CN116494347A - 一种基于3d打印的淤泥资源化利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于3D打印的淤泥资源化利用系统，它包括：船体；取泥系统，所述取泥系统包括转动安装在船体下方的刮泥轮、圆周设置在所述刮泥轮外周面上的刮泥叶片以及一端靠近所述刮泥叶片，且另一端延伸至船体上方的取泥输送带，所述刮泥叶片刮取的淤泥由取泥输送带输送至船体上；筛分系统，所述筛分系统设置在取泥系统一侧，本发明通过刮泥叶片刮取河湖内的淤泥，并且由取泥输送带和取泥板将淤泥输送至船体上，经过筛分系统的两次筛分过滤，去除掉淤泥中的大、中块石子，方便后续小块石子的磨粉；在第一压带和第二压带的作用下，对淤泥进行去水处理，最后经混合系统将其他原料混合之后由打印系统完成3d生态鱼巢砖的打印。

Description

一种基于3D打印的淤泥资源化利用系统

技术领域

本发明属于河湖治理与保护技术领域，具体涉及一种基于3D打印的淤泥资源化利用系统。

背景技术

我国河湖众多，随着降雨引起的水土流失和工业化、城镇化进程的快速推进等原因，正在发生且不可避免地产生河湖淤泥淤积现象，对河湖蓄水库容、航道通行、生态功能等产生不利影响，长期淤泥淤积会加速河湖的富营养化程度。作为幸福河湖治理的重要部分，对河湖底泥实行定期疏浚，太湖仅宜兴市2019年实施的生态清淤工程,总投资 2 亿元,清淤面积 16 平方公里,清淤土方 320 万立方米；洪泽湖、固城湖、农村中小河道等正在实施生态清淤，会产生数量较大的淤泥。疏浚淤泥传统粗放的处理方法，如堆场填埋，不仅占用大量的土地资源，若处置不当还将污染地下水和空气，引发二次污染，迫切需要寻找资源化、无害化的处理方法。

生态鱼巢砖是一种新型的河道护岸构件，砖体内部有连贯的空腔与河流相通，砖体用于河道护岸。鱼巢砖的内腔结构为鱼类等水生生物和两栖动物提供了较大的繁衍生息空间，有利于它们躲避天敌，降低洪水季节水流、砂石等对它们的危害，对生物多样性的保护起到了重要作用。然而在旧式几代鱼巢砖的研发中，多以浆砌块石或现浇砼的形式生产，需要提前制造模具再进行浇筑，不仅耗费大量的人工成本，且施工复杂、周期长、经济效益低；另外鱼巢砖单体之间需要进行接嵌链接才能入河使用，极大程度上增加了施工难度。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术中河湖淤泥清理存在的污染环境以及处理效率低的缺陷，以河湖疏浚淤泥作为细骨料采用3D打印技术制备生态型混凝土鱼巢砖，提供一种集自动化、智能化、数字化于一体的淤泥利用系统，解决河湖疏浚淤泥资源化利用的难题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

船体；

取泥系统，所述取泥系统包括转动安装在船体下方的刮泥轮、圆周设置在所述刮泥轮外周面上的刮泥叶片以及一端靠近所述刮泥叶片，且另一端延伸至船体上方的取泥输送带，所述刮泥叶片刮取的淤泥由取泥输送带输送至船体上；

筛分系统，所述筛分系统设置在取泥系统一侧，所述筛分系统包括设置在船体上方的一级输送带和二级输送带、转动设置在所述一级输送带和二级输送带之间的挡料轮、圆周设置在所述挡料轮外周面的挡料叶片、设置在所述二级输送带下方的初级淤泥箱以及与所述初级淤泥箱相连的磨粉机；

所述一级输送带用于承接取泥输送带上的淤泥；所述一级输送带位于二级输送带的上方，且两者的输送方向相反；所述挡料叶片在转动时会拨动一级输送带，所述挡料叶片在转动时与二级输送带留有间隙，用于对二级输送带上的淤泥进行初步过滤；

滤水系统，所述滤水系统包括转动设置的第一压带和第二压带，所述第二压带位于第一压带的上方，且第二压带靠近第一压带的一端高度可调；

经磨粉机绞碎后的淤泥通过管道输送至第一压带上；

混合系统，所述混合系统包括多组添料箱以及与多组所述添料箱相连的混合箱，所述添料箱用于盛放淤泥以及胶凝材料等；

打印系统，所述打印系统包括与混合箱相连的3D打印机。

优化地，所述取泥系统还包括转动安装在船体下方的疏浚轮、圆周设置在所述疏浚轮外周面上的疏浚叶片、固定在所述船体下方的铲泥板、设置在所述铲泥板靠近刮泥轮一侧的铲泥弧以及间隔设置在所述取泥输送带外周面上的取泥板，所述刮泥叶片刮取的淤泥通过铲泥弧输送至取泥板上。

优化地，所述筛分系统还包括固定在船体上方的固定板、枢轴连接在所述固定板上的落料板、转动安装在所述落料板下方的拨料轮以及圆周设置在所述拨料轮外周面上的拨料叶片；

所述取泥输送带输送的淤泥通过落料板落在一级输送带上，所述拨料叶片在转动时会拨动落料板，所述拨料叶片在转动时会将一级输送带上的淤泥导至二级输送带上。

优化地，所述筛分系统还包括倾斜设置在船体上方且可振动的筛板、阵列开设在所述筛板上的筛孔、设置在所述筛板底部的碎石收集箱、连接初级淤泥箱和磨粉机的中转管、设置在所述磨粉机底部的中转箱以及与所述中转箱相连的喷射管，所述喷射管的另一端朝向第一压带；

经筛板筛分后的淤泥落至初级淤泥箱内。

优化地，所述滤水系统还包括滤水底板、间隔固定在所述滤水底板顶部的丝杆座、转动安装在所述丝杆座上的丝杆、设置在所述丝杆上的滑座、枢轴连接在丝杆座上的外联板、两端分别与外联板枢轴连接的调节板、一端与滑座枢轴连接且另一端与调节板枢轴连接的内联板以及转动安装在调节板上的滚轮，所述第二压带绕设在滚轮上。

优化地，所述混合系统还包括设置在第一压带下方的二级淤泥箱、连接二级淤泥箱和添料箱的添料管、设置在所述添料箱底部的缓冲件、设置在所述缓冲件底部的重力传感器以及转动设置在所述混合箱内的搅拌叶片。

优化地，所述拨料叶片包括与拨料轮相连的拨料部和第一侧边部以及连接所述拨料部和第一侧边部的第一弧形部，当所述拨料轮转动时，拨料部拨动落料板的同时，会将一级输送带上的淤泥导至二级输送带上。

优化地，所述挡料叶片包括与挡料轮相连的第二侧边部和挡料部以及连接所述第二侧边部和挡料部的第二弧形部，当所述挡料轮转动时，第二弧形部拨动一级输送带的同时，所述挡料部用于对二级输送带上的淤泥进行初步过滤。

优化地，所述筛分系统还包括固定在筛板外侧的振动器，所述筛板的振动方向与筛板的倾斜方向在同一平面内。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明基于3D打印的淤泥资源化利用系统智能一体化程度高，通过刮泥叶片刮取河湖内的淤泥，并且由取泥输送带和取泥板将淤泥输送至船体上，经过筛分系统的两次筛分过滤，去除掉淤泥中的大、中块石子，方便后续小块石子的磨粉；在第一压带和第二压带的作用下，对淤泥进行去水处理，避免淤泥流动性太高而导致鱼巢砖无法成型；最后经混合系统将其他原料混合之后由打印系统完成鱼巢砖的打印，整个过程自动化，对河湖内的淤泥进行有效去除的同时，还对淤泥进行合理利用，将打印出的不同颜色、不同形状的鱼巢砖用于河湖生态护坡，既可加固堤防，保证人民生命财产安全，同时也为河湖内的水生动植物提供优质生存环境，修复水生态；

进一步地，疏浚轮与疏浚叶片的设置，可以事先疏浚河湖中的水草、渔网等，避免水草或者渔网被输送至后续系统中，影响打印系统的正常运行；

进一步地，通过设置刮泥叶片和铲泥弧，既可以对河湖内的淤泥进行充分的刮取，还可以对刮后的河床地面进行压实，避免破坏河湖内原有的生态；

进一步地，拨料轮和挡料轮的设置，也避免了淤泥粘结的情况发生，筛板的平面振动，避免中块石子在惯性的作用下透过筛孔而落在初级淤泥箱的情况发生；

进一步地，通过丝杆对第二压带进行调节，调节更加方便，精度更容易控制，丝杆每转动一个螺牙的距离，第二压带的位置便会随之发生相应的变化，调节过程更准确，而且还可以满足不同长度第二压带的绕设需求，实现对第二压带的张紧工作。

本发明的优点：

1、采用河湖疏浚淤泥作为细骨料生产的生态鱼巢砖是一种新型的河湖护岸构件，砖体内部有连贯的空腔，与河流相通，砖体用于河湖护岸，增强岸坡稳定性，保障防洪安全。鱼巢砖的内腔结构为鱼类等水生生物和两栖动物提供了较大的繁衍生息空间，可修复水生态、提升水环境。

2、3D打印生态混凝土鱼巢砖依据河湖环境自由设计构建形状，在不需要拼接和占用陆地的情况下便可实现大宗混凝土连续性一体化生产，使护岸连接更加多样性，适应不同河湖地形。

3、提供一种集自动化、智能化、数字化于一体的淤泥利用系统，利用协同胶凝强化和颗粒紧密堆积技术，解决河湖疏浚淤泥资源化利用的难题。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明左侧的结构示意图；

图3为本发明右侧的结构示意图；

图4为本发明图1中A处的放大图；

图5为本发明图1中B处的放大图；

图6为本发明图1中C处的放大图；

图7为本发明图1中D处的放大图；

图8为本发明图1中E处的放大图；

图9为本发明滤水系统的结构示意图；

图10为本发明滤水系统的的主视图；

附图标记说明：

1、船体；

2、取泥系统；201、第一型材；202、第二型材；203、疏浚轮；204、疏浚叶片；205、刮泥轮；206、刮泥叶片；207、铲泥板；208、铲泥弧；209、取泥输送带；210、取泥板；

3、筛分系统；301、固定板；302、落料板；303、一级输送带；304、二级输送带；305、拨料轮；306、拨料叶片；3061、拨料部；3062、第一侧边部；3063、第一弧形部；307、挡料轮；308、挡料叶片；3081、第二侧边部；3082、挡料部；3083、第二弧形部；309、筛板；310、筛孔；311、振动器；312、初级淤泥箱；313、碎石收集箱；314、中转管；315、磨粉机；316、中转箱；317、喷射管；

4、滤水系统；401、第一压带；402、第二压带；403、滤水底板；404、丝杆座；405、丝杆；406、滑座；407、外联板；408、内联板；409、调节板；

5、混合系统；501、二级淤泥箱；502、添料管；503、添料箱；504、缓冲件；505、重力传感器；506、电子阀；507、混合箱；508、搅拌叶片；

6、打印系统；601、料管；602、3D打印机。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。

如图1-3所示，为本发明基于3D打印的淤泥资源化利用系统的结构示意图，它通常用于河湖治理与保护中，用于将河湖底部沉积的淤泥疏浚至船上，然后对淤泥进行过滤输送，然后在其中混合胶凝材料（如水泥、矿粉）等，最后将混合后的物料灌入工业3D打印机中，打印出生态型混凝土鱼巢砖，待鱼巢砖定型之后，重新用于河湖生态护岸，可以提升岸坡的稳定性，同时也为水生动植物提供优质生存环境。本发明基于3D打印的淤泥资源化利用系统包括船体1、取泥系统2、筛分系统3、滤水系统4、混合系统5和打印系统6。

船体1为普通常见的疏浚船，取泥系统2用于将河湖内的淤泥取至船体1上；筛分系统3用于对疏浚的淤泥进行过滤筛分处理，因为河湖内的淤泥中含有岩石或者小石子等，如果不经筛分过滤直接用在工业3D打印机中，会堵塞打印机的出料孔，而且也会损坏3D打印机的内部结构；滤水系统4用于对筛分后的淤泥进行部分去水处理，因为淤泥中的水含量太多，淤泥流动性太高，打印出的生态型混凝土鱼巢砖在凝固前容易发生变形；混合系统5用于为淤泥中添加胶凝材料、外加剂以及其他物质，以提高淤泥的性能，而后由打印系统6完成生态型混凝土鱼巢砖的打印。所有的系统均设置在船体1上，在船上便可以实现所有的工序，集成度高，不需要在河湖岸边进行相应的后续操作，节省占地面积，提高工作效率。

取泥系统2用于将河湖底层的淤泥输送至船体1上，如图2、4所示，取泥系统2包括第一型材201、第二型材202、疏浚轮203、疏浚叶片204、刮泥轮205、刮泥叶片206、铲泥板207、铲泥弧208、取泥输送带209和取泥板210。第一型材201通过螺丝紧固的方式竖直固定在船体1的底部，且延伸至河湖内。疏浚轮203转动安装在第一型材201的底部，疏浚轮203在电机的带动下转动。

疏浚叶片204圆周设置在疏浚轮203的外周面上，且随着疏浚轮203的转动而同步转动，疏浚叶片204呈“L”形，“L”形的疏浚叶片204的直角远离疏浚轮203，疏浚轮203带动疏浚叶片204转动时，由疏浚叶片204将河湖内的水草、渔网等卷起，避免水草或者渔网等被输送至后续系统中，影响打印系统6的正常运行。“L”形的疏浚叶片204卷起水草、渔网之后，水草缠绕在疏浚轮203上，不易从疏浚叶片204上脱落（“L”形疏浚叶片204远离疏浚轮203的一侧起到挡板的作用，避免卷起的水草散落）。

第二型材202通过常规紧固件（如螺栓等）紧固的方式固定在船体1的底部，刮泥轮205转动安装在第二型材202的底部，刮泥轮205在电机的带动下实现转动（也可以在船体1上设置柴油发动机，利用皮带分别连接前述的疏浚轮203、刮泥轮205，从而带动疏浚轮203、刮泥轮205的转动，这样可以取代前述的电机驱动）。刮泥叶片206圆周设置在刮泥轮205的外周面上，通过转动的刮泥叶片206，来刮取河湖底部沉积的淤泥。刮泥叶片206远离刮泥轮205的一侧呈弧形，刮泥叶片206主要通过前端的弧形结构实现对淤泥的刮取，弧形结构的设置可以提高单次的刮取量，同时刮取后的淤泥暂存在弧形结构内，不易从刮泥叶片206上脱落。

铲泥板207通过不锈钢材固定在船体1的下方，且位于刮泥轮205的一侧，铲泥板207靠近刮泥轮205的一侧设置有铲泥弧208，刮泥叶片206前端的弧形结构刮取淤泥之后，送抛至铲泥板207上（铲泥弧208可以避免淤泥从铲泥板207上掉落而能够起到累计淤泥的作用）。另外，铲泥板207随着船体同步向前移动时，也能承接部分松散的淤泥。

取泥输送带209一端伸入河湖内，靠近刮泥轮205且与铲泥板207相配合而互不干涉（如在铲泥板207上开设与取泥输送带209相配合的避让槽），另一端延伸至船体1上，用于输送刮取的淤泥。取泥板210间隔设置在取泥输送带209的外周面上，用于保证取泥输送带209转动时将淤泥向下游输送；另外，铲泥板207也可以独立工作，适时铲取河底的淤泥，从而提高淤泥取用效率。取泥输送带209的转速小于刮泥轮205的转速，这样有利于保证取泥输送带209的输泥效率。

如图2所示，筛分系统3设置在船体1上，且位于取泥系统2的末端，取泥系统2所取的淤泥需要经过筛分系统进行筛分过滤，过滤掉淤泥中含有的小岩石、小石子等，避免损坏工业3D打印机（淤泥中含有的碎石根据粒径可大致分为三类：大块石子、中块石子以及小块石子）。筛分系统3包括固定板301、落料板302、一级输送带303、二级输送带304、拨料轮305、拨料叶片306、挡料轮307、挡料叶片308、筛板309、筛孔310、振动器311、初级淤泥箱312、碎石收集箱313、中转管314、磨粉机315、中转箱316和喷射管317。

固定板301通过支撑架倾斜固定在船体1上，落料板302枢轴连接在固定板301上，且搭在固定板301上，取泥输送带209输送的淤泥落在倾斜设置的落料板302上，而后在落料板302的末端继续完成输送。一级输送带303和二级输送带304转动设置在船体1上方，且一级输送带303位于二级输送带304的上方。一级输送带303靠近落料板302的底部，落料板302上的淤泥落在一级输送带303上，而后传输至二级输送带304上，一级输送带303与二级输送带304的输送方向相反。

拨料轮305转动安装在落料板302的下方，拨料叶片306圆周设置在拨料轮305的外周面上，且随着拨料轮305的转动而同步转动。如图5所示，为拨料轮305与拨料叶片306的结构示意图。拨料叶片306包括拨料部3061、第一侧边部3062和第一弧形部3063。落料板302上的淤泥落在一级输送带303上，在一级输送带303的作用下初步输送。

淤泥脱离一级输送带303后，由于惯性可能无法完全落在下方的二级输送带304上，此时由拨料轮305带动拨料叶片306转动，由于拨料轮305为逆时针转动，淤泥脱离一级输送带303后，会有少许淤泥短暂落在拨料轮305的拨料部3061上，转动的拨料叶片306将拨料部3061上的淤泥拨回二级输送带304上，避免淤泥散落在船体1上造成淤泥的浪费。

拨料轮305带动拨料叶片306转动时，拨料部3061的前端会周期性地碰撞落料板302，由于落料板302枢轴连接在固定板301上，因此落料板302会发生周期性地小幅度摆动，在拨料叶片306的小幅度碰撞下，可以避免淤泥粘结在落料板302上而无法掉落的情形，因为河湖内的淤泥粘结性较大，粘结在落料板302上后，会影响到后续淤泥的正常输送，而且还需要操作工定期清理粘结在落料板302上的淤泥，浪费成本。第一侧边部3062和第一弧形部3063的设置可以增大拨料叶片306的宽度，以提高拨料叶片306的结构强度。

如图6所示，挡料轮307转动设置在一级输送带303和二级输送带304之间，挡料叶片308圆周设置在挡料轮307的外周面上，对二级输送带304上的淤泥进行过滤的同时，还可以避免淤泥粘结在一级输送带303上。挡料叶片308包括第二侧边部3081、挡料部3082和第二弧形部3083，第二侧边部3081和挡料部3082连接在挡料轮307上，第二弧形部3083连接在第二侧边部3081和挡料部3082的外侧。

挡料轮307为顺时针转动，挡料轮307带动挡料叶片308转动时，第二弧形部3083会周期性地碰撞一级输送带303，在第二弧形部3083的碰撞作用下，可以避免淤泥粘结在一级输送带303上，而且设置第二弧形部3083，在与一级输送带303碰撞时，可以避免划伤一级输送带303的表面。与此同时，转动的挡料叶片308的最底部与二级输送带304留有一定的间隙，以过滤掉淤泥中的大块石子。挡料叶片308转动时，挡料部3082会阻挡淤泥中的大块石子，从而将大块石子从二级输送带304上拨下，淤泥中的中块石子和小块石子则可以正常通过，通过设置挡料叶片308，来对淤泥进行初步过滤。

如图7所示，筛板309倾斜地设置在船体1上，且位于二级输送带304输送方向的末端，筛孔310阵列开设在筛板309上。经过初步过滤后的淤泥由二级输送带304落在筛板309上，在筛孔310的作用下，对淤泥进行二次过滤，将淤泥中含有的中块石子过滤掉，小块石子和淤泥则透过筛孔310落在下方的初级淤泥箱312中，淤泥中含有的中块石子则落在碎石收集箱313中（淤泥中含有的小块石子还需要在后续工艺中进行绞碎处理）。

振动器311安装在筛板309的外侧，用于带动筛板309振动，避免中块石子卡在筛孔310内，而影响二次过滤的效率。如图7所示，筛板309倾斜设置，振动器311带动筛板309在筛板309所处的平面内振动（在本实施例中，筛板309不能做竖直方向的振动，因为竖直方向的振动，会导致淤泥中的中块石子在惯性的作用下透过筛孔310而落在初级淤泥箱312中）。

中转管314一端与初级淤泥箱312相连，另一端与磨粉机315相连，初级淤泥箱312内设置有淤泥输送泵，将初级淤泥箱312中的淤泥以及小块石子输送至磨粉机315中，由磨粉机315将淤泥中的小块石子进行绞碎磨粉处理（由于前序操作已经将淤泥中的大块石子和中块石子进行了过滤，因此可以直接对小块石子进行绞碎磨粉处理）。中转箱316设置在磨粉机315的下方，经过磨粉机315磨碎后的石粉以及淤泥落在中转箱316中。喷射管317与中转箱316相连，且中转箱316内设置有淤泥输送泵，用于将纯淤泥抽至滤水系统4。

如图3、9、10所示，为滤水系统4的结构示意图，滤水系统4用于对筛分后的淤泥进行部分去水处理（即部分脱水处理），因为淤泥中的水含量太多，淤泥流动性太高，打印出的生态型混凝土鱼巢砖在凝固前容易发生变形，通常还需要按比例向其中加入一定量的胶凝材料。滤水系统4包括第一压带401、第二压带402、滤水底板403、丝杆座404、丝杆405、滑座406、外联板407、内联板408和调节板409。

第一压带401和第二压带402转动设置在船体1的上方，且第二压带402倾斜设置在第一压带401上，喷射管317的另一端朝向第一压带401，在第一压带401和第二压带402的作用下，对淤泥进行适量去水处理。滤水底板403通过支撑架固定在船体1的顶部，丝杆座404间隔固定在滤水底板403的顶部。丝杆405转动安装在丝杆座404上，滑座406安装在丝杆405上，因此通过转动丝杆405，滑座406会在滤水底板403的上方移动（丝杆座404、丝杆405和滑座406组成常见的滚珠丝杆的结构）。

外联板407有两组，分别枢轴连接在丝杆座404的顶部。调节板409的两侧分别与外联板407远离丝杆座404的一侧通过枢轴连接。内联板408一端枢轴连接在滑座406上，另一端枢轴连接在调节板409上，通过转动丝杆405，会带动调节板409运动。滚轮转动安装在调节板409的一侧，第二压带402绕在滚轮上，待去水的淤泥在第一压带401上向前输送，淤泥经过第二压带402底部时，由第二压带402和第一压带401对淤泥进行挤压，以去除淤泥中的适量水分（如图3所示，第二压带402倾斜设置在第一压带401上，此时第二压带402的下端与第一压带401之间的间距最小（定义为线面式缝隙），淤泥通过该缝隙时，挤压效果更好，如果第一压带401和第二压带402设置成相互平行，则两者之间的缝隙属于面面式，此时淤泥通过时，由于第一压带401和第二压带402的中间部位缺乏足够的压力，会导致淤泥挤压效果不好，后续打印鱼巢砖时不易定形）。

如果压合水分过量，操作工可以转动丝杆405，来改变滚轮与滤水底板403之间的距离，进而改变第二压带402与第一压带401之间的高度差，最终实现不同水分的淤泥挤压需求。在此过程中，滚轮位置的变化，还可以满足不同长度第二压带402的绕设需求，实现对第二压带402的张紧工作。第二压带402位置的变化通过丝杆405进行调节，调节更加方便，精度更容易控制，丝杆405每转动一个螺牙的距离，第二压带402的位置便会随之发生相应的变化，调节过程更准确（通过丝杆405的调节，可以使得淤泥的含水率为30~60%，在本实施例中，优选为50%）。

如图3、8所示，为混合系统5的结构示意图，混合系统5用于对淤泥与胶凝材料（如水泥的混合物）进行混合，混合系统5包括二级淤泥箱501、添料管502、添料箱503、缓冲件504、重力传感器505、电子阀506、混合箱507和搅拌叶片508。二级淤泥箱501设置在第一压带401的下方，用于收集去水处理之后的淤泥。添料管502一端与二级淤泥箱501相连，另一端与添料箱503相连（二级淤泥箱501内设置有淤泥输送泵，用于将二级淤泥箱501内的淤泥泵送至添料箱503中）。添料管502与添料箱503不接触，避免影响后续重力传感器505的示数。

添料箱503的底部设置有缓冲件504，如橡胶垫，避免向添料箱503内添加原料时，损坏底部的重力传感器505，通过设置重力传感器505，来确保每组添料箱503中各原料的比例（淤泥、胶凝材料、外加剂等含量，在实际施工时，可以根据实际要加的原料的数量而增减添料箱503的数量）。

电子阀506设置在添料箱503顶部和底部的管道上，对各管道进行通闭处理。混合箱507设置在各组添料箱503的底部，各组原料通过管道加入混合箱507内，并由混合箱507内的搅拌叶片508进行充分的混合。

打印系统6设置在船体1上，且位于混合系统5的一侧，料管601一端与混合箱507相连，另一端与3D打印机602相连，混合箱507内混合后的原料灌入3D打印机602中，在3D打印机602的作用下，打印出生态型混凝土鱼巢砖，待鱼巢砖定型之后，重新用于河湖生态护岸，在提升岸坡稳定性的同时，也为河内的水生动植物提供优质生存环境，修复水生态，提升水环境（3D打印机602选用市售的工业3D打印机即可）。船体1底部还可以安装有声呐探测仪，船体1正常行驶疏浚淤泥的过程中，由声呐探测仪快速扫描河床地形，通过声呐成像系统将水下地形呈现出来，3D打印机602根据成像地形打印出与之相配合的生态型鱼巢砖，使护岸连接更加多样性，以此来适应不同的河湖地形，从而集自动化、智能化与数字化于一体。

在本实施例中，为了保证鱼巢砖材料的强度，通常按以下比例进行混合:淤泥与胶凝材料的质量比为100:75（即4:3），使得最终的水灰比为0.4；此时胶凝材料为水泥和矿粉的混合物，其质量比为1:1，其中水泥为标号为425的水泥，矿粉的标号为S95；最终打印获得的鱼巢砖材料28天强度可达34MPa（当选择其它比例的水灰比、水泥和矿粉的质量比时，打印获得的鱼巢砖材料28天强度均不足30 MPa；而市售普通鱼巢砖材料28天强度仅为20MPa）。

本发明基于3D打印的淤泥资源化利用系统的工作原理如下所示：

首先由取泥系统2将河湖内的淤泥取至船体1上；

淤泥经过筛分系统3的两次筛分过滤，去除掉淤泥中的大块石子和中块石子，小块石子由磨粉机315磨成粉末之后，随着淤泥喷射至第一压带401上；

由第一压带401和第二压带402对淤泥进行去水处理，然后向其中添加其他原料，最后由打印系统6完成生态型混凝土鱼巢砖的打印，待鱼巢砖定型之后，重新用于河湖生态护岸，在提升岸坡稳定性的同时，也为河内的水生动植物提供优质生存环境，为鱼类等水生生物和两栖动物提供了较大的繁衍生息空间，有利于它们躲避天敌，以及洪水季节水流、砂石等对它们的危害，对生物多样性的保护起到了重要作用。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于3D打印的淤泥资源化利用系统，其特征在于，它包括：

船体（1）；

取泥系统（2），所述取泥系统（2）包括转动安装在船体（1）下方的刮泥轮（205）、圆周设置在所述刮泥轮（205）外周面上的刮泥叶片（206）以及一端靠近所述刮泥叶片（206），且另一端延伸至船体（1）上方的取泥输送带（209），所述刮泥叶片（206）刮取的淤泥由取泥输送带（209）输送至船体（1）上；

筛分系统（3），所述筛分系统（3）设置在取泥系统（2）一侧，所述筛分系统（3）包括设置在船体（1）上方的一级输送带（303）和二级输送带（304）、转动设置在所述一级输送带（303）和二级输送带（304）之间的挡料轮（307）、圆周设置在所述挡料轮（307）外周面的挡料叶片（308）、设置在所述二级输送带（304）下方的初级淤泥箱（312）以及与所述初级淤泥箱（312）相连的磨粉机（315）；

所述一级输送带（303）用于承接取泥输送带（209）上的淤泥；所述一级输送带（303）位于二级输送带（304）的上方，且两者的输送方向相反；所述挡料叶片（308）在转动时会拨动一级输送带（303），所述挡料叶片（308）在转动时与二级输送带（304）留有间隙，用于对二级输送带（304）上的淤泥进行初步过滤；

滤水系统（4），所述滤水系统（4）包括转动设置的第一压带（401）和第二压带（402），所述第二压带（402）位于第一压带（401）的上方，且第二压带（402）靠近第一压带（401）的一端高度可调；

经磨粉机（315）绞碎后的淤泥通过管道输送至第一压带（401）上；

混合系统（5），所述混合系统（5）包括多组添料箱（503）以及与多组所述添料箱（503）相连的混合箱（507）；

打印系统（6），所述打印系统（6）包括与混合箱（507）相连的3D打印机（602）。

2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的淤泥资源化利用系统，其特征在于：所述取泥系统（2）还包括转动安装在船体（1）下方的疏浚轮（203）、圆周设置在所述疏浚轮（203）外周面上的疏浚叶片（204）、固定在所述船体（1）下方的铲泥板（207）、设置在所述铲泥板（207）靠近刮泥轮（205）一侧的铲泥弧（208）以及间隔设置在所述取泥输送带（209）外周面上的取泥板（210），所述刮泥叶片（206）刮取的淤泥通过铲泥弧（208）输送至取泥板（210）上。

3.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的淤泥资源化利用系统，其特征在于：所述筛分系统（3）还包括固定在船体（1）上方的固定板（301）、枢轴连接在所述固定板（301）上的落料板（302）、转动安装在所述落料板（302）下方的拨料轮（305）以及圆周设置在所述拨料轮（305）外周面上的拨料叶片（306）；

所述取泥输送带（209）输送的淤泥通过落料板（302）落在一级输送带（303）上，所述拨料叶片（306）在转动时会拨动落料板（302），所述拨料叶片（306）在转动时会将一级输送带（303）上的淤泥导至二级输送带（304）上。

4.根据权利要求3所述的一种基于3D打印的淤泥资源化利用系统，其特征在于：所述筛分系统（3）还包括倾斜设置在船体（1）上方且可振动的筛板（309）、阵列开设在所述筛板（309）上的筛孔（310）、设置在所述筛板（309）底部的碎石收集箱（313）、连接初级淤泥箱（312）和磨粉机（315）的中转管（314）、设置在所述磨粉机（315）底部的中转箱（316）以及与所述中转箱（316）相连的喷射管（317），所述喷射管（317）的另一端朝向第一压带（401）；

经筛板（309）筛分后的淤泥落至初级淤泥箱（312）内。

5.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的淤泥资源化利用系统，其特征在于：所述滤水系统（4）还包括滤水底板（403）、间隔固定在所述滤水底板（403）顶部的丝杆座（404）、转动安装在所述丝杆座（404）上的丝杆（405）、设置在所述丝杆（405）上的滑座（406）、枢轴连接在丝杆座（404）上的外联板（407）、两端分别与外联板（407）枢轴连接的调节板（409）、一端与滑座（406）枢轴连接且另一端与调节板（409）枢轴连接的内联板（408）以及转动安装在调节板（409）上的滚轮，所述第二压带（402）绕设在滚轮上。

6.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的淤泥资源化利用系统，其特征在于：所述混合系统（5）还包括设置在第一压带（401）下方的二级淤泥箱（501）、连接二级淤泥箱（501）和添料箱（503）的添料管（502）、设置在所述添料箱（503）底部的缓冲件（504）、设置在所述缓冲件（504）底部的重力传感器（505）以及转动设置在所述混合箱（507）内的搅拌叶片（508）。

7.根据权利要求3所述的一种基于3D打印的淤泥资源化利用系统，其特征在于：所述拨料叶片（306）包括与拨料轮（305）相连的拨料部（3061）和第一侧边部（3062）以及连接所述拨料部（3061）和第一侧边部（3062）的第一弧形部（3063），当所述拨料轮（305）转动时，拨料部（3061）拨动落料板（302）的同时，会将一级输送带（303）上的淤泥导至二级输送带（304）上。

8.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的淤泥资源化利用系统，其特征在于：所述挡料叶片（308）包括与挡料轮（307）相连的第二侧边部（3081）和挡料部（3082）以及连接所述第二侧边部（3081）和挡料部（3082）的第二弧形部（3083），当所述挡料轮（307）转动时，第二弧形部（3083）拨动一级输送带（303）的同时，所述挡料部（3082）用于对二级输送带（304）上的淤泥进行初步过滤。

9.根据权利要求4所述的一种基于3D打印的淤泥资源化利用系统，其特征在于：所述筛分系统（3）还包括固定在筛板（309）外侧的振动器（311），所述筛板（309）的振动方向与筛板（309）的倾斜方向在同一平面内。