转向上继续工作；辊式撕碎机的驱动电机采用正转、反转反复切变过程的时长不超过8分钟，当仍然无法在任意一个转向上顺利转动时，则切断电源，发送报警提示，提醒停机进一步检修，至驱动电机在任意一个方向上顺利转动时，再恢复正常工作工况。

4.根据权利要求1或2所述的一种固定式水域聚集漂浮物自动处理抽吸清除装置，其特征在于，所述潜水螺旋离心泵允许通过固体物质的最大尺寸，大于漂浮物破碎后碎片平均长度的1.5倍。

5.根据权利要求1或2所述的一种固定式水域聚集漂浮物自动处理抽吸清除装置，其特征在于，所述辊式撕碎机的出料口与潜水螺旋离心泵进口通过高压钢丝软管相连接时，潜水螺旋离心泵的安装深度大于辊式撕碎机的安装深度。

6.根据权利要求1或2所述的一种固定式水域聚集漂浮物自动处理抽吸清除装置，其特征在于，所述潜水螺旋离心泵的功率不低于5千瓦，扬程不低于6米，出水量不低于30吨/小时。

Images