CN212102509U - 一种河湖底泥原位疏松修复系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种河湖底泥原位疏松修复系统，底泥疏松翻动装置固定在水下支架的两个侧壁上，空心管两端的小直径轴上分别连接一根平衡钢丝拉绳，两根平衡钢丝拉绳另一端与节点环固定；拖船上设有视频接收器、配药罐、注浆泵、恒压罐、旋转吊装架、卷扬机、固定滚轴Ⅰ、固定滚轴Ⅱ和二个定位柱，拖船船头的底部设有水下摄像头，卷扬机上的钢丝拉绳与节点环固定，两根平衡钢丝拉绳与节点环固定；两根加筋绳的一端分别与两个侧壁上端的吊环Ⅰ连接，两根加筋绳的另一端分别固定在二个定位柱上；配药罐依次通过注浆泵、恒压罐、加药管与药剂总管的两个药管接口连接。用于河湖底泥的原位疏松活化和改良，具有效率高、作业质量稳定、实用性强的特点。

Description

一种河湖底泥原位疏松修复系统

技术领域

本实用新型涉及河湖底泥修复设备领域，特别涉及一种河湖底泥原位疏松修复系统，用于河湖底泥的原位疏松活化和改良。

背景技术

水体内多年累积的动植物残体、有机质及营养盐类导致底泥厌氧黑臭，且这些污染物质不断的向水体释放，致使河道黑臭、蓝藻水华、异味挥发、生态失衡的现象普遍存在。前些年普遍采取底泥大面积疏浚清淤的做法，实践证明，由于该方法破坏了河道有益菌群、微生物及底栖动物的生存和栖息环境，严重影响了生态系统的平衡构建，导致水体失去自净能力，负面效果凸显。大量的科学研究越来越表明，河湖底泥是底栖动物、水生植物以及微生物赖以生存的基础，是构建生态平衡的重要一环，近些年越来越受到水环境治理业内人士的重视，于是，对河湖底泥的原位生态修复逐渐兴起。

现阶段，在工程实践中普遍采用以下几种方式对底泥进行原位修复：

1、将河道或湖水排干，采用针对性的药剂投撒到底泥表面，然后用挖掘机的斗尺或人工将底泥表层泥土与药剂进行拌和并平整，从而实现底泥的稳定化或其它分解反应。这种工艺需要将河道或湖水排干，并具备设备进场作业条件，一方面浪费了宝贵的水资源，另一方面，由于人工投撒的因素，药剂的掺量很不均匀。再加上稳定化以后，污染物质更不容易释放，导致底栖动物、水生植物以及微生物的生存环境大打折扣。

2、作业人员手持一把药剂喷枪，直接将药剂喷枪深入水下50cm-100cm，甚至更深，利用气压泵的高压作用向底泥方向喷射，这种方式是目前使用较为普遍的做法。但长期的实践证明存在以下几个方面的问题：

1）一只喷枪只有一个喷嘴，喷嘴数量有限，一次作业覆盖范围小，作业人员容易疲劳，无论在效率上还是喷施的均匀度上都很不好。

2）由于常规气压泵往往存在气流脉动、气中带油等常见问题，有一定程度的不稳定性和污染性，喷射出来的药剂量也不好计量。

3）喷枪没有深入底泥内部，喷枪与底泥之间还存在较厚的水层，也没有可视设备，药剂与底泥的混合效果无从考证，大量药剂被浪费。

4）缺少翻松底泥的装置，底泥无法有效的疏松活化，不利于有机污染物质及营养盐的释放。

3、还有一种带有耙齿的底泥翻松装置，在耙齿的横梁上绑有注浆喷嘴，但由于河道底泥往往并不像我们想象的那么松软均质，几乎接触到的所有河道并没有理想中的那么平整，且底泥中都或多或少的存在一些石块、硬物等杂物，特别是对于两岸有过护砌或跨河桥梁的，这种情况尤为普遍。这导致以下几个问题的存在：

1）遇到较大的石块或硬物，耙齿不能越过，当钩到这些较大的石块或硬物时，出现拖拽困难甚至耙齿损坏、脱落。

2）遇到不平的地势，耙齿容易翻转，导致整体系统无法正常工作，用用停停，甚至无法使用。

3）耙齿对底泥的影响和扰动有限，不能充分的对底泥进行疏松活化。

4、也有业内人士采用制成的片剂或球珠，使用时抛洒到河湖底泥之上，通过缓释作用，对周边底泥进行氧化分解或相应的治理。这种方式也是目前较为普遍的做法。这种技术对操作人员简便易行，节省时间，对于面积较大且污染程度不高的水体比较适合。但仍存在以下问题：

1）人为抛洒片剂或球珠，抛撒阶段的均匀性就很难控制。

2）片剂或球珠在下落至底泥的过程中，由于水体的紊动作用， 作业人员无法控制它们的水下轨迹。

3）由于水的浮力作用，片剂或球珠会缓缓落入水下，直到底泥表层之上，无法达到一定的深度，所以，这种治理更倾向于治理片剂或球珠落点一定范围内表层的底泥污染，对较深的底泥污染收效甚微。

5、查阅现阶段相关文献资料显示，还存在一些专利技术的底泥注药装置，如在实验室阶段为研究治理药剂而使用的简易装置；如采用固定点位的施药措施，无法随时移动，只能沿河对底泥进行全覆盖式的布点施药，不符合河湖黑臭水体长线条、大面积、低成本、高效率治理的实际需求，而且后期残留的辅助施药材料对河道底泥形成了二次污染。

针对以上技术存在的不足，以及黑臭水体底泥治理的实际需求，找到一种切实可行的河道底泥原位疏松修复装置，已成为迫在眉睫的关键问题。

发明内容

本实用新型的目的就是为克服现有技术的不足，针对河湖底泥原位疏松修复的技术要求以及水下作业的特殊性，提供一种河湖底泥原位疏松修复系统，用于河湖底泥的原位疏松活化和改良，具有便于控制、效率高、作业质量稳定、实用性强的特点。

本实用新型为实现上述目的，所采用的技术方案是：一种河湖底泥原位疏松修复系统，包括拖船、配药罐、注浆泵、恒压罐、卷扬机、固定滚轴Ⅰ、固定滚轴Ⅱ、旋转吊装架、水下摄像头、视频接收器；其特征在于：还包括螺旋疏松注药系统；

所述螺旋疏松注药系统包括水下支架、底泥疏松翻动装置；

所述水下支架由药剂总管、侧壁和弹性橡胶垫构成；

在药剂总管的两端分别固定一个侧壁，即药剂总管两端的外螺纹Ⅰ与两个侧壁管接口的内螺纹螺接，在药剂总管两端口与管接口内封闭面之间设有一个弹性橡胶垫，在药剂总管上水平间隔的设有数个喷嘴；

所述底泥疏松翻动装置包括空心管、螺旋状犁片、侧铧犁片、自润滑轴承、端头管、牵引轴；

所述空心管上设有两套螺旋状犁片，两套螺旋状犁片的螺旋方向相反设置，在每套数个螺旋状犁片的一侧面上间隔的设有数个侧铧犁片；

两个所述自润滑轴承内分别嵌入一个牵引轴的大直径轴紧配合，两个所述自润滑轴承分别设置在空心管两端内，自润滑轴承与空心管内壁滑动配合，所述空心管两端分别固定一个端头管，两个牵引轴的小直径轴分别伸出两个端头管的轴孔Ⅱ外；

所述底泥疏松翻动装置固定在水下支架的两个侧壁上，即空心管两端的小直径轴分别伸出两个侧壁的轴孔Ⅰ外，

每个小直径轴的钢丝绳孔分别连接一根平衡钢丝拉绳的一端；

药剂总管上的数个喷嘴的喷射口指向空心管轴心；

所述拖船的甲板上依次设有视频接收器、配药罐、注浆泵、恒压罐、旋转吊装架、卷扬机、固定滚轴Ⅰ和二个定位柱，在拖船船头的底部设有水下摄像头，在拖船的尾端设有固定滚轴Ⅱ，固定滚轴Ⅰ和固定滚轴Ⅱ与卷扬机对应设置；

所述卷扬机上设有钢丝拉绳，钢丝拉绳穿过固定滚轴Ⅰ和固定滚轴Ⅱ之间与节点环固定，两根平衡钢丝拉绳的另一端与节点环固定；

两根加筋绳的一端分别与两个侧壁上端的吊环Ⅰ连接，

两根加筋绳的另一端分别固定在二个定位柱上；

所述配药罐通过注浆泵与恒压罐的进药口连接，恒压罐的出药口通过加药管分别与药剂总管的两个药管接口连接；

所述水下摄像头与视频接收器连接。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型底泥疏松翻动装置的这种滚动式运行方式，适应性强，稳定性好，能够适应大部分的水下地形。

2.螺旋状犁片和侧铧犁片的结构设计，可以对底泥进行连续两次的疏松翻动，工作效率高，且强化了底泥的疏松活化效果，使底泥中污染物充分释放，提高了药剂与底泥的接触效率，有效增强了药剂对底泥的修复效果。

3.药剂总管上的数个喷嘴的喷射口指向空心管的轴心，无论牵引钢丝拉绳处于何种角度，都能保证药剂喷嘴的喷射方向始终指向正在活化的污泥，这样，药剂可以与底泥实现最佳的接触状态，大大提高了药剂的修复效果。

4.空心管从水中吊出后，空腔内水体从水压平衡孔排出，入水后，水又从水压平衡孔灌入，既保证了自身的轻质性，又以此增加水下螺旋疏松注药系统的重力，提高了底泥疏松翻动装置工作状态下的稳定性。

5.自润滑轴承润滑效果好，水下作业也无需保养维护。

6. 注浆泵采用了专利ZL201610653029.9的恒压注浆装置，喷射出来的药剂量便于计算，可以实现药液压力及用量控制的自动化、标准化。

7.采用了水下可视化设备，可以随时观察到前方即将作业的水下地形，合理避让或提前处理不利地形。

总之，本实用新型结构简单，机械化程度相对较高，易于使用，人工量减少，避免了人力疲劳带来的各种不确定质量缺陷，具有便于控制、效率高、作业质量稳定、实用性强的特点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1结构A的放大图；

图3为图2结构AⅠ的放大图；

图4为本实用新型螺旋状犁片和侧铧犁片的结构示意图；

图5为本实用新型侧铧犁片的结构示意图；

图6为本实用新型水下支架、底泥疏松翻动装置的分解示意图；

图7为本实用新型牵引轴的结构示意图；

图8为本实用新型侧壁的结构示意图；

图9为图1结构C的放大图；

图10为图1结构B的放大图。

具体实施方式

如图1至图10所示，

一种河湖底泥原位疏松修复系统，包括拖船1、定位柱1-1、配药罐2、注浆泵3、恒压罐4、卷扬机5、固定滚轴Ⅰ5-1、固定滚轴Ⅱ5-2、旋转吊装架6、水下摄像头7、视频接收器8；还包括螺旋疏松注药系统9。

螺旋疏松注药系统9包括水下支架、底泥疏松翻动装置。

水下支架由药剂总管9-1、侧壁9-2和弹性橡胶垫9-3构成。

在药剂总管9-1的两端分别设有一段外螺纹Ⅰ9-1-1，在药剂总管9-1上水平间隔的设有数个喷嘴9-1-2，在药剂总管9-1两端分别设有一个药管接口9-1-3，数个喷嘴9-1-2和两个药管接口9-1-3分别与药剂总管9-1内腔相通。

侧壁9-2为梯形壁，在侧壁9-2宽端的壁面上设有轴孔Ⅰ9-2-1，在轴孔Ⅰ9-2-1内面设有两个相对称的限位键9-2-1-1，在侧壁9-2窄端的壁面上端设有一端封闭的管接口9-2-2，管接口9-2-2内设有内螺纹，在侧壁9-2上端的侧壁上设有吊环Ⅰ9-2-3。

在药剂总管9-1的两端分别固定一个侧壁9-2，即药剂总管9-1两端的外螺纹Ⅰ9-1-1与两个侧壁9-2管接口9-2-2的内螺纹螺接，在药剂总管9-1两端口与管接口9-2-2内封闭面之间设有一个弹性橡胶垫9-3，在药剂总管9-1上水平间隔的设有数个喷嘴9-1-2，数个喷嘴9-1-2的喷射口指向空心管9-4轴心。

底泥疏松翻动装置包括空心管9-4、螺旋状犁片9-5、侧铧犁片9-6、自润滑轴承9-7、端头管9-8、牵引轴9-9。

在空心管9-4的两端分别设有一段外螺纹Ⅱ9-4-1，在空心管9-4管壁上水平间隔的设有数个水压平衡孔9-4-2和一个吊环Ⅱ9-4-3，在空心管9-4上设有两套螺旋状犁片9-5，在每套数个螺旋状犁片9-5的一侧面上间隔的设有数个侧铧犁片9-6，两套螺旋状犁片9-5的螺旋方向相反设置。

在端头管9-8的一端面上设有轴孔Ⅱ9-8-1，端头管9-8另一端的开口内壁设有一段内螺纹。

牵引轴9-9由一体结构的大直径轴9-9-1和小直径轴9-9-2构成，在小直径轴9-9-2上设有两个键槽9-9-2-1和一个钢丝绳孔9-9-2-2，两个键槽9-9-2-1对称设置。

将两个自润滑轴承9-7内分别嵌入一个牵引轴9-9的大直径轴9-9-1紧配合，将两个自润滑轴承9-7分别设置在空心管9-4两端内，自润滑轴承9-7与空心管9-4内壁滑动配合，在空心管9-4两端分别通过外螺纹Ⅱ9-4-1与两个端头管9-8内螺纹螺接在一起，两个牵引轴9-9的小直径轴9-9-2分别伸出两个端头管9-8的轴孔Ⅱ9-8-1外。

将底泥疏松翻动装置固定在水下支架的两个侧壁9-2上，即空心管9-4两端的小直径轴9-9-2分别伸出两个侧壁9-2的轴孔Ⅰ9-2-1外，两个侧壁9-2上的两个限位键9-2-1-1分别置于小直径轴9-9-2的两个键槽9-9-2-1中。

在拖船1的甲板依次设有视频接收器8、配药罐2、注浆泵3、恒压罐4、旋转吊装架6、卷扬机5、固定滚轴Ⅰ5-1，在固定滚轴Ⅰ5-1两侧分别设有一个定位柱1-1，在拖船1船头的底部设有水下摄像头7，在拖船1的尾端设有固定滚轴Ⅱ5-2，固定滚轴Ⅰ5-1和固定滚轴Ⅱ5-2与卷扬机5对应设置。

在卷扬机5上设有钢丝拉绳5-3，钢丝拉绳5-3穿过固定滚轴Ⅰ5-1和固定滚轴Ⅱ5-2之间与节点环5-5固定，两根平衡钢丝拉绳5-4的一端与节点环5-5固定，两根平衡钢丝拉绳5-4的另一端分别与小直径轴9-9-2的钢丝绳孔9-9-2-2连接在一起，两根加筋绳5-6的一端分别与两个侧壁9-2上端的吊环Ⅰ9-2-3连接，两根加筋绳5-6的另一端分别固定在二个定位柱1-1上。

将配药罐2通过注浆泵3与恒压罐4的进药口连接，恒压罐4的出药口通过加药管2-1分别与药剂总管9-1的两个药管接口9-1-3连接；

将水下摄像头7与视频接收器8连接。

一种河湖底泥原位疏松修复系统的使用方法，步骤如下：

第一步，在配药罐2内按计算好的药液浓度配置修复药剂，将拖拽用钢丝拉绳5-3、平衡钢丝拉绳5-4、加筋绳5-6及加药管2-1分别与螺旋疏松注药系统9连接好；

用旋转吊装架6通过钢丝绳与空心管9-4吊环Ⅱ9-4-3的配合，将螺旋疏松注药系统9缓缓放入水下，入水后，水从空心管9-4的数个水压平衡孔9-4-2灌入，至空心管9-4的数个水压平衡孔9-4-2不再冒泡，以此增加水下螺旋疏松注药系统9的重力，保证螺旋状犁片9-5与河底接触稳定。

第二步，摘下吊环Ⅱ9-4-3上的钢丝绳，然后缓慢开动拖船1，随着拖船1向前移动的同时，通过卷扬机5下放钢丝拉绳5-3以及加筋绳5-6至适宜的受力角度后，停止拖船1移动和卷扬机5转动，并将加筋绳5-6固定在两个定位柱1-1上。

第三步，工作时，首先设定好恒压罐4压力区间，然后启动注浆泵3，开启拖船1向前移动，同时关注视频接收器8通过水下摄像头7摄录的水下地形，随着拖船1向前移动，由于螺旋状犁片9-5与底泥的摩擦作用，螺旋状犁片9-5会带动空心管9-4不断的转动，在螺旋疏松注药系统9重力的作用下，螺旋状犁片9-5的转动会将底泥进行一次松动，同时螺旋状犁片9-5上设置的数个侧铧犁片9-6还会将底泥带离水底，底泥会随着侧铧犁片9-6转动向上移动一段距离后又滑落至水底，实现底泥的疏松活化；

在对底泥疏松活化的同时，注浆泵3将配药罐2内配好的药剂溶液注入恒压罐4内，恒压罐4将恒定压力的药剂溶液经左右两侧的加药管2-1压至药剂总管9-1，经药剂总管9-1的数个喷嘴9-1-2，将药剂以一定的压力喷向疏松后的底泥中；

如此不断循环，达到底泥的疏松活化和改良的效果。

第四步，完工后，关闭注浆泵3，逐渐放慢船速，至拖船1停止，启动卷扬机5，将螺旋疏松注药系统9缓慢拉向船尾一侧，至节点环5-5露出水面，利用旋转吊装架6上的钢丝绳吊钩钩住节点环5-5，将螺旋疏松注药系统9吊出水面，待空心管9-4的数个水压平衡孔9-4-2不再向外排水后，将螺旋疏松注药系统9吊入船仓内收好。与此同时，将钢丝拉绳5-3、平衡钢丝拉绳5-4、加筋绳5-6和加药管2-1同步收好。

根据上述说明，结合本领域技术可实现本实用新型的方案。

Claims (6)

1.一种河湖底泥原位疏松修复系统，包括拖船（1）、配药罐（2）、注浆泵（3）、恒压罐（4）、卷扬机（5）、固定滚轴Ⅰ（5-1）、固定滚轴Ⅱ（5-2）、旋转吊装架（6）、水下摄像头（7）、视频接收器（8）；其特征在于：还包括螺旋疏松注药系统（9）；

所述螺旋疏松注药系统（9）包括水下支架、底泥疏松翻动装置；

所述水下支架由药剂总管（9-1）、侧壁（9-2）和弹性橡胶垫（9-3）构成；

在药剂总管（9-1）的两端分别固定一个侧壁（9-2），即药剂总管（9-1）两端的外螺纹Ⅰ（9-1-1）与两个侧壁（9-2）管接口（9-2-2）的内螺纹螺接，在药剂总管（9-1）两端口与管接口（9-2-2）内封闭面之间设有一个弹性橡胶垫（9-3），在药剂总管（9-1）上水平间隔的设有数个喷嘴（9-1-2）；

所述底泥疏松翻动装置包括空心管（9-4）、螺旋状犁片（9-5）、侧铧犁片（9-6）、自润滑轴承（9-7）、端头管（9-8）、牵引轴（9-9）；

所述空心管（9-4）上设有两套螺旋状犁片（9-5），两套螺旋状犁片（9-5）的螺旋方向相反设置，在每套数个螺旋状犁片（9-5）的一侧面上间隔的设有数个侧铧犁片（9-6）；

两个所述自润滑轴承（9-7）内分别嵌入一个牵引轴（9-9）的大直径轴（9-9-1）紧配合，两个所述自润滑轴承（9-7）分别设置在空心管（9-4）两端内，自润滑轴承（9-7）与空心管（9-4）内壁滑动配合，所述空心管（9-4）两端分别固定一个端头管（9-8），两个牵引轴（9-9）的小直径轴（9-9-2）分别伸出两个端头管（9-8）的轴孔Ⅱ（9-8-1）外；

所述底泥疏松翻动装置固定在水下支架的两个侧壁（9-2）上，即空心管（9-4）两端的小直径轴（9-9-2）分别伸出两个侧壁（9-2）的轴孔Ⅰ（9-2-1）外，

每个小直径轴（9-9-2）的钢丝绳孔（9-9-2-2）分别连接一根平衡钢丝拉绳（5-4）的一端；

药剂总管（9-1）上的数个喷嘴（9-1-2）的喷射口指向空心管（9-4）轴心；

所述拖船（1）的甲板上依次设有视频接收器（8）、配药罐（2）、注浆泵（3）、恒压罐（4）、旋转吊装架（6）、卷扬机（5）、固定滚轴Ⅰ（5-1）和二个定位柱（1-1），在拖船（1）船头的底部设有水下摄像头（7），在拖船（1）的尾端设有固定滚轴Ⅱ（5-2），固定滚轴Ⅰ（5-1）和固定滚轴Ⅱ（5-2）与卷扬机（5）对应设置；

所述卷扬机（5）上设有钢丝拉绳（5-3），钢丝拉绳（5-3）穿过固定滚轴Ⅰ（5-1）和固定滚轴Ⅱ（5-2）之间与节点环（5-5）固定，两根平衡钢丝拉绳（5-4）的另一端与节点环（5-5）固定；

两根加筋绳（5-6）的一端分别与两个侧壁（9-2）上端的吊环Ⅰ（9-2-3）连接，

两根加筋绳（5-6）的另一端分别固定在二个定位柱（1-1）上；

所述配药罐（2）通过注浆泵（3）与恒压罐（4）的进药口连接，恒压罐（4）的出药口通过加药管（2-1）分别与药剂总管（9-1）的两个药管接口（9-1-3）连接；

所述水下摄像头（7）与视频接收器（8）连接。

2.根据权利要求1所述的一种河湖底泥原位疏松修复系统，其特征在于：

所述药剂总管（9-1）的两端分别设有一段外螺纹Ⅰ（9-1-1），在药剂总管（9-1）一侧的外面水平间隔的设有数个喷嘴（9-1-2），在药剂总管（9-1）两端分别设有一个药管接口（9-1-3），数个喷嘴（9-1-2）和两个药管接口（9-1-3）分别与药剂总管（9-1）内腔相通。

3.根据权利要求1所述的一种河湖底泥原位疏松修复系统，其特征在于：

所述侧壁（9-2）为梯形壁，在侧壁（9-2）宽端的壁面上设有轴孔Ⅰ（9-2-1），在轴孔Ⅰ（9-2-1）内面设有两个相对称的限位键（9-2-1-1），在侧壁（9-2）窄端的壁面上端设有一端封闭的管接口（9-2-2），管接口（9-2-2）内设有内螺纹；

在侧壁（9-2）上端的侧壁上设有吊环Ⅰ（9-2-3）。

4.根据权利要求1所述的一种河湖底泥原位疏松修复系统，其特征在于：

所述空心管（9-4）的两端分别设有一段外螺纹Ⅱ（9-4-1），在空心管（9-4）管壁上水平间隔的设有数个水压平衡孔（9-4-2）和一个吊环Ⅱ（9-4-3），数个水压平衡孔（9-4-2）穿透空心管（9-4）管壁。

5.根据权利要求1所述的一种河湖底泥原位疏松修复系统，其特征在于：

所述端头管（9-8）的一端面上设有轴孔Ⅱ（9-8-1），端头管（9-8）另一端的开口内壁设有一段内螺纹。

6.根据权利要求1所述的一种河湖底泥原位疏松修复系统，其特征在于：

所述牵引轴（9-9）由一体结构的大直径轴（9-9-1）和小直径轴（9-9-2）构成，在小直径轴（9-9-2）上设有两个键槽（9-9-2-1）和一个钢丝绳孔（9-9-2-2），两个键槽（9-9-2-1）对称设置。

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