圖9-4清淤機(jī)械分類
(1)兩棲反鏟式清淤機(jī)
兩棲反鏟式清淤機(jī)具有陸用挖掘和水上挖掘雙重功能,該清淤機(jī)利用平底船作為機(jī)體,用于水上工作時(shí),采用浮箱增人浮力用于承重,裝有4支由液壓油缸控制的帶有沼澤輪的支腿用于水下挖掘定位,同時(shí)自備螺旋槳用于移動(dòng)。采用反鏟式挖掘的方法對(duì)淤泥進(jìn)行挖掘,挖掘出的淤泥通過(guò)泥駁外運(yùn)。兩棲式反鏟式清淤機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是:操作靈便,機(jī)動(dòng)性強(qiáng),能自行出入水域,具有自航能力,可用于清除硬質(zhì)河底障礙物。它的缺點(diǎn)是:不連續(xù)工作,清淤效率低,對(duì)流態(tài)淤泥的淸理效果也較差,在施工過(guò)程中容易產(chǎn)生底泥擴(kuò)散的現(xiàn)象。
圖9-5兩棲反鏟式清淤機(jī)
圖9-7絞吸式清淤船
圖9-8吸盤式清淤船
圖9-9射流式清淤船
該項(xiàng)目水系流域?yàn)槌菂^(qū)河道,河流較?。淮┻^(guò)的主要為住宅區(qū),兩岸沿線居民區(qū)密集,岸邊可操作空間較為狹窄,船舶無(wú)法通行。清淤應(yīng)以干式清淤和半干式清淤為主。以其中的干挖清淤、水力沖挖清淤為主具體作業(yè)方式如下:
(1)干挖清淤:作業(yè)區(qū)水排干后,大多數(shù)情況下都是采用挖掘機(jī)進(jìn)行開挖,挖出的淤泥直接由渣土車外運(yùn)或者放置于岸上的臨時(shí)堆放點(diǎn)。倘若河塘有一定寬度時(shí),施工區(qū)域和儲(chǔ)泥堆放點(diǎn)之間出現(xiàn)距離,需要有中轉(zhuǎn)設(shè)備將淤泥轉(zhuǎn)運(yùn)到岸上的儲(chǔ)存堆放點(diǎn)。一般采用擠壓式泥漿泵,也就是混凝土輸送泵將流塑性淤泥進(jìn)行輸送,輸送距離可以達(dá)到200~300m,利用皮帶機(jī)進(jìn)行短距離的輸送也有工程實(shí)例。干挖清淤其優(yōu)點(diǎn)是清淤?gòu)氐祝|(zhì)量易于保證而且對(duì)于設(shè)備、技術(shù)要求不高;產(chǎn)生的淤泥含水率低,易于后續(xù)處理。
(2)水力沖挖清淤:采用水力沖挖機(jī)組的高壓水槍沖刷底泥,將底泥擾動(dòng)成泥漿,流動(dòng)的泥漿匯集到事先設(shè)置好的低洼區(qū),由泥泵吸取、管道輸送,將泥漿輸送至岸上的堆場(chǎng)或集漿池內(nèi)。水力沖挖具有機(jī)具簡(jiǎn)單,輸送方便,施工成本低的優(yōu)點(diǎn),但是這種方法形成的泥漿濃度低,為后續(xù)處理增加了難度,施工環(huán)境也比較惡劣。
生態(tài)清淤是指在無(wú)需抽干河流情況下,以遙控方式將污泥柔和地抽吸至岸上指 定地點(diǎn),整個(gè)清淤過(guò)程快速、徹底、衛(wèi)生、干凈。通過(guò)柔和的抽吸清理方式,底部淤泥不會(huì)產(chǎn)生湍流,因此不會(huì)污染河流水體。該吸泥裝置在標(biāo)準(zhǔn)配置情況下(60 m3/h, 抽吸深度3.5m)運(yùn)輸參數(shù)如下:
圖9-10 生態(tài)清淤時(shí)所采用的專用設(shè)備—智能清淤機(jī)械人
整個(gè)過(guò)程是沿河底進(jìn)行柔和抽吸和生態(tài)清淤,不會(huì)損壞自然的河床基地。通過(guò)液壓調(diào)控裝置,可以精 確控制距離河床底部的抽吸高度。
通過(guò)聲納測(cè)試系統(tǒng),可以實(shí)時(shí)顯示河床底部基本地形和淤泥層厚度,并通過(guò)一臺(tái)平板電腦可在岸邊或辦公室監(jiān)視整個(gè)清淤過(guò)程。
二、河底淤泥層的測(cè)量
在進(jìn)行生態(tài)清淤之前,必須進(jìn)行測(cè)試調(diào)查淤泥層厚度,統(tǒng)計(jì)吸泥工程量。此時(shí)可以采用聲納測(cè)試儀測(cè)試確定河底的基本地形。通過(guò)GPS技術(shù)將測(cè)試點(diǎn)傳送至用戶指 定的終端接收設(shè)備(例如手機(jī)或平板電腦)。在聲納測(cè)試時(shí),同時(shí)按兩種不同的頻率進(jìn)行, 一方面可將所謂固定的污泥層測(cè)出,另一方面可以將自然河底測(cè)出。通過(guò)這一方式,可以計(jì)算測(cè)出不同斷面的沉積污泥厚度。
這些數(shù)據(jù)被傳遞至岸上的一臺(tái) PC、手機(jī)、平板電腦中。通過(guò)數(shù)值顯示,操作人員可以立即知道吸泥機(jī)所處位置的瞬時(shí)河底基本情況。吸泥機(jī)另外還配置一個(gè) GPS系統(tǒng), 從而具有電子導(dǎo)航功能。
這些被測(cè)試的區(qū)域可以數(shù)值形式分成小塊面積。因?yàn)榭梢跃?確計(jì)算吸泥機(jī)所在地的污泥厚度,可在吸泥之后就要求的吸泥厚度和實(shí)際消除厚度之間進(jìn)行比較。每天多次對(duì)污泥固含量和含砂量進(jìn)行多次測(cè)試確定并記錄存檔。
在生態(tài)清淤之后,建議再次進(jìn)行一次聲納測(cè)試,這樣可以了解清淤前后的整體情況。最 后圖表也作為下次清淤工作提供參考文件。
圖9-11 采用聲納測(cè)試系統(tǒng)確定河體底部的淤泥層厚度
三、生態(tài)清淤的整體處理方案
一般來(lái)說(shuō),在生態(tài)清淤之前,必須進(jìn)行一些前期準(zhǔn)備工作。除了生態(tài)清淤之外,還必須對(duì)抽吸取出的黑漿淤泥進(jìn)行處理處置。根據(jù)污泥性質(zhì)和污泥污染程度的不同,所采用的后處理設(shè)備及其工藝也各不相同。常用的河底淤泥處理處置工藝可分成以下8個(gè)步驟:
Step 1:修剪水生植物和岸邊植被
在選擇各種生態(tài)清淤過(guò)程中,保護(hù)動(dòng)植物生態(tài)環(huán)境,為兩棲動(dòng)物和魚類提供良好生活環(huán)境是一個(gè)十分重要的評(píng)估條件。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,可以事先進(jìn)行以下工作:對(duì)岸邊灌木和大樹進(jìn)行修剪;從河面上切割取出水生植物,例如蘆葦、水花生等。
Step 2:河道預(yù)清理(分離取出粗大故障物質(zhì))
為了防止堵塞,必須事先對(duì)沉積淤泥中的粗大故障物質(zhì)進(jìn)行清理。此時(shí)可以在底泥抽吸裝置上安裝采用各種類型的格柵設(shè)備,對(duì)河道清理預(yù)處理,將各種故障物質(zhì)(塑料袋、麻袋、可樂(lè)瓶、玻璃瓶、金屬木塊等)分離取出。安裝過(guò)濾格柵的吸泥機(jī)械人首先沿著河底對(duì)淤泥進(jìn)行篩分過(guò)濾,將上述故障物質(zhì)分離取出。在此過(guò)程中,可對(duì)長(zhǎng)期沉積的泥沙進(jìn)行松化處理。
在進(jìn)行預(yù)清理工作的同時(shí),可以采用聲納測(cè)試系統(tǒng),對(duì)河底淤泥深度和河底基本地形進(jìn)行探測(cè),并制作3D圖紙。在了解了淤泥層厚度的基礎(chǔ)之上,可以計(jì)算清淤工程用量。
圖9-12 安裝在清淤裝置上的格柵過(guò)濾部件
Step 3:清理取出河底淤泥
在將所有故障物質(zhì)分離取出之后,就可以進(jìn)行生態(tài)清淤工作。具體操作過(guò)程如下:將一臺(tái)耐磨損吸泥水泵安裝在由全不銹鋼材料制成的浮舟之上。通過(guò)一個(gè)液壓升降設(shè)備,可將吸泥清理耙精 確下沉至所需要的深度。浮舟和吸泥清理耙不會(huì)直接接觸池底,損壞底部自然形成的河床基地。
升降裝置內(nèi)配置一個(gè)雙頭螺桿,可在收集運(yùn)輸淤泥的同時(shí),對(duì)河底淤泥進(jìn)行濃縮處理,在提高污泥固含量的同時(shí)進(jìn)行抽吸處理。整個(gè)清淤過(guò)程是沿著河底進(jìn)行柔和抽吸,不會(huì)產(chǎn)生湍流造成水體污染和河面臭氣擴(kuò)散。
圖9-13 清淤機(jī)械人的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)情況
傳統(tǒng)的清淤方式十分復(fù)雜,除了抽干河流之外,還需要很多人工才可以將淤泥運(yùn)送至岸上。與此相反,采用此機(jī)械人清淤不僅快速經(jīng)濟(jì),最 重 要的是這種清淤方式最為安全可靠和衛(wèi)生干凈。在通常情況下,整個(gè)清淤過(guò)程只需一個(gè)人工。
Step 4:對(duì)水/污泥混合物進(jìn)行篩分過(guò)濾處理
采用星盤篩(孔徑 8mm)對(duì)水/污泥混合物進(jìn)行篩分處理。此篩分裝置安裝在沉淀集裝箱之上,篩下物流被收集在沉淀集裝箱之內(nèi),均化之后泵送污泥中間儲(chǔ)存池內(nèi); 篩上物質(zhì)通過(guò)滑槽進(jìn)入垃圾集裝箱內(nèi)。
Step 5:對(duì)水/污泥混合物進(jìn)行機(jī)械性脫水處理
通過(guò)污泥脫水機(jī)可對(duì)水/污泥混合物進(jìn)行脫水處理。在對(duì)這些沉積污泥進(jìn)行脫水過(guò)程中,因?yàn)榇宋勰嗝撍到y(tǒng)是開敞式脫水系統(tǒng),在有故障情況下可以立即中斷,排除故障之后重新啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)目視情況,可以隨時(shí)調(diào)整脫水污泥的處理能力和脫水質(zhì)量。整套設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊,噪聲很低。因?yàn)楹拥子倌嘀袩o(wú)機(jī)含量很高,一般在脫水處理之后,污泥固含量約為40%DS。因?yàn)槊撍勰喙毯亢芨?,一般可以堆放,十分容易運(yùn)輸和后續(xù)進(jìn)行污泥處置。沉淀污泥和脫水污泥之后的濃縮比例額大約是在2.3。
Step 6:對(duì)脫水后沉積淤泥的處置
根據(jù)當(dāng)?shù)卣囊?guī)定來(lái)確定合適的處置途徑,如果河底淤泥內(nèi)不含有毒物質(zhì),可以考慮農(nóng)用,填埋砂石坑或者用于建造高速公路兩旁的防噪聲墻。
圖9-14 脫水之后的污泥固含量最高可達(dá)40%DS
圖9-15 由星盤篩過(guò)濾產(chǎn)生的篩渣物質(zhì)可進(jìn)行堆肥處理
對(duì)預(yù)處理時(shí)產(chǎn)生的粗大故障物質(zhì)一般采用手工進(jìn)行簡(jiǎn)單的初步撿楝篩分之后送往當(dāng)?shù)氐睦幚碚尽R簿驼f(shuō),這些垃圾被收集在集裝箱,然后運(yùn)往擁有營(yíng)業(yè)執(zhí)照的垃圾處置站。
四、生態(tài)清淤工藝的優(yōu)點(diǎn)
與傳統(tǒng)的清淤/挖泥方法相比較,例如濕法挖泥、干式挖泥或“鏟拉”,生態(tài)清淤具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、帶水作業(yè),無(wú)需排水就可以去除河底沉積物質(zhì)
2、不會(huì)影響河岸邊水生態(tài)環(huán)境和生物種群
3、通過(guò)水泵沿河底抽吸,不會(huì)產(chǎn)生渾濁液體,對(duì)河流水體和周圍環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響
4、通過(guò)這一處理工藝,可在很難靠近的區(qū)域進(jìn)行清淤。通過(guò)聲納測(cè)試,還可對(duì)有些區(qū)域按等級(jí)優(yōu)先進(jìn)行清淤工作。
5、不需要淤泥沉淀區(qū)域,不需要污泥中間儲(chǔ)存池,也不需要鋪設(shè)臨時(shí)卡車運(yùn)輸通道
6、被處置污泥體積大幅下降,因此運(yùn)輸費(fèi)用和處置費(fèi)用下降
7、脫水之后的沉積物質(zhì)可放置在開敞式集裝箱內(nèi)運(yùn)輸
8、大幅降低淤泥體積,降低運(yùn)輸費(fèi)用和后處置費(fèi)用
五、總結(jié)
河道清淤是治理黑臭水體過(guò)程中最為重要的工程措施之一,傳統(tǒng)的清淤方式十分復(fù)雜,采用智能機(jī)械人清淤可以快速經(jīng)濟(jì)、安全可靠、衛(wèi)生干凈地進(jìn)行。在本項(xiàng)目中選擇合適的河段采用生態(tài)清淤的方式進(jìn)行清淤。
(三)、暗涵清淤
(四)、清淤工藝總流程
圖9-17 清淤工藝總流程
河道進(jìn)行分段圍堰形式,排除河水后進(jìn)行人工或機(jī)械清淤,用管道或密閉容器輸送至預(yù)設(shè)的場(chǎng)地進(jìn)行垃圾分離和淤泥脫水,淤泥垃圾分離和脫水臨時(shí)施工場(chǎng)地暫設(shè)于選定廠址,脫水后淤泥通過(guò)運(yùn)輸車輛外運(yùn)至棄土點(diǎn)。
站點(diǎn)選擇
(2)收集可能的脫水場(chǎng)地信息資料。一般通過(guò)在當(dāng)?shù)匦”壤匦螆D或衛(wèi)星圖片上進(jìn)行查找,向當(dāng)?shù)赝恋毓芾?、城市?guī)劃部門咨詢的方式獲得;
(3)對(duì)可能的脫水場(chǎng)地信息資料逐個(gè)進(jìn)行實(shí)地調(diào)查,從脫水場(chǎng)地使用、地質(zhì)災(zāi)害等角度進(jìn)行篩選,編寫脫水場(chǎng)地調(diào)查報(bào)告;
(4)組織相關(guān)部門召開脫水場(chǎng)地選址專題工作會(huì),初步確定脫水場(chǎng)地選取先后次序;
(5)對(duì)初選的脫水場(chǎng)地進(jìn)行必要的勘測(cè)和地質(zhì)調(diào)查,進(jìn)行脫水場(chǎng)地選址方案比選,確定脫水場(chǎng)地場(chǎng)址,形成脫水場(chǎng)地選址專題報(bào)告。
脫水站點(diǎn)設(shè)計(jì)包括脫水位置、脫水站點(diǎn)服務(wù)范圍、服務(wù)淤泥量、脫水工作時(shí)間安排、總平布置等。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)初步勘察,脫水站點(diǎn)位置初步設(shè)置在以下位置。