一种可移动淤堵智能清洗的泥浆减量系统及方法与流程

本发明涉及高含水率泥浆的脱水减量方法，具体涉及一种可移动淤堵智能清洗的泥浆减量系统及方法。

背景技术：

水环境治理工程中，几乎所有遭受污染的河道、湖泊、水库治理时都要遇到对污染底泥进行清淤疏浚的问题。行业常用的方法是用绞吸式或者水力冲挖的方式将底泥变成泥浆，再用泵输送到岸上，底泥变成泥浆后体积增加10倍左右，大量含有复杂污染物的泥浆处理出现了“需要大面积的处理场地、后续无合适出路、复杂成分造成二次污染风险”的三大问题。

国内现在采用较多的是利用板框压滤机进行泥水分离和脱水，也有使用离心分离的方法分离水分，这些方法都存在工效比较低、与疏浚施工不能匹配且后续脱水淤泥(泥饼)难以利用、出路比较困难等问题。因此工程亟需高含水率泥浆快速减量脱水的技术方法。

现有的快速泥浆脱水减量化的方法多是真空抽滤的技术方案，如申请号为201210317079.1的中国发明专利公开《一种用于泥浆快速浓缩的浓缩系统》，在浓缩池下布设浓缩抽泥管道，通过重力和负压压差共同作用实现泥浆浓缩，大幅度提升了浓缩效率。但该系统存在以下缺陷：①抽滤装置位置设置固定，固定在浓缩池距池底1/3～1/5深度处；因此只能做到抽滤装置附近的泥浆浓缩效果较好，对于远离抽滤装置的泥浆浓缩效果一般；并且固定的抽滤装置导致装置清洗困难，装置的彻底清洗需要将浓缩池的泥浆排尽，拆卸抽滤装置后清洗；②淤堵泥皮清洗的方式采用了反冲洗吹脱的方式，将聚集在真空抽滤管周围的泥皮吹脱以恢复滤层的渗滤能力；这种反冲洗的方式具有缺陷，对于抽滤面积较大的抽滤装置，该方式的泥皮反冲洗效果并不理想，在某一点位泥皮被吹脱后，该吹脱区域成为冲击气体的优先通过区域，而抽滤装置其余位置的泥皮便无法冲洗干净，因此气体冲洗的方式清洗泥皮效率不高；③当泥浆发生一定沉降分层时，同时存在上清液和下层泥浆，该系统并没有设计上清液去除方案，导致抽滤下层泥浆浓缩的过程中，上清液通过下层泥浆的脱水通道被排出，使得系统的工作效率较低。

申请号为201510391789.2的中国发明专利公开《一种基于泥皮透水的疏浚泥浆脱水方法》，通过对泥浆先絮凝后真空抽滤的方法实现泥浆快速减量的效果。但该方法同样存在类似的不足：①该方法中并没有泥皮去除方案，当泥浆抽滤至发生淤堵，无法进一步抽滤时，缺少处理方案；②该方法中也未设置上清液排出装置，当泥浆发生一定沉降分层时，即同时存在上清液和下层泥浆时，使用该方法浓缩效率较低。

因此，急需寻找一种可以使泥浆做到减量更快、减量程度更高、减量及淤堵清洗操作更简易智能、减量泥浆后处理更方便的方法。

技术实现要素：

发明目的：针对现有的泥浆抽滤方法存在的抽滤装置位置固定、分层泥浆处理效率低、泥皮清洗效率低等问题，本发明提供一种可移动淤堵智能清洗的泥浆减量系统，并提供一种基于该系统进行泥浆脱水减量的方法。

技术方案：本发明所述的一种可移动淤堵智能清洗的泥浆减量系统，包括天吊以及可在其水平吊臂上移动的设备容纳盒、用于对泥浆进行减量过滤脱水的泥浆抽滤管道、用于为泥浆抽滤管道脱水过程提供负压的真空装置以及用于控制整个系统运行的控制装置；泥浆抽滤管道上套设有刮泥板，该刮泥板与设备容纳盒固定；设备容纳盒上安装有刚性升降装置，该刚性升降装置与泥浆抽滤管道固定连接、用于升降泥浆抽滤管道、使其与刮泥板发生相对运动、刮除泥皮；泥浆抽滤管道的出水管端连接排水管道，该排水管道与真空装置连通；控制装置与设备容纳盒、真空装置及刚性升降装置分别电性连接。

较优的，泥浆抽滤管道由若干根抽滤管集成并联，相邻抽滤管之间的距离为30～50cm；刮泥板上设有与抽滤管数量及管径匹配的通孔，该通孔的孔径与抽滤管的管径之差≤1mm。

其中，抽滤管可包括柱形管腔，该管腔底部侧壁设有贯通的脱水孔，且管腔内部设有至少一根导水管道；脱水孔外表面覆盖有用于截留颗粒的过滤介质。

优选的，刚性升降装置包括安装在设备容纳盒内的液压升降机，该液压升降机底部与泥浆抽滤管道的出水管端固定；排水管道包括与泥浆抽滤管道出水管端连通的第一排水管道以及与泥浆减量区域外部连通的第二排水管道，其中，第一排水管道固定在液压升降机工作平台上、随液压升降机升降运动。

较优的，排水管道上可设有用于监测泥浆抽滤管道脱水速率的流量计，控制装置内设有智能淤堵监测及清洗模块，用于接收流量计的实时数据、据此判断泥浆抽滤管道是否淤堵、并在淤堵时向刚性升降装置发送信号提升泥浆抽滤管道、刮除表面泥皮。

具体的，当泥浆抽滤管道的实时脱水流量小于0.2g/cm²·s时，判定发生淤堵；当智能淤堵监测及清洗模块在60s内发送提升信号的次数大于等于4次时，智能淤堵监测及清洗模块向控制装置发送反馈信号、提示工作人员该区域已经抽滤脱水完成或泥浆抽滤管道已无法通过刮泥板清洗干净。

作为优选的，本发明的泥浆减量系统还可包括用于抽滤泥浆上清液的上清液抽滤管道以及用于控制上清液抽滤管道与液面间距离的柔性升降装置，该柔性升降装置与控制装置电性连接；柔性升降装置包括安装在设备容纳盒内的电机以及固定在设备容纳盒外部的定滑轮，该定滑轮与上清液抽滤管道固定连接，在电机驱动下、带动上清液抽滤管道升降；上清液抽滤管道的出水管端与排水管道连通。

更优选的，本发明的泥浆减量系统还包括可漂浮在水面上的多孔轻质板，该多孔轻质板固定于上清液抽滤管道底部；柔性升降装置的定滑轮与多孔轻质板固定连接。

本发明所述的利用可移动淤堵智能清洗的泥浆减量系统进行泥浆减量脱水的方法，包括如下步骤：

(1)将天吊固定在泥浆浓缩池上，先通过控制装置控制天吊上的设备容纳盒移动到其中一处泥浆含水率高的区域，然后采用控制装置控制刚性升降装置将泥浆抽滤管道插入泥浆中，打开真空装置，开始对该区域泥浆抽滤减量；

(2)当泥浆抽滤管道出现淤堵时，采用控制装置控制刚性升降装置提升泥浆抽滤管道，刮除其表面的泥皮，然后将泥浆抽滤管道再次插入泥浆中抽滤减量；

(3)该区域的泥浆抽滤脱水完成后，控制天吊上的设备容纳盒移动至下一处含水率高的泥浆区域进行脱水，直至整个浓缩池完成抽滤减量；

(4)通过控制装置收起泥浆抽滤管道，对浓缩池里的剩余泥进行后续的处理或处置。

对于泥浆浓缩池上部有上清液的，本发明的泥浆减量脱水的方法，包括如下步骤：

(1)将天吊固定在泥浆浓缩池上，若泥浆浓缩池上部有上清液，先通过控制装置控制天吊上的柔性升降装置将上清液抽滤管道下放至上清液上，打开真空装置，吸取上清液，直至吸至上清液与下部浓泥的分界面，然后控制柔性升降装置拉起上清液抽滤管道；

(2)通过控制装置控制天吊上的设备容纳盒移动到其中一处泥浆含水率高的区域，然后采用控制装置控制刚性升降装置将泥浆抽滤管道插入泥浆中，打开真空装置，开始对该区域泥浆抽滤减量；

(3)当泥浆抽滤管道出现淤堵时，采用控制装置控制刚性升降装置提升泥浆抽滤管道，刮除其表面的泥皮，然后将泥浆抽滤管道再次插入泥浆中抽滤减量；

(4)该区域的泥浆抽滤脱水完成后，控制天吊上的设备容纳盒移动至下一处含水率高的泥浆区域进行脱水，直至整个浓缩池完成抽滤减量；

(5)通过控制装置收起泥浆抽滤管道，对浓缩池里的剩余泥进行后续的处理或处置。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)本发明设置简易天吊，通过简易天吊搭载可控制泥浆抽滤管道的移动，对任何未达到减量脱水要求的泥浆区域进行抽滤，实现全面的泥浆抽滤减量；而且，若抽滤管道发生严重淤堵，可将抽滤管道移动至方便清洗的区域进行清洗，人工清洗方便；同时，泥浆减量完成后，泥浆抽滤管道可以完全从泥浆中撤离，方便抽滤后泥浆的后期运输及处理；(2)本发明设置了上清液抽滤管道，当泥浆发生沉降分层时，抽水、抽泥多管道搭配实用，先将上清液抽出后再抽滤上清液下部泥浆中的水，提高工作效率；(3)本发明针对抽泥管道发生堵塞时的情况，在控制装置中设置了的智能淤堵监测及清洗模块，通过实时的脱水速率监测判别是否发生堵塞，并在判别为堵塞时对泥浆抽滤管道表面的泥皮进行自动刮洗，提高了系统清洗程度及效率。

附图说明

图1是本发明的可移动淤堵智能清洗的泥浆减量系统的结构示意图；

图2是本发明的局部结构放大图；

图3是本发明的泥浆抽滤管道用于泥浆脱水减量时的工作状态图；

图4是本发明的泥浆抽滤管道与刮泥板配合刮除泥皮时的工作状态图；

图5是本发明中泥浆抽滤管道中多根抽滤管的一种排布方式示意图；

图6是本发明中泥浆抽滤管道中多根抽滤管的另一种排布方式示意图；

图7是本发明中泥浆抽滤管道中单根抽滤管的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1，本发明的一种可移动淤堵智能清洗的泥浆减量系统，包括控制装置1、天吊4、设备容纳盒3、泥浆抽滤管道6和真空装置5，其中，泥浆抽滤管道6用于对泥浆进行减量过滤脱水，真空装置5用于为泥浆抽滤管道6脱水过程提供负压，控制装置1用于控制整个“可移动淤堵智能清洗的泥浆减量系统”的运行，包括控制天吊4、设备容纳盒3、真空装置5等部件的工作。

天吊4可为简易天吊，其上安装有设备容纳盒3，设备容纳盒3可在天吊4的水平吊臂上移动，工作人员可以通过控制装置1控制天吊4上的设备容纳盒3向各个方向移动；

泥浆抽滤管道6可为多合一的管道，即由多根抽滤管集成并联形成，抽滤管60的数量根据泥浆减量化所需求的时间要求布置，可以1根至多根不等。多根抽滤管一般为均匀排布的，如图5～6，排布方式不限，其中，a代表每个抽滤管60抽滤的影响半径，b代表相邻两根抽滤管60之间的外间距，也是两个抽滤管影响半径的加和；每根抽滤管60可为圆柱状，直径5～50cm之间，相邻的抽滤管外表面垂向距离b为30～50cm。如图7，单根抽滤管60包括柱形管腔，管腔底部侧壁设有贯通的脱水孔61，脱水孔61外表面覆盖有过滤介质62，使颗粒截留、同时使水分通过；抽滤管60的管腔内部可设置至少一根导水管道63，促进泥浆中抽滤水的排出。

为将泥浆抽滤水运输并排出，在泥浆抽滤管道6出水管端连接排水管道，排水管道可采用柔性塑料排水管。

泥浆抽滤管道6通过刚性升降装置8与设备容纳盒3固定。如图2～4，刚性升降装置8安装在设备容纳盒3上，其下端与泥浆抽滤管道6的出水管端固定连接，可拉动泥浆抽滤管道6垂直上下移动、同时二者不会发生任何相对位移。设备容纳盒3上还固定有刮泥板9，刮泥板9上设有与泥浆抽滤管道6孔径匹配的通孔，泥浆抽滤管道6垂直插入刮泥板9的通孔内，如泥浆抽滤管道6为圆柱型管道，刮泥板上通孔则为圆形孔，刮泥板的通孔内径比泥浆抽滤管道的外径略大，多出的尺寸不超过1mm。刚性升降装置8提升泥浆抽滤管道6的过程中，由于刮泥板9的位置固定，泥浆抽滤管道6与刮泥板9产生相对运动，可以将吸附在泥浆抽滤管道6上的泥皮刮除。

刚性升降装置8可为现有技术中常用的升降设备，作为优选的技术方案，刚性升降装置8可为小型液压升降机，其安装在设备容纳盒3内，在升降运动过程中收进设备容纳盒内或露出于设备容纳盒外部；连接泥浆抽滤管道6的排水管道包括与泥浆抽滤管道6出水管段连通的第一排水管道71以及与泥浆减量区域外部连通的第二排水管道72，其中，第一排水管道71固定在小型液压升降机的工作平台上，随液压升降机运动，如图3；当刚性升降装置8提升时，第一排水管道71以及泥浆抽滤管道6同时被提升，其中，第一排水管道71部分被提升至设备容纳盒3中，如图4，同时，由于刮泥板9固定不动，泥浆抽滤管道6在穿过多孔刮泥板9的过程中，吸附在泥浆抽滤管道6外侧的淤堵泥皮被刮除干净；当刚性升降装置8下降时，小型液压升降机下降，同步将第一排水管道71以及泥浆抽滤管道6下降至工作高度，如图3，可以进行下一次抽滤。

泥浆抽滤脱水过程中可能会出现脱水孔淤堵等情况，此时需要及时清洗泥浆抽滤管道6，为及时监测到淤堵情况并及时清洗，提高抽滤效率，控制装置1内部可设置智能淤堵监测及清洗模块，同时在排水管道上设置流量计2，流量计2可设置在第二排水管道72上，用于监测泥浆抽滤管道6脱水速率；智能淤堵监测及清洗模块通过接收流量计2的实时数据，智能判别多合一泥浆抽滤管道是否淤堵。当实时脱水流量小于0.2g/cm²·s(单位时间的脱水质量与泥浆抽滤管道6有效抽滤面积的比值)，认为发生淤堵。若判别为淤堵，智能淤堵监测及清洗模块立刻传输信号给刚性升降装置8，刚性升降装置8提升被判别为淤堵的泥浆抽滤管道6，在提升过程中刮除泥浆抽滤管道6表面的淤堵泥皮；随后泥浆抽滤管道6通过刚性升降装置8下降至泥浆区域继续进行泥浆减量脱水，直至智能淤堵监测及清洗模块下一次判别淤堵，再进行下一次刮除清洗。

当智能淤堵监测及清洗模块在60s内给刚性升降装置发送提升信号的次数达到4次及以上时，智能淤堵监测及清洗模块会反馈信号给控制装置1，提示工作人员该区域的泥浆已经抽滤脱水完成，应通过控制天吊4移动至下一片脱水区域；若工作人员发现该区域泥浆含水率尚且很高，则代表该反馈信号是提示工作人员泥浆抽滤管道6已无法通过多孔刮泥板清洗干净，需要人工调试清洗。

真空装置5为泥浆抽滤管道6抽滤脱水过程提供负压，可将第二排水管道72与真空装置5连通，为保证过滤效率，真空负压不应超过20kpa。

泥浆浓缩池放置一段时间后，会发生一定的沉降分层，即同时存在上清液和下层泥浆，此时仅采用泥浆抽滤管道6减量脱水效率较低。为进一步提高工作效率，本发明的泥浆减量系统还可包括固定连接的上清液抽滤管道11和柔性升降装置12，上清液抽滤管道11也可为由多根管道集成并联形成的多合一管道；柔性升降装置12固定在设备容纳盒3上，并与控制装置1电性连接，其升降过程中拉动上清液抽滤管道11垂直上下移动，控制上清液抽滤管道11与上清液液面之间的距离。上清液抽滤管道11的出水管端连接第三排水管道73，第三排水管道73与第二排水管道72连通，将抽滤的上清液运输排出。

柔性升降装置12也可为现有技术中常用的升降设备，作为优选的方案，柔性升降装置12包括相互连接的电机和定滑轮，电机安装在设备容纳盒3中，定滑轮固定在设备容纳盒外部，电机可通过绳索连接定滑轮，定滑轮通过绳索再连接上清液抽滤管道11，通过电机提供的牵引力带动上清液抽滤管道11升降。上清液抽滤管道11底部可固定有多孔轻质板10，多孔轻质板10上可设置与上清液抽滤管道11管径匹配的通孔，将上清液抽滤管道11底部插入该通孔内，即可与多孔轻质板10固定，此时，可通过将定滑轮与多孔轻质板10固定连接的方式固定定滑轮与上清液抽滤管道11；多孔轻质板10可包括上下两块，分别固定在上清液抽滤管道11的顶部和底部，多孔轻质板10的密度远小于水，装载上清液抽滤管道11后可以漂浮在水面上，有利于上清液的抽吸排出。

当柔性升降装置12提升时，电机通过绳索提供牵引力，将上清液抽滤管道11及多孔轻质板10拉起，提升至需要的高度；当柔性升降装置12下降时，电机工作让绳索松弛，上清液抽滤管道11及多孔轻质板10不受牵引力仅受重力和浮力漂浮在上清液上，在真空装置5提供负压的状态下，吸出絮凝泥浆的上清液。

本发明的一种可移动多管式淤堵智能清洗的泥浆减量方法，包括如下步骤：

(1)若泥浆浓缩池上部有上清液，工作人员通过控制装置1控制天吊4上的柔性升降装置12，将固定在多孔轻质板10上的上清液抽滤管道11下放至上清液上，打开真空装置5，漂浮在上清液上的上清液抽滤管道11会吸取上清液，直至吸至上清液与下部浓泥的分界面，此时通过天吊4拉起多孔轻质板10及上清液抽滤管道11；

(2)若浓缩池无上清液或者上清液通过步骤(1)吸净，工作人员判断一处泥浆含水率较高的区域，控制天吊4上的设备容纳盒3移动至该区域，然后控制装置1控制刚性升降装置8，将泥浆抽滤管道6插入该区域泥浆中，打开真空装置5，此时插入泥浆中的泥浆抽滤管道6开始对该区域泥浆抽滤减量；

在这个过程中智能淤堵监测及清洗模块会持续监测泥浆抽滤管道6的脱水效率，所述的判别标准是当实时脱水流量小于0.2g/cm²·s，认为发生淤堵。此时智能淤堵监测及清洗模块会发送信号给刚性升降装置8，提升泥浆抽滤管道6进行清洗。

(3)当一片区域完成抽滤减量，工作人员通过控制装置1调整上清液抽滤管道6对下一片区域进行抽滤减量，直至整个浓缩池完成抽滤减量。

(4)整个浓缩池完成抽滤减量后，工作人员通过控制装置1收起装置，即可便捷的对浓缩池里的剩余泥进行后续的处理或处置。

实施例

一种可移动淤堵智能清洗的泥浆减量系统，包括控制装置1、流量计2、智能淤堵监测及清洗模块3、简易天吊4、真空装置5、泥浆抽滤管道6、第一、第二及第三排水管道71、72和73、刚性升降装置8、多孔刮泥板9、多孔轻质板10、上清液抽滤管道11、柔性升降装置12、设备容纳盒3。

设备容纳盒3安装在简易天吊4上，设备容纳盒3上安装有刚性升降装置8、多孔刮泥板9、柔性升降装置12和第一、第二、第三排水管道71、72和73，第一排水管道71和第三排水管道73分别与第二排水管道72连通。泥浆抽滤管道6为7根单独的抽滤管并联集成的多合一泥浆抽滤管道，每根抽滤管直径为10cm，邻近的两根抽滤管外表面垂向距离设定为40cm，抽滤管外部包裹的过滤介质选用无纺土工布；多合一泥浆抽滤管道的顶端与刚性升降装置8的底端相连接，刮泥板9为与多合一泥浆抽滤管道匹配的多孔刮泥板，多合一泥浆抽滤管道套入多孔刮泥板中。上清液抽滤管道11也为7根单独的管道并联集成的多合一上清液抽滤管道，其固定在多孔轻质板10上，多孔轻质板10与柔性升降装置12连接。

控制装置1内设有智能淤堵监测及清洗模块，流量计2安装在设备容纳盒3上部的第三排水管道73中。控制装置1与设备容纳盒3、真空装置5、刚性升降装置8、柔性升降装置12分别电性连接，控制智能淤堵监测及清洗模块、天吊4、真空装置5、刚性升降装置8和柔性升降装置12的工作。

本系统的工作过程：

在泥浆浓缩池或者泥浆浓缩池塘等区域安装简易天吊4，若该区域泥浆经沉淀后有上清液，工作人员通过控制控制装置1启动柔性升降装置12下放多孔轻质板10和多合一的上清液抽滤管道11至泥浆上清液，随后启动真空装置5，对上清液进行抽滤，抽滤出的上清液经第三排水管道73排出，安装在多孔轻质板10上的多合一的上清液抽滤管道11因漂浮在上清液上，所以始终抽滤表层的上清液，直至上清液抽滤完成；

工作人员观测上清液抽滤完成后，关闭真空装置5，通过控制控制装置1启动柔性升降装置12收回多孔轻质板10和多合一的上清液抽滤管道11；随后启动刚性升降装置8，将多合一的泥浆抽滤管道6插入需要脱水减量化的泥浆中，启动真空装置5，对该区域的泥浆脱水减量；

抽滤出的水依次经排水管道71和72排出，在排水过程中流量计2对脱水速度进行实时监测，并将数据传输给智能淤堵监测及清洗模块3，智能淤堵监测及清洗模块3根据流量计2数据判别系统是否发生淤堵，若脱水速率小于0.2g/cm²·s，判别为淤堵；此时智能淤堵监测及清洗模块3自动发送信号给刚性升降装置8，提升多合一的泥浆抽滤管道6，多合一的泥浆抽滤管道6在穿过多孔刮泥板9的过程中，吸附在其外侧的淤堵泥皮被刮除干净，随后刚性升降装置8再将多合一的泥浆抽滤管道6下放至泥浆中进一步进行抽滤。若智能淤堵监测及清洗模块3在60s内发送给刚性升降装置8的次数达到4次及4次以上时，此时智能淤堵监测及清洗模块3会发送反馈信号给控制装置1，提示工作人员该区域的泥浆已经抽滤脱水完成，应通过控制简易天吊4移动至下一片泥浆区域进行脱水；另一种情况是提示工作人员多合一的泥浆抽滤管道6已无法通过多孔刮泥板9清洗干净，需要人工调试清洗，此时工作人员控制简易天吊4移动器械至方便清洗多合一的泥浆抽滤管道6的区域，人工对多合一的泥浆抽滤管道6进行清洗；

重复上述步骤，直至整个泥浆浓缩池或者泥浆浓缩池塘等区域泥浆减量脱水完成；随后工作人员通过控制简易天吊4将所有器械撤出，最后可对该区域脱水泥浆进行后续的处理、处置。