一种清淤设备的探讨及研究

【摘 要】 随着南水北调东线、中线工程的相继开工建设，一旦工程竣工之后，在运行管理时不可避免的牵扯到渠道的清淤问题，现在对设备的环保要求也越来越高，河道清淤设备施工要考虑多个方面，同时对淤泥污物的处理也需要实现一体化，否则二次倒运也会产生污染。本文着重介绍了一种环保型清淤设备的设计，同时分析了今后清淤设备的发展方向，以供同行们参考。

【关键词】 河道 环保 清淤设备 发展

1 概述

随着生活水平的提高，人们的环保意识越来越强，人们也变得越来越爱护环境。但是在一些河道中，尤其一些老的城区河道中，新建工程控制截污较好，原有的工程河道中的污物种类则较多，主要以淤泥为主，夹杂着其他白色污染物、卵石、玻璃瓶等生活垃圾，同时城郊附近河道两侧有好多居民房屋，很多房子紧挨河道，不利于清淤设备的施工。在河道上横跨着很多座桥梁，有公路桥，有生产桥，还有一些钢结构桥以及一些过河的管道、光缆电缆等。河道淤积的程度也不一样，河道中心线上河底高程较低，淤泥较深，堤岸处河底高程较高，淤泥较浅。城市内河道窄长，边坡多是直上直下，同时弯道也较多。所以在清淤设备在设计时必须考虑这些方面，同时考虑淤泥不能只靠简单地运装或者打捞，因为打捞与运装会使淤泥到处滴漏，造成环境的二次污染。

2 河道清淤方式

目前清淤方式主要有：（1）挖掘机清理。这种方式适宜于水量较小或者已近干涸的河道。挖掘机清理掉杂物，淤泥由管道输送或直接倒运到岸上，然后由汽车运输出去。这种方式的优点是清淤彻底，缺点是需排水，而污水则无地可排，同时淤泥倒运也会产生二次污染，对于个别河道，还需要将淤泥二次装运才能导到岸边，大大降低了施工效率，同时浪费了人力物力。（2）水下清淤。这种方式适宜于水量较大或者渠深较深的河道。一种采用清淤抓斗船，将河底的淤泥抓到驳船或拖船上，再运送到指定地点。这种清淤方式能清除水底垃圾和基底原状土，而污染最严重的淤泥难以清除，工效低，还存在掏空现象。二是采用绞吸式挖泥船，这是一种常用的河道或湖泊疏浚船舶，吸口与泵经常会被堵塞；有衬砌边坡的地方不能清理；由于高度受有些桥涵的限制，清淤效率不高。三是旋挖式清淤机，旋挖式清淤机是以前部带有凹槽的船体为基础，用旋挖头切割、收集水下淤泥，并采用了一种特殊结构的旋流式无堵塞泵，将泥浆吸走并排出，从而满足城市河道的清淤需要。其工作移位及转移由自带的牵引机构及螺旋桨推进器来实现。

3 河道清淤设备的设计选型

针对河道清淤的特点，在设备的选型和设计上，如果利用泥浆泵，只是清理河道的淤泥，而且容易清理不干净，而单纯的依靠挖掘机，尤其在有水的情况下又实现不了对淤泥的彻底清挖，目前国内城市河道清淤设备多采用拖船载着挖掘机进行作业，仍然存在一些缺陷。因此，两种清污的特点必须结合起来，才能实现清污设备的技术升级。

在新修的一些河道中，尤其一些大中型渠道工程，比如南水北调东线一期工程济平干渠等，渠坡已经采用人工或机械化衬砌，经过几年运行以后，已经出现了或多或少的淤积情况，对于这类情况，渠道的断面比较规整，从而更容易实现机械化清淤。

因此现代化的河道环保清淤设备应具有以下一些功能：（1）环保，不产生二次污染，即对淤泥要进行脱水处理成干泥，通过城市垃圾清运车转运至处理厂。（2）自动行走，对河道的堤岸适应性强，工作连续性强。（3）适应河道的横断面强，能够调节坡长和坡比，同时不破坏原有渠坡。（4）清污种类不仅限于淤泥，同时对漂浮污染物和一些碎石也能起到收集、清理作用。

4 设备结构组成

环保型清淤设备主要包括主机架、行走系统、链斗清淤系统、升降系统、污物输送系统、集料系统、污泥脱水系统、电控系统等。（见图1）

其中Ⅰ：主机架，Ⅱ：链斗清淤系统，Ⅲ：调坡系统，Ⅳ：污物输送系统，Ⅴ：集料仓，Ⅵ：污泥管道系统，Ⅶ：污泥脱水系统，Ⅷ：主机架行走系统，Ⅸ：电控部分，1：渠底，2：渠坡，3：桁架，4：清淤链条，5：清淤斗，6：调坡液压缸，7：活塞杆，8：调坡臂，9：过滤进料装置，10：爬梯。

各部分主要功能如下：

主机架：主要由钢结构桁架组成，主要起到承重并组合各个系统的作用。

行走系统：主要为铸胶车轮，适应渠道和河道边坡为沥青或混凝土或原土等各种情况。

链斗清淤系统：全断面回转式链斗装置，采用工程树脂材质，易于更换，尤其针对已衬砌混凝土表面不会产生破坏。

升降系统：采用液压升降，保证升降的准确及可靠性。

污物输送系统：采用刮板式输送机将污物输送到集料仓。

集料系统：主要包括进料装置、集料仓、出料装置。

污泥脱水系统：主要包括螺杆挤压机（卧式离心机）等装置。

电控系统：控制液压站的升降，以及各个用电设备。

5 环保清淤设备工作过程

清污设备运行开始，先要对条状物、片状物、块状物等大颗粒物质进行格栅，通过清料皮带输送集中到集料仓，同时过滤后的淤泥进行脱水处理，使污泥脱水后可直接运送做有机肥料等，不再产生二次污染。脱水后的水通过稀释或者处理直接再排回河道中。

污泥脱水主要有两种：（1）螺杆式挤压机：该污泥脱水用螺杆式挤压机利用螺杆螺叶间变导程及压缩旋转原理，使污泥产生缓慢压缩输送，并经特殊滤网过滤出水分。（2）卧式离心机：物料进入高速旋转的转鼓内，由于受到离心力作用大小不一样，悬浮液中的固相颗粒受到较大离心力的影响被沉降到转鼓的内壁，悬浮液中的清（液）相受到相对较小的离心力的影响被沉降到固相物料的内侧，与转鼓旋向相同的螺旋输料器也在做高速旋转，二者由差速器产生稳定的速度差，沉降到转鼓内壁的固相颗粒由螺旋输料器将物料输送到转鼓的固相出料口，清相液体由转鼓的清相出口流出。在一定条件下，为了达到更好的固液分离效果，可以选择种类和特性适合的聚合高分子电解质即絮凝剂，加入到输入离心机的物料中去，絮凝剂能够促成固体颗粒的凝聚和沉淀大大提高分离效果。

6 发展方向

渠道或河道的清淤设备发展经过近几年的发展，已经有了不小的发展，在将来的清淤设备的发展上，有几点着重注意：对水体的污染少；自动化程度高，尽可能减少辅助人员，一人即可操作甚至实现全自动；清淤设备具有多功能，不仅河底淤泥、河面污物都有收集作用、在一些浅滩河底未衬砌的坡面可以修坡；和垃圾清运车能联合使用；对于水下淤泥清除有实时监控设备；考虑对鱼类等水生动植物的保护。相信未来经过工程技术人员的努力，轻量化、高效率、实用性强的清淤设备会更多的涌现出来，从而更好的为河道及水利建管单位的管理提供更好的技术支持，为社会的发展作出更大的贡献。