CN116356910A - 一种耙吸挖泥船舱内泥浆过滤排水方法及其实施装置 - Google Patents

Abstract

一种疏浚技术领域的耙吸挖泥船舱内泥浆过滤排水方法及其实施装置，通过在耙吸挖泥船舱内加装过滤排水装置，运用过滤分离技术实现舱内泥浆的分离，将分离出来水体通过管道排出泥舱。实施装置包括直筒型过滤排水装置、板框型过滤排水装置两种结构型式。直筒型过滤排水装置和板框型过滤排水装置的结构均包括内层骨架层、中间过滤层、外层防护层。本发明通过过滤分离技术将舱内泥浆进行分离，并将过滤后的水体排出舱外，从而提高耙吸挖泥船有效装载量和装舱作业效率。

Description

一种耙吸挖泥船舱内泥浆过滤排水方法及其实施装置

技术领域

本发明涉及的是一种疏浚技术领域的泥浆过滤排水方法，特别是一种带有中间过滤层的耙吸挖泥船舱内泥浆过滤排水方法及其实施装置。

背景技术

耙吸挖泥船是一种可在江河、湖泊与海洋中自行挖掘泥沙与装卸的船舶。耙吸挖泥船的一个施工周期包括航行到施工区、进行泥沙挖掘装舱、以及航行到抛泥区卸泥三个不同作业过程。施工区到抛泥区之间往返距往往离较长，为提高经济效率，节约成本，耙吸挖泥船在施工中通常会采用装舱溢流施工工艺,尽可能提高船舶装载量。

泥舱是耙吸挖泥船的重要组成部分，其舱容是衡量挖泥船经济性能的重要指标，泥舱结构详见附图1，包括泥舱底部、泥舱边舱、泥舱围板、泥舱甲板等结构组成。现有耙吸挖泥船装舱溢流工艺采用的是一种以重力为驱动力的固液沉降分离技术，在重力作用下，进舱泥浆中固体颗粒沉降淤积在泥舱底部，而上层低浓度浆体则通过溢流筒或溢流堰排出泥舱，从而提升船舶装载量，提高整体施工效率。土质特性、舱内流场、固体颗粒分布是影响装舱-溢流效果的决定性因素。中粗砂及砾石类粗颗粒土质因其易于沉降，装舱溢流效果明显；而粉砂、粉土等细颗粒土质较难沉淀，装舱溢流效果并不理想。

过滤分离是利用过滤介质进行固液混合物分离的一种固液分离的技术，可用于耙吸挖泥船装舱作业过程，通过过滤材料实现舱内泥浆的分离排放，实现泥舱有效装载量的提升。在疏浚行业中迄今为止未见装舱溢流工艺中釆用过滤分离技术的相关研究与应用。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种耙吸挖泥船舱内泥浆过滤排水方法及其实施装置，通过过滤分流技术增加舱内固体颗粒含量，提高耙吸挖泥船装载量，从而提升装舱作业效率。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供一种耙吸挖泥船舱内泥浆过滤排水方法，所述方法为在耙吸挖泥船舱内加装过滤排水装置，运用过滤分离技术实现舱内泥浆的分离，并将分离出来水体通过管道排出泥舱。

本发明提供一种实施耙吸挖泥船舱内泥浆过滤排水方法的装置，包括直筒型过滤排水装置、板框型过滤排水装置；直筒型过滤排水装置安装在泥舱中部，板框型过滤排水装置安装在泥舱两侧；直筒型过滤排水装置和板框型过滤排水装置的结构均包括内层骨架层、中间过滤层、外层防护层；内层骨架层，用来支撑整个管路结构，并对滤液进行收集；中间过滤层，布置在内层骨架层和外层防护层之间，用于对舱内泥浆进行固液分离；外层防护层，用于中间过滤层，防止混杂在进舱泥浆中一些石块和建筑垃圾对中间过滤层造成损伤、破坏。

进一步地，本发明的实施装置还包括冲水器，冲水器布置在中间过滤层、外层防护层之间，用于对中间过滤层进行冲洗。

进一步地，在本发明的实施装置中，中间过滤层为土工合成材料。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果为：

第一，本发明中的过滤排水装置可以对舱内泥浆进行分离，分离出水体通过管道排出舱外，从而增加舱内泥浆浓度，提高船舶装载量。

第二，本发明可联合装舱-溢流施工工艺，通过平缓舱内流场、减少溢流装置排量等方式，缩短装舱-溢流施工时间,更好保护施工区域周边生态环境。

第三，本发明泥浆过滤排水技术在对细颗粒土质进行施工时能提高装舱浓度10％以上。

第四，本发明可用于细颗粒土质等不宜采用装舱-溢流施工工艺的装舱作业，通过过滤分离技术，实现舱内泥浆的分离以及过滤水体的排放，提升船舶装载量和装舱作业效率；通过选用合适的过滤介质材料，控制排出浆体细颗粒土质的粒径及含量，能更好保护施工区域周边生态环境。

附图说明

图1是本发明实施例提供的现有技术中耙吸挖泥船泥舱示意图；

图2是本发明实施例中提供的耙吸挖泥船舱内泥浆过滤排水装置的结构示意图；

图3是本发明实施例中提供的直筒型过滤排水装置的结构示意图；

图4是本发明实施例中提供的直筒型过滤排水装置中防护格栅的结构示意图；

图5是本发明实施例中提供的直筒型过滤排水装置中潜水泵和冲水器的布置示意图；

图6是本发明实施例中提供的板框型过滤排水装置结构示意图；

图7是本发明实施例中提供的板框型过滤排水装置中土工滤布的结构示意图；

图8是本发明实施例中提供的板框型过滤排水装置中防护格栅和冲水器的布置示意图；

图9是本发明实施例中提供的板框型过滤排水装置中防护格栅的结构示意图；

图10是本发明实施例的工作流程图；

图中标号：1、直筒型过滤排水装置，101、底座，102、圆柱管，103、圆孔，104、直筒型用土工合成材料，105、直筒型用防护格栅，106、卡箍，107、潜水泵，108、第一排液管，109、第一冲水器，2、板框型过滤排水装置，201、第二排液管，202、集水槽，203、板框，204、板框型用土工合成材料，205、第二冲水器，206、板框型用防护格栅。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

本发明的实施装置如图2至9所示，本发明包括直筒型过滤排水装置1、板框型过滤排水装置2；

直筒型过滤排水装置1包括底座101、圆柱管102、圆孔103、直筒型用土工合成材料104、直筒型用防护格栅105、卡箍106、潜水泵107、第一排液管108、第一冲水器109。圆柱管102可以看作是内层骨架层，直筒型用土工合成材料104可以看作是中间过滤层，直筒型用防护格栅105可以看作是外层防护层。底座101固定在泥舱的箱型龙骨(三角舱)上；圆柱管102的底端端与底座101连接，顶端与架空横梁连接；圆孔103布置在圆柱管102上。直筒型用土工合成材料104包覆在圆柱管102表面，所有的圆孔103均被直筒型用土工合成材料104包裹住；直筒型用土工合成材料104的上下两端用卡箍106固定在圆柱管102上。直筒型用防护格栅105固定安装在底座101上；直筒型用防护格栅105位于圆柱管102和直筒型用土工合成材料104的外侧，用于保护圆柱管102和直筒型用土工合成材料104，防止混杂在进舱泥浆中一些石块和建筑垃圾对圆柱管102和直筒型用土工合成材料104造成损伤、破坏。潜水泵107布置在圆柱管102的底部，潜水泵107的出液口与第一排液管108的底部进液口相连接，第一排液管108的顶部通向船舱外。第一冲水器109布置在直筒型用土工合成材料104、直筒型用防护格栅105之间。

板框型过滤排水装置2包括第二排液管201、集水槽202、板框203、板框型用土工合成材料204、第二冲水器205、板框型用防护格栅206，集水槽202可以看作是内层骨架层，板框型用土工合成材料204可以看作是中间过滤层，板框型用防护格栅206可以看作是外层防护层。集水槽202为密封型箱体结构，固定安装在泥舱两侧舱壁上；集水槽202的背面(朝向船外)带有开孔，开孔处与第二排液管201的前端相连接；集水槽202的正面(朝向船内)的与板框203相连接。板框型用土工合成材料204包覆在板框203上。板框型用防护格栅206固定在板框203上并位于板框型用土工合成材料204的前端，板框型用防护格栅206用于保护板框型用土工合成材料204，防止混杂在进舱泥浆中一些石块和建筑垃圾对板框型用土工合成材料204造成损伤、破坏。第二排液管201的尾端通向船舱外。

具体的实施过程如图10所示，在直筒型过滤排水装置1中，通过潜水泵107和第一排液管108将过滤液抽出并排放至舱外；施工结束后，通过第一冲水器109对直筒型过滤排水装置进行清洗。在板框型过滤排水装置2中，舱内泥浆经过滤分离后，过滤分离后的液体进入集水槽202汇总，并通过第二排液管201直接排出舱外；施工结束后，通过第二冲水器205对板框型过滤排水装置进行清洗。

本发明中过滤介质选用土工合成材料，具有良好的过滤特性，使泥浆中水流通过，同时有效地截流土体颗粒，是理想的过滤介质，其过滤能力与土工合成材料的孔径有关。土工合成材料应满足强度、保土、透水的功能需求，并可根据疏浚土质粒径级配及排放要求，选择合适的规格型号。在土工合成材料外围布置防护格栅，保护土工合成材料不受损伤。

在过滤排水装置中，过滤水体通过直筒型用土工合成材料104或板框型用土工合成材料204的速度V可根据下列公式计算得到，其中V是过滤速度，K是过滤系数，ΔP是直筒型用土工合成材料104或板框型用土工合成材料204的内外的压力差，d是直筒型用土工滤布104或板框型用土工合成材料204的厚度。

以上对本发明的具体操作方式进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定操作方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种耙吸挖泥船舱内泥浆过滤排水方法，其特征在于，所述方法为在耙吸挖泥船舱内加装过滤排水装置，运用过滤分离技术实现舱内泥浆的分离，并将分离出来的水通过管道排出泥舱。

2.根据权利要求书1所述耙吸挖泥船舱内泥浆过滤排水方法的装置，其特征在于，包括直筒型过滤排水装置、板框型过滤排水装置。

3.根据权利要求书2所述的耙吸挖泥船舱内泥浆过滤排水方法的实施装置，其特征在于所述直筒型过滤排水装置和板框型过滤排水装置根据舱内结构可分别采用或合并采用。

4.根据权利要求书2所述的耙吸挖泥船舱内泥浆过滤排水方法的实施装置，其特征在于所述直筒型过滤排水装置或板框型过滤排水装置的结构均包括内层骨架层、中间过滤层、外层防护层。

5.根据权利要求书4所述的耙吸挖泥船舱内泥浆过滤排水方法的实施装置，其特征在于所述内层骨架层用来支撑整个管路结构，并对过滤水体进行收集。

6.根据权利要求书4所述的耙吸挖泥船舱内泥浆过滤排水方法的实施装置，其特征在于所述中间过滤层布置在内层骨架层和外层防护层之间，用于对舱内泥浆进行固液分离，过滤层一般采用过滤性能较好的土工合成材料制作。

7.根据权利要求书4所述的耙吸挖泥船舱内泥浆过滤排水方法的实施装置，其特征在于所述外层防护层，用于保护中间过滤层，防止混杂在进舱泥浆中一些石块和建筑垃圾对中间过滤层造成损伤、破坏。

8.根据权利要求书2所述的耙吸挖泥船舱内泥浆过滤排水方法的实施装置，其特征在于所述潜水泵布置在与过滤排水装置的内层骨架相连，用于将过滤水体排放至指定区域。

9.根据权利要求书4所述的耙吸挖泥船舱内泥浆过滤排水方法的实施装置，其特征在于还包括冲水器，用于对中间过滤层进行冲洗。

10.根据权利要求书9所述的耙吸挖泥船舱内泥浆过滤排水方法的实施装置，其特征在于所述土工合成材料可定期清洗与更换。

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