CN114934557B - 一种连续运行的河道清淤船 - Google Patents

Abstract

本发明属于河道清淤领域，公开一种连续运行的河道清淤船，包括进水管，所述进水管垂直设置在河道清淤船的底部，所述进水管的下端延伸至船底外侧，所述进水管的上端与第一管道和第二管道相连接，所述第一管道上固定设置有进水管开关，所述第一管道固定连接第三管道，所述第三管道固定连接第四管道，所述第四管道上从左到右依次固定设置有进水阀门、水泵、压力测试仪以及刮板开关感受器，所述第四管道的另一端与过滤装置的侧面之间固定连接，所述过滤装置的另一侧面固定连接有出水管，所述出水管上固定设置有出水阀门。当过滤膜组件压力值达到设定值时，可对膜层达到一定厚度的动态膜装置进行清理操作，可延长装置连续处理河水的时间。

Description

一种连续运行的河道清淤船

技术领域

本发明属于河道清淤领域，具体涉及一种连续运行的河道清淤船。

背景技术

河道清淤指治理河道，将河道底部因日常积累的淤泥清理到合理水平通过机械设备，将沉积河底的淤泥转移到后续处理场所，属于水利工程，河道污泥淤积日益影响到城市防洪、排涝、供水、通航等各项功能的正常发挥，河道清淤工作如今多采用两种方式，一是将挖掘机搭载在打捞船上直接打捞河道淤泥；二是向河道中注水，将河底淤泥冲起，随着河水转移到下游，目前常用的清淤方法清淤效率较低,且耗能较大，在现有打捞船的基础上，本专利公开一种半耦合式连续运行的带有反冲洗装置的河底淤泥清理船。

专利CN209989858U的中国实用新型公开了一种河道清淤辅助工具，但装置各部件分离，未实现一体化且内部含有锋利构件，对操作者的安全有一定隐患。

专利CN214460762U报道了一种河道清淤船结构，可以对不同深度河道内的淤泥进行打捞。但无法实现连续清理河底淤泥工作。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种连续运行的河道清淤船，解决了背景技术中提到的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种连续运行的河道清淤船，包括进水管，所述进水管垂直设置在河道清淤船的底部，所述进水管的下端贯穿河道清淤船的底部延伸至船底外侧，所述进水管的上端设置在船舱内侧，所述进水管的上端与第一管道和第二管道相连接，所述第一管道上固定设置有进水管开关，所述第一管道的另一端固定连接第三管道其中一端，所述第三管道其中另一端固定连接第四管道的其中一端，所述第四管道上从左到右依次固定设置有进水阀门、水泵、压力测试仪以及刮板开关感受器，所述第四管道的其中另一端与过滤装置的侧面之间固定连接，所述过滤装置的另一侧面固定连接有出水管，所述出水管上固定设置有出水阀门。

优选的，所述第二管道的下端与所述进水管的上端之间相连接，所述第二管道的上端与所述过滤装置的底端相连接，所述第二管道上固定连接有第一阀门。

优选的，所述第二管道直径大于位于装置内部所述进水阀门所在的所述第四管道直径。

优选的，所述第二管道垂直设置。

优选的，所述出水阀门和所述进水阀门以及所述水泵呈水平分布。

优选的，所述过滤装置内设置有自动清理刮板以及控制所述自动清理刮板的刮板装置。

优选的，所述过滤装置底部设置有抽拉式开关。

优选的，所述过滤装置的下端外侧固定有淤泥槽，所述淤泥槽底端内侧设置有重力感受器，所述淤泥槽位于所述过滤装置正下方呈垂直分布。

优选的，所述过滤装置内搭载孔隙为25μm的膜装置。

优选的，河道清淤船的底部外侧进水管口处均匀固定设置有两个螺旋搅拌器。

本发明的有益效果：

1、本装置设有自动清理系统，当过滤膜组件压力值达到设定值时，可对膜层达到一定厚度的动态膜装置进行清理操作，可延长装置连续处理河水的时间，进一步提高装置的实用性。

2.本装置一体化程度高，当有河道清淤工作时，可快速投入生产过程中，无需重复安装，节约安装时间，降低操作人员的安全隐患，提高工作效率。

3、本装置设有重量感受器，可时刻监视泥槽内淤泥重量防止污泥量过多，溢出污泥槽，影响装置运行，提高装置运行安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的整体结构外观图；

图2是本发明实施例的整体结构内部图；

图3是不同过滤膜孔径条件下对动态膜形成过程中出水浊度对比图；

图4是不同过滤膜孔径条件下对动态膜形成过程中跨膜压对比图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-2所示，本发明提供的一种实施例，一种连续运行的河道清淤船，包括进水管1，进水管1垂直设置在河道清淤船的底部，进水管1的下端贯穿河道清淤船的底部延伸至船底外侧，进水管1的上端设置在船舱内侧，进水管1的上端与第一管道16和第二管道17相连接，第一管道16上固定设置有进水管开关14，第一管道16的另一端固定连接第三管道18其中一端，第三管道18其中另一端固定连接第四管道19的其中一端，第四管道19上从左到右依次固定设置有进水阀门7、水泵8、压力测试仪9以及刮板开关感受器5，第四管道19的其中另一端与过滤装置20的侧面之间固定连接，过滤装置20的另一侧面固定连接有出水管3，出水管3上固定设置有出水阀门10，出水阀门10和进水阀门7以及水泵8呈水平分布。装置开始运行时，进水管开关14打开，位于进水管1下部的螺旋搅拌器2在装置开始运行后开始转动，将河道底部淤泥带动起来，与河水混合，经过搅拌的带有淤泥河水经过安装在清淤船底部的进水管1在水泵8的作用下通过进水管开关14进入整个装置，经初步搅拌后的河水在水泵8的作用下开始进入过滤装置20，过滤装置20上搭载孔隙为25μm的膜装置对其进行过滤操作，能够快速分离并有效截留泥水中底泥，经过过滤操作后的河水经过出水阀门10由出水管3进入河道。

过滤装置20上设置有自动清理刮板4以及控制自动清理刮板4的刮板开关控制装置12，过滤装置20底部设置有抽拉式开关13，过滤装置20的下端外侧固定有淤泥槽6，淤泥槽6底端内侧设置有重力感受器11，淤泥槽6位于过滤装置20正下方呈垂直分布。刮板开关控制装置12和抽拉式开关13能够控制自动清理刮板4对过滤装置20内部淤泥进行刮除清理至淤泥槽6内。

第二管道17的下端与进水管1的上端之间相连接，第二管道17的上端与过滤装置20的底端相连接，第二管道17上固定连接有第一阀门15，第二管道17垂直设置，第二管道17直径大于位于装置内部进水阀门7所在的第四管道19直径。打开第一阀门15，泄去装置内存水，将分离后的底泥刮擦至集泥槽内，然后在关闭相应第一阀门15，进入底泥抽吸和分离过程，依次循环进行。

膜面残存底泥可以作为基础膜层，加快下一步河道底泥水分离过程中动态膜的形成，从而为底泥水的快速分离奠定基础。

河道清淤船的底部外侧均匀固定设置有两个螺旋搅拌器2。螺旋搅拌器2转动将河道底部淤泥带动起来，与河水混合。前后设置搅拌桨能够扰动河底积泥，促进河道底泥的翻动并进入进水管吸水范围。

使用方法及工作原理：

装置开始运行时，进水管开关14打开，位于进水管1下部的螺旋搅拌器2在装置开始运行后开始转动，将河道底部淤泥带动起来，与河水混合，经过搅拌的带有淤泥河水经过安装在清淤船底部的进水管1在水泵8的作用下通过进水管开关14进入整个装置，经初步搅拌后的河水在水泵8的作用下开始进入过滤装置20，过滤装置20上搭载孔隙为25μm的膜装置对其进行过滤操作，经过过滤操作后的河水经过出水阀门10由出水管3进入河道。同时压力测试仪9实时测量出水压力，当出水压力达到一定数值时，装置清洗模式开始运行，进水管开关14关闭，第一阀门15打开，滞留于过滤装置20内的尚未进行过滤操作的泥水通过进水管1重新流入河流，当过滤装置20内尚未处理的泥水被排空后，进水阀门7和出水阀门10关闭，管道内部装有可随水流运动而摆动的铁片，当无水流流动时，铁片几乎静止，连在铁片上端的绳子另一端连接刮板开关控制装置12，当铁片停止运动，绳子也不再拉扯刮板开关控制装置12内部闸门，整个电路通路，电动机开始工作，带动自动清理刮板4与过滤装置20内壁接触且进行上下运动，将过滤装置20上淤积的泥饼刮下。可人为将搭载于过滤装置20底部的抽拉式开关13开启，自动清理刮板4在过滤装置20内进行上下刮擦，与过滤装置20内壁接触，将负载于过滤装置20上的淤泥饼刮下，被刮下的淤泥饼在重力的作用下落入淤泥槽6，清理结束。当清理结束后，进水阀门7和出水阀门10开启，第一阀门15和搭载于过滤装置20底部的抽拉式开关13关闭，过滤装置20外壳整体闭合，混杂着河道淤泥的泥水继续流入装置，装置继续运行进行连续工作，搭载于淤泥槽底部的重力感受器11时刻监测淤泥槽6内部淤泥重量，当淤泥重量达到预设值后，装置停止运行。

对过滤膜直径大小的分析：

1、过滤膜孔隙对出水浊度的影响

如图3所示，在过滤膜孔径影响下，动态膜形成过程中出水浊度的变化情况具有明显的不同特征。由该图可知，在过滤膜孔径为48μm与1.0g/L模拟河道淤泥的材料质量浓度条件下，出水浊度在45min降至5NTU左右，再经过5min，出水浊度便降至了1NTU以下。而在38μm、25μm条件下，出水浊度分别于25min、15min降至1NTU以下，出水浊度降低速率明显加快。相反再75μm、58μm条件下，出水浊度始终处于一个较高的水平。

通过图3得知随着过滤膜孔径的增大，同质量浓度的进水颗粒被过滤膜表面截留的几率也随之降低，膜层形成变慢，出水浊度的降低需要消耗更多的时间。而当过滤膜孔径增大到某种程度时，过滤膜表面也就不会生成动态膜。当前情况下，我们选择过滤膜材料为尼龙网、模拟河道淤泥的材料为1.0g/L硅藻土、成膜时间为65min时,所以我们可以判断出该条件下存在一个临界过滤膜孔径，当过滤膜孔径小于这个临界孔径时，可以观测到动态膜的稳定形成。由图3可知，该条件下的临界过滤膜孔径介于48μm至58μm之间。

在动态膜成膜之前，通常我们可以认为大于临界过滤膜孔径的颗粒可以直接被过滤膜截留，随着大颗粒逐渐的在过滤膜中截留并富集，小颗粒物的截留与动态膜的形成也逐渐体现出来。随着颗粒在过滤膜上的不断的沉积，各种大小不一动态膜也不断形成，并逐渐聚合成为整个动态膜层。动态膜的完全成膜意味着过滤方式由筛网过滤转变成动态膜过滤，动态膜过滤相比普通的筛网过滤，对河水中颗粒物的去除效率更高，以至于出水浊度在动态膜形成后相比于动态膜形成过程中要低得多。在动态膜层形成之后，由于出水浊度已无法继续降低，过滤膜孔径的变化对后续出水浊度的影响也变的很小。所以过滤膜孔径对出水浊度的影响主要是集中在动态膜形成阶段，而非在动态膜层稳定形成后。同样的结论在其他的研究中也得到了证实。从上文的分析中可以知道采用小孔径过滤膜可加快动态膜过滤过程中出水浊度的降低，因此小孔径的过滤膜有利于动态膜层形成。由于65min内75μm、58μm的尼龙网作为过滤膜材料无法观测到成膜现象，为了验证是否在65min后75μm、58μm的尼龙网作为过滤膜材料会出现成膜现象，所以单独以58μm尼龙网作为过滤材料，将实验周期延长至120min，实验发现，即使延长了成膜周期，以58μm的尼龙网作为过滤膜材料条件下，依旧无法观测到成膜现象，再加上75μm孔径的尼龙网比58μm孔径的尼龙网要宽大，所以由此可判定75μm尼龙网作为过滤膜材料也无法在120min内观测到成膜现象。

出水浊度能够明确反应支撑膜上动态膜层的状况。在先成膜后过滤实验中，最终浊度去除率达到99.4％，而在成膜和过滤同步实验，其浊度去除率也达到了98.7％。因为成膜过滤同步实验中动态膜并没有事先形成，所以单指高浊水过滤时间，数据表明，动态膜对高浊水具有良好的除浊效果，本装置所用膜组件可有效分离河道淤泥与河水，达到高效清除河道淤泥的作用。

2、过滤膜孔隙直径对跨膜压得影响

在泥层形成之前，通常我们可以认为大于临界过滤膜孔径的颗粒可以直接被过滤膜截留，随着大颗粒逐渐的在过滤膜中截留并富集，小颗粒物的截留与动态膜的形成也逐渐体现出来。随着河底淤泥在过滤膜上的不断的沉积，成为整个动态膜层。动态膜层的完全成膜意味着过滤方式由筛网过滤转变成膜过滤，动态膜过滤相比普通的筛网过滤，对泥水中颗粒物的去除效率更高。

不同过滤膜孔径条件下对动态膜形成过程中跨膜压的影响结果如图4所示，在只有不同的过滤膜孔径影响下，动态膜形成过程中跨膜压的变化情况具有不同特征。当过滤膜孔径为48μm时，在动态膜过滤过程中，跨膜压于30min左右开始零的突破，在经过20min，跨膜压便达到峰值80kPa，在之后的时间里，动态膜系统内的跨膜压便一直在80kPa处达到稳定。当过滤膜孔径低于48μm时，38μm、25μm过滤膜孔径条件下，系统内跨膜压分别在10min、15min开始零的突破，随后于30min、25min达到峰值并在该点跨膜压处于稳定状态。而当过滤膜孔径高于48μm时，动态膜系统内跨膜压始终为零。

在这系列孔径梯度下动态膜实验中，由于在过滤膜孔径为75μm、58μm条件下，并没有观测到成膜现象，即使在120min过滤周期条件下，成膜情况也不理想，所以在实验周期中，这两种情况下跨膜压并没有发生变化。

由于过滤膜孔径的增大，而进水颗粒物质量浓度不变，导致进水中的微颗粒物直接通过过滤膜孔的概率变大，其在过滤膜层上也难以堆积，从而对动态膜层的形成造成较大影响。较高的过滤膜孔径使得进水颗粒通过过滤膜层的阻力变小，使得更多的微颗粒物可以轻易通过过滤膜层，使得微颗粒物在过滤膜层上沉积截留现象难以发生，抑制了动态膜层的快速形成，降低了装置对淤泥的截留效果。相应的，淤泥膜层的缓慢形成或不形成对动态膜的过滤阻力和跨膜压的增长速率由相应的抑制作用。

因此将位于清淤船内部的过滤装置上的膜组件的直径设为25μm。此直径在保障成膜时间及成膜情况的同时，又可较高效地将混杂在泥水中的淤泥截留下来，形成泥膜，便于后续分离。

当孔隙为48μm时，在保障跨膜压稳步增长的同时又可较高效的去除河水中的淤泥。因此我们将过滤装置内部的过滤膜孔隙设置成48μm。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (7)

1.一种连续运行的河道清淤船，包括进水管(1)，其特征在于，所述进水管(1)垂直设置在河道清淤船的底部，所述进水管(1)的下端贯穿河道清淤船的底部延伸至船底外侧，所述进水管(1)的上端设置在船舱内侧，所述进水管(1)的上端与第一管道(16)和第二管道(17)相连接，所述第一管道上固定设置有进水管开关(14)，所述第一管道(16)的另一端固定连接第三管道(18)其中一端，所述第三管道(18)其中另一端固定连接第四管道(19)的其中一端，所述第四管道(19)上从左到右依次固定设置有进水阀门(7)、水泵(8)、压力测试仪(9)以及刮板开关感受器(5)，所述第四管道(19)的其中另一端与过滤装置(20)的侧面之间固定连接，所述过滤装置(20)的另一侧面固定连接有出水管(3)，所述出水管(3)上固定设置有出水阀门(10)；

所述第二管道(17)的下端与所述进水管(1)的上端之间相连接，所述第二管道(17)的上端与所述过滤装置(20)的底端相连接，所述第二管道(17)上固定连接有第一阀门(15)；

所述第二管道(17)垂直设置；

河道清淤船的底部外侧所述进水管(1)口处均匀固定设置有两个螺旋搅拌器(2)。

2.根据权利要求1所述的一种连续运行的河道清淤船，其特征在于，所述第二管道(17)直径大于位于装置内部所述进水阀门(7)所在的所述第四管道(19)直径。

3.根据权利要求1所述的一种连续运行的河道清淤船，其特征在于，所述出水阀门(10)和所述进水阀门(7)以及所述水泵(8)呈水平分布。

4.根据权利要求1所述的一种连续运行的河道清淤船，其特征在于，所述过滤装置(20)上设置有自动清理刮板(4)以及控制所述自动清理刮板(4)的刮板开关控制装置(12)。

5.根据权利要求1所述的一种连续运行的河道清淤船，其特征在于，所述过滤装置(20)底部设置有抽拉式开关(13)。

6.根据权利要求1所述的一种连续运行的河道清淤船，其特征在于，所述过滤装置(20)的下端外侧固定有淤泥槽(6)，所述淤泥槽(6)底端内侧设置有重力感受器(11)，所述淤泥槽(6)位于所述过滤装置(20)正下方呈垂直分布。

7.根据权利要求1所述的一种连续运行的河道清淤船，其特征在于，所述过滤装置(20)内搭载孔隙为25μm的膜装置。