CN211774021U - 一种黑臭水体清淤系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种黑臭水体清淤系统，包括设置于待清淤水体中的围隔清淤单元、输送冲刷水的冲刷系统，还包括与围隔清淤单元依次连接的砂‑水分离系统和重力排水管。本实用新型提供的黑臭水体清淤系统，清淤针对性强，操作方便，作业空间小，移动灵活，清淤成本低，能较好地应用于中小型河道表层易致黑臭底泥的清淤工程。

Description

一种黑臭水体清淤系统

技术领域

本实用新型涉及黑臭水体处理领域，尤其涉及一种黑臭水体清淤系统。

背景技术

黑臭水体清淤一般是为了清除河道底泥中的污染物，改善河流水环境。

目前，常见的黑臭水体清淤方法包括排干清淤和水下清淤。按照清淤机具装备进行划分，排干清淤又包括直接挖除和水力冲挖；水下清淤包括抓斗式清淤、泵吸式清淤、绞吸式清淤和斗轮式清淤。

排干清淤工程量大，通常只能在非汛期进行施工，工期受到一定限制，而且会导致黑臭底泥暴露于空气中，散发异味，施工效率低的同时也会产生负面社会效应。水下清淤方法中绞吸式清淤、斗轮式清淤由于清淤设备庞大，所需作业空间较大，适用于泥层厚度大的中、大型河道，在城市中小型河道无法灵活作业；抓斗式清淤易造成浮泥遗漏和污染扩散，在清除淤泥的同时剧烈扰动深层泥沙和原生土，环境效益低下；泵吸式清淤易将大量砂粒吸出，造成后续淤泥处理工作量增加。

常见的清淤方法，无论是排干清淤还是水下清淤，均会产生大量泥浆或淤泥，包括黑臭底泥和深层泥沙。这些清淤方法在后续处理过程中，不仅会产生二次污染，而且占用大面积的堆场，淤泥处理处置成本高昂，经济效益差。

研究表明，相较于底层底泥，表层底泥中污染物含量与释放浓度通常较高，对水质的影响也更大。而且水体在扰动条件下，表层浮泥易再悬浮，导致更多污染物释放进入水体。现有常用清淤方法易将致黑臭底泥和无污染砂粒一同清除，清淤针对性差，成本较高但效率不高。

因此，在中小型河道清淤实践中，探索低成本、高效率、针对性地清除表层易致黑臭底泥，且避免污染扩散的清淤系统具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种黑臭水体清淤系统，清淤针对性强，操作方便，作业空间小，移动灵活，能较好地应用于中小型河道表层易致黑臭底泥的清淤工程。

为实现上述目的，本实用新型提供一种黑臭水体清淤系统，包括设置于待清淤水体中的围隔清淤单元、输送冲刷水的冲刷系统，还包括与所述围隔清淤单元连通的砂-水分离系统。

作为本实用新型的更进一步改进，所述输送冲刷水的冲刷系统包括沿水流方向依次连接的给水管、高压水泵、冲刷管和冲刷水枪；所述给水管的输入端位于所述围隔清淤单元的外侧，所述冲刷水枪位于围隔清淤单元的内侧。

作为本实用新型的更进一步改进，所述围隔清淤单元为临时搭建的围堰，该围堰包括主体框架和防水面料，所述防水面料包围在主体框架的外侧；围隔清淤单元依水体一侧边缘建设，以水体边缘作为一面封闭墙体。

作为本实用新型的更进一步改进，所述主体框架为脚手架或由多个沙袋叠放而成的围堰墙体。

作为本实用新型的更进一步改进，所述围隔清淤单元的宽度略小于待清淤水体的宽度，两者之间留有过水通道。

作为本实用新型的更进一步改进，所述砂-水分离系统包括依次连接的输水管、泥浆泵和沉砂池；所述输水管的输入端与围隔清淤单元连接。

作为本实用新型的更进一步改进，所述沉砂池为长方形池体，沉砂池的出水端高于进水端；沉砂池底部沿进水端至出水端方向设有若干集砂斗。

作为本实用新型的更进一步改进，所述砂-水分离系统的出水端连接有用于连接市政污水管网或者污水处理设施的重力排水管。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型的黑臭水体清淤系统的优点为：

1、通过设置围堰形成围隔清淤单元，在进行清淤过程中的水力冲刷步骤时，有利于减小作业面积，防止浮起的比重较轻的致黑臭底泥大范围扩散，能用小型设备快速抽出泥-水混合物进行处理，减少致黑臭底泥暴露和刺激性气味扩散的问题。从围隔清淤单元中抽出的泥-水混合物量少，方便用小型的砂-水分离系统快速分离处理。清淤系统各组件占地面积小，操作灵活方便，能较好地应用于池塘、沟、渠、河流等中小型水体黑臭底泥的清淤工程。

2、利用水力冲刷作用使水体底部表层比重较轻、粒径较小的致黑臭底泥悬浮，形成水-致黑臭底泥-泥沙的混合物。泥沙经过砂-水分离系统沉淀后，上层泥-水混合物含有比重较轻、粒径较小的致黑臭底泥，将该部分泥-水混合物就近排入沿河市政污水管道，可实现针对性地去除致黑臭底泥，减少淤泥产生量，降低淤泥处理成本。

3、由于本实用新型是对小范围的水体底部致黑臭底泥进行清理，系统各部件尺寸较小，占地面积小，作业空间小，且移动灵活、装卸方便。围隔清淤单元装拆方便，沿清淤河段逐步向前推进，可实现全河段清淤。

4、围隔清淤单元依一侧水体建设，以河岸作为一面封闭墙体，减少用料。围隔清淤单元宽度略小于水体宽度，留有足够宽度的过水通道，防止河道堵塞或行洪不畅。

5、在进行水力冲刷时，控制围隔清淤单元内的水位，使水位高度不高于50cm，可减小冲刷阻力，让底部致黑臭底泥在受到冲刷时充分泛起，冲刷效果更佳。

6、施工人员在围隔清淤单元内操作冲刷水枪，即可对围隔清淤单元内的致黑臭底泥进行冲刷，操作方便。

7、砂-水分离系统包括沉砂池，沉砂池通过物理沉淀作用将泥-水混合物中的无污染砂粒进行分离，无需额外能源，结构简单，分离效果好。沉砂池的出水端高于进水端，便于砂粒沉淀。沉砂池底部沿进水端至出水端方向设有若干集砂斗，便于清理沉淀下来的砂粒。

8、本系统充分利用现有污水管网接纳外排污水，减少河道污染向下游河道输送，环境友好。沉淀后的泥砂经简单冲洗即可回填河道，利用清洁泥砂覆盖河床，减少了淤泥处理处置量，同时减少河床深层底泥污染物的释放。

通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为黑臭水体清淤系统的俯视图；

图2为黑臭水体清淤系统在水平方向的侧视图。

具体实施方式

现在参考附图描述本实用新型的实施例。

实施例

本实用新型的具体实施方式如图1至图2所示，一种黑臭水体清淤系统，包括设置于待清淤水体中的围隔清淤单元1、输送冲刷水的冲刷系统2、砂-水分离系统3和重力排水管5。

冲刷系统2包括沿水流方向依次连接的给水管21、高压水泵22、冲刷管23和冲刷水枪24，其中，冲刷管23为软管。给水管21的输入端位于围隔清淤单元1的外侧，冲刷水枪24位于围隔清淤单元1的内侧。

围隔清淤单元1为临时搭建的围堰，该围堰包括主体框架11和防水面料12，防水面料12覆盖在主体框架11的外侧。主体框架11可以由多个沙袋叠放构成围堰墙体；主体框架11也可以采用脚手架搭建，脚手架由钢管和扣件连接而成。防水面料12可采用防水布。围隔清淤单元1依水体一侧边缘建设，以水体边缘作为一面封闭墙体。

围隔清淤单元1的宽度略小于待清淤水体的宽度，两者之间留有过水通道4。

砂-水分离系统3包括依次连接的输水管33、泥浆泵34和沉砂池31。输水管33的输入端位于围隔清淤单元1内侧。沉砂池31的进水端通过泥浆泵34与输水管33的输出端连接。沉砂池31为长方形池体，采用简易材料(不锈钢、有机玻璃等)拼接组装而成。沉砂池31的出水端高于进水端，便于砂粒沉淀。沉砂池31底部沿进水端至出水端方向设有若干集砂斗32，便于清理沉淀下来的砂粒。

砂-水分离系统3的沉砂池31出水端连接有重力排水管5，重力排水管5与污水管网或污水处理站等污水处理设施连通。

本实施例以河道作为清淤主体来说明，河道的黑臭水体清淤方法包括以下步骤：

在清淤之前应该进行底泥调查，通过测量明确河道底床的形状特征，通过底泥采样分析明确底泥厚度、底泥中污染物分层分布特点、致黑臭底泥粒径与密度等信息，对表层致黑臭底泥与深层泥沙分布情况进行确认。底泥调查结果可以为后续清淤操作过程中针对性地去除表层致黑臭底泥提供理论支撑。其中，底泥的厚度和质地关系到清淤厚度、水力冲刷的水压、流量、冲刷时间等参数。底泥厚度越大、质地越结实，水力冲刷时水压、流量应越大，冲刷时间应越长；若底泥厚度越小、质地越松散，则水力冲刷水压和流量越小，冲刷时间越短。围隔清淤单元1的大小、过水通道4的宽度、水力冲刷参数还需根据河道条件和现场试验判定。

完成前期底泥调查后，将河道待清淤段划分成至少两个部分，每个部分均搭建顶部高于河水现状水位且闭合的围隔清淤单元1。本实施例中，河宽10-15m，将每个围隔清淤单元1面积设置为20-25平方米，高1.5米，过水通道宽1米。围隔清淤单元1可依次沿河流流向同时搭建多个，也可以每清理完一个围隔清淤单元1后再搭建下一个围隔清淤单元1。搭建围隔清淤单元1时，先用沙袋将防水面料12一侧压在河底，然后继续堆垒沙袋，直至高出河流水位，形成围隔清淤单元1的主体框架11。将防水面料12另一侧拉起，沿着沙袋外侧围起，形成内侧沙袋、外侧防水面料12的双层结构，最终形成围隔清淤单元1。先将防水布一侧压在河底的目的是防止围隔清淤单元1底部进水。主体框架11采用脚手架时，围隔清淤单元1的搭建与采用沙袋类似。围隔清淤单元大小根据施工条件进行设置，在预留足够施工场地的前提下，尽可能缩小其范围，确保清淤效果的同时避免施工面积过大造成污染扩散和泥浆收集不彻底等问题。根据河道地形条件，该围隔清淤单元可以是规则或不规则形状。

在设置围隔清淤单元1时，河道沿线每个围隔清淤单元1一侧与河道之间留有过水通道4，确保河道过水或者泄洪功能，减少围隔清淤单元1所受上游推力，保障围隔清淤单元1结构安全与河道水安全。过水通道4的宽度根据河流自身条件确定，在保证清淤作业面尽可能覆盖清淤河道宽度的同时，确保足够宽度的过水通道。过水通道由于宽度相对较窄，该处河流水体流速快，对过水通道4进行冲刷清淤时，可以直接用冲刷水枪24的高压水流搅起底部淤泥，淤泥受狭窄过水通道急流的水力输送，很快就会被冲到下游，使过水通道4处的底部淤泥能得到清除。

围隔清淤单元1搭建完成后，给水管21的输入端放入围隔清淤单元1外的水体内，施工人员在围隔清淤单元1内通过操作冲刷水枪24对河道底部泥层进行水力冲刷，使该部分比重较轻的致黑臭底泥充分浮起，形成泥-水混合物。控制冲刷水枪24的水压、流量与冲刷时间，尽可能带起全部致黑臭底泥，同时尽量避免扰动河道底部的深层泥沙，减少深层泥沙与水体的混合。

输水管33在泥浆泵34的作用下将泥-水混合物从围隔清淤单元1内抽出并输送到沉砂池31内。在进行水力冲刷时，通过泥浆泵34控制围隔清淤单元1内的水位，避免围隔清淤单元1内水体溢出，最好使水位高度不高于50cm。为防止围隔清淤单元1内浮起的淤泥再次沉淀，冲刷水枪24冲刷的区域与输水管33输入端之间应保持较近的距离，让被冲起的泥-水混合物能被及时抽走，水力冲刷与泥-水混合物输送至砂-水分离系统3同时进行。待临时围隔清淤单元1中的水体无明显黑泥混合时停止冲刷。

本实施例中，沉砂池31的尺寸为长5米，宽1米，高0.5米。泥-水混合物经沉砂池31沉淀后，比重较重的泥沙由于物理沉淀作用，从泥-水混合物中分离。含比重较轻淤泥的上层泥-水混合物需单独处理，本实施例通过重力排水管5将其就近排入河道沿岸的污水管网，从而有效去除黑臭水体表层的致黑臭底泥。比重较重的泥沙经简单冲洗后可回填至河道，最大程度降低淤泥处理处置成本待临时围隔清淤单元1中的水体无明显黑泥混合时，可结束清淤工作。

关于施工方式，若河道宽度较小，则优先采用全幅施工，即施工河段仅建有一列围隔清淤单元1，依次清淤，但留有过水通道。若河流宽度大、流量大、行洪要求高的情况下，可考虑半幅施工。半幅施工即分成左右两个半幅，建有左右两列围隔清淤单元1，完成一侧的清淤后，再开展另一侧的清淤。

本技术方案采用的清淤方法与排干清淤的水力冲挖方法存在一定相似之处，但是二者在设计思路、河道排干、泥浆沉淀、淤泥处理等三个方面存在本质区别，进而导致成本、效益上的差异。本方案的设计思路与传统清淤方式有显著差异，利用水体的混合作用，将含有表层致黑臭底泥的泥-水混合物一并抽走，在针对性地去除致黑臭底泥的同时，为后续排走致黑臭底泥提供水力条件。水力冲挖是在排干河流水体的前提下进行施工，采用水力冲挖机组的高压水枪冲刷底泥，将底泥扰动成泥浆，流动的泥浆汇集到事先设置好的低洼区，由泥泵吸取、管道输送，将泥浆输送至岸上的堆场或集浆池内。该方法工程量大，工期受天气影响，所产生泥浆中的淤泥再沉淀效应明显，后续污泥处理成本高。与水力冲挖方法相对，本黑臭水体清淤方法主要是清除表层致黑臭底泥，将比重较轻的黑臭底泥排入河道沿岸的污水管网，分离的泥沙经简单冲洗后回填至河道，本方法无需排干河道水体，清淤针对性强，淤泥处理成本低，能较好地应用于中小型河道表层易致黑臭底泥的清淤工程。

以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。

Claims (8)

1.一种黑臭水体清淤系统，其特征在于，包括设置于待清淤水体中的围隔清淤单元(1)、输送冲刷水的冲刷系统(2)，还包括与所述围隔清淤单元(1)连通的砂-水分离系统(3)。

2.根据权利要求1所述的一种黑臭水体清淤系统，其特征在于，所述冲刷系统(2)包括沿水流方向依次连接的给水管(21)、高压水泵(22)、冲刷管(23)和冲刷水枪(24)；所述给水管(21)的输入端位于所述围隔清淤单元(1)的外侧，所述冲刷水枪(24)位于围隔清淤单元(1)的内侧。

3.根据权利要求1所述的一种黑臭水体清淤系统，其特征在于，所述围隔清淤单元(1)为临时搭建的围堰，该围堰包括主体框架(11)和防水面料(12)，所述防水面料(12)包围在主体框架(11)的外侧；围隔清淤单元(1)依水体一侧边缘建设，以水体边缘作为一面封闭墙体。

4.根据权利要求3所述的一种黑臭水体清淤系统，其特征在于，所述主体框架(11)为脚手架或由多个沙袋叠放而成的围堰墙体。

5.根据权利要求1所述的一种黑臭水体清淤系统，其特征在于，所述围隔清淤单元(1)的宽度略小于待清淤水体的宽度，两者之间留有过水通道(4)。

6.根据权利要求1所述的一种黑臭水体清淤系统，其特征在于，所述砂-水分离系统(3)包括依次连接的输水管(33)、泥浆泵(34)和沉砂池(31)；所述输水管(33)的输入端与围隔清淤单元(1)连接。

7.根据权利要求6所述的一种黑臭水体清淤系统，其特征在于，所述沉砂池(31)为长方形池体，沉砂池(31)的出水端高于进水端；沉砂池(31)底部沿进水端至出水端方向设有若干集砂斗(32)。

8.根据权利要求1所述的一种黑臭水体清淤系统，其特征在于，所述砂-水分离系统(3)的出水端连接有用于连接市政污水管网或者污水处理设施的重力排水管(5)。

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