用于浆料脱水的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及改善浆料脱水的方法，特别是由“疏浚废物”获得的浆料。
【背景技术】
[0002]疏浚废物处理是疏浚承包人面对的重要问题。疏浚淤泥以浆料形式悬浮在水中。这样的浆料如果直接地排放入贮留淤泥池或沉淀池，可引起严重的回收问题。因此，需要有效地脱水和从这些浆料中回收固体材料。本发明提供一种快速并有效的手段用于将水从固体分离出，从而经济地减少体积并为沉积物回收，再使用或者处理提供有吸引力的选择。
[0003]水力疏浚机是从天然或人造水道中清除多种的沉积物的有效的挖掘装置。该挖掘机可清除的沉积物分为污染物或危险的沉积物以及无危险的沉积物。该沉积物可包含碎片，比如沙、砂砾、粘土、淤泥、有机物，或其任何组合。典型地，固体的细粒部分，包括粘土、淤泥，和有机物，构成最大的体积，并且该部分也最难以回收。在吸泥船开采过程中从水道中挖掘出的所有材料必须被搬移到处理场。传统地，这些地点包括沉淀池，特别地设计用于适应颗粒物质粉末的缓慢的沉降特征。该“淤泥塘”在多方面给邻近的社区造成负担。它们占据土地的有效面积，并且因为在含水的沉积物缓慢的干燥过程中发出有毒的气味通常使邻居不愉快。
[0004]以求解决传统的沉淀池的相关问题，采用疏浚泥浆脱水系统。该脱水系统用于从水中分离出疏浚固体，以便固体可被再循环或处理。该系统典型地包括筛组件、旋液分离器、离心机、压带机和澄清容器。大多数体系以“分批处理”过程操作，其中可以在分隔的时间间隔接受唯一限定量的疏浚淤泥。疏浚淤泥首先被泵入储存罐，然后，当挖掘机空闲时，浆料被慢慢地泵送并由各装置依次处理，直到储存罐可再次装入。组成脱水系统中的单个设备的处理率限制疏浚操作的通过速率。这样的间歇式系统相关的低效率使得操作成本上升。
[0005]发明人已提出连续的脱水系统。通常，该体系可描述为普通的泥浆脱水系统的改进并被视为可提供用于浆料流脱水的装置，包括第一分离器，用于从浆料流中分离出大于第一尺寸的对象，以形成初级处理的浆料流，接受初级处理的浆料流的第二分离器，并从初级处理的浆料流中分离出大于第二尺寸的对象，以形成次级处理的浆料，第二尺寸小于第一尺寸，以及接受次级处理浆料流的第三分离器，并从次级处理的浆料流中分离出大于第三尺寸的对象，第三尺寸小于第一和第二尺寸。
[0006]可提供进一步水平的处理，例如从处理的水中进一步除去固体或在前级中从浆料流中清除的固体进一步脱水。
[0007]美国专利N0.5，656，174描述了能够连续运转的脱水系统。该系统使用一连串的过滤筛构成的第一分离器，和选择性的第二分离器，比如旋液分离器，后面加入絮凝剂以聚集微细固体物。该絮凝材料然后通过第三分离器被过滤，其为轨道筛组件形式，并在A形框架上支持有两个筛。选择性地，处理过的水通过离心作用进一步除去固体。
[0008]US6149811公开了一种筛装置，用于在浆料进料流中收集固体，包括在多个角度相互连接的多个筛。它能被用做第三分离器。
[0009]W001/85628供应了一种淤泥脱水系统，能够高流速输送并容易操作。其可特别用于US5656174中描述过程的末级。浆料流的脱水通过连续确定的一个或更多参数，根据确定的参数向浆料流中加入絮凝剂，絮凝剂与浆料混合以形成絮凝浆料流，输送絮凝浆料通过散布器到轨道筛并通过轨道筛过滤絮凝浆料以形成固体和滤液。该参数是浆料的流速、浆料的浆密度和滤液的浆密度。该轨道筛合适地提供第三分离器以用于US565174中的装置。
[0010]W001/85628特别公开了一种散布器，其设计用于输送絮凝浆料流到轨道筛，该散布器包括垂直配置的导管，其从具有絮凝浆料的入口的底部上升至絮凝浆料输送给轨道筛的上部部分，所述导管具有保持恒定的横截面积或者从底部到上部增加并且从底部到上部显著地增加的纵横比。
[0011]W001/85628进一步公开了轨道筛除去的絮凝浆料可进一步通过固体压带机脱水。
【发明内容】
[0012]发明人一直寻求改进普通浆料脱水系统的各个分离器阶段，以改进装置的操作。
[0013]已经发现移动式水力疏浚机经常携带各种形式的碎片。该碎片可包括部分或全部的壳、岩石、塑料购物袋、来自购物车或沉没船只的金属件、电池、木材碎片和木质纤维、线与钓丝的碎片、水下的植被、许多有机体的骨骼残余、分层的地毯和人工草皮。现有的系统中，两种型号的设备(常常联合工作)已经被用于从疏浚流体中除去碎片。两部分系统的第一部分包括一个粗筛单元，通常由格状或平行设计的重金属条构成。来自疏浚的流体通常成一定角度被泵送通过该格子，以达到一个自清洗水平。该重金属构造是必需的，因为否则岩石和壳及其它重的碎片会阻塞筛。该重金属筛单元后面一般是更细更精巧的筛，例如振动筛分机。
[0014]然而，已经发现当存在水生植物或地毯纤维时，粗筛和振动筛都很快地被阻塞，两个筛的表面都被纤维材料或植被所阻塞。这种阻塞在行业中被称为封堵，且是一个重要的问题。有时，来自疏浚的流体必须被周期地停止，以清理筛。有时，清理筛可能在一分钟内发生数次。
[0015]本发明的一个目的是提供在浆料流脱水装置中使用的第一分离器，其避免了现有技术中的问题。
[0016]本发明进一步的目的是提供在浆料流脱水装置中使用的第一分离器，其中可减少封堵的问题。
[0017]发明人已经认识到包括多个筛网的分离器在除去碎片非常成功并且具有高抗封堵性，其被通电使用所以具有“抓取”的动作。
[0018]这样的分离器在材料的干分离领域是已知的，特别是当从基材中除去细粒材料。然而，它们没有被用于浆料的筛分。这样的分离器必须改进以用于筛分浆料，包括位于弹性筛网下方用于收集通过该筛网的浆料的收集器。
[0019]因此，在第一方面，本发明提供用于浆料流脱水的装置，包括:
用于从浆料流中分离出大于第一尺寸的对象的第一分离器，以形成初级处理的浆料流；和第二分离器，用于接受初级处理的浆料流，并从初级处理的浆料流中分离出大于第二尺寸的对象，以形成次级处理的浆料，第二尺寸小于第一尺寸；
其中第一分离器包括:
框架组件，包括主支撑框架部分和可移动地安装在主支撑框架部分上的可移动支撑框架部分；
沿横向于框架组件长度的方向间隔开的多个筛网支架；
沿框架组件的长度方向延伸并被筛网支架连接和支持的弹性筛网，筛网支架交替地连接到主支撑框架部分和可移动支撑框架部分上，和
位于弹性筛网下方的收集器，用于连接通过弹性筛网的初级处理浆料。
[0020]本发明的第一方面进一步提供一种浆料流脱水的方法，包括:
输送浆料流到第一分离器，从浆料流中分离出大于第一尺寸的对象，以形成初级处理的浆料流，并输送初级处理的浆料流到第二分离器，从初级处理的浆料流中分离出大于第二尺寸的对象，以形成次级处理的浆料，第二尺寸小于第一尺寸，
其中第一分离器包括框架组件，包括主支撑框架部分和可移动地安装在主支撑框架部分上的可移动支撑框架组件；
沿横向于框架组件长度的方向间隔开的多个筛网支架；
沿框架组件的长度方向延伸并被筛网支架连接和支持的弹性筛网，筛网支架交替地连接到主支撑框架部分和可移动支撑框架部分上，摇动可移动支撑框架组件连续地传递运动到连接于可移动支撑框架组件上的弹性筛网的部分，
通过弹性筛网的处理过的浆料在位于弹性筛网下方的收集器处被收集。
[0021]W001/85628公开了一种散布器，一般为扇形，并且在正面从相对窄的底部通过基本上三角形的中间部分上升到相对宽的上部。在侧面，其为从底部到较窄的上部的锥形。
[0022]因为它可以输送均匀分布的絮凝浆料流到轨道筛，该散布器被使用。没有这样的散布器，在输送到轨道筛之前可能发生絮凝浆料流堵塞以及絮凝浆料到轨道筛的不均匀输送。
[0023]絮凝浆料在轨道筛表面的均匀分布对于疏浚脱水系统的良好操作是非常重要的。
[0024]然而，已经发现实际上均匀分布的絮凝浆料有时将不能获得。不希望被理论限制，人们相信这起因于絮凝浆料的非牛顿特性。特别地，在一定条件下，絮凝浆料开始在散布器内部沉淀，妨碍了均匀分布。已发现特别当絮凝基质密度太高而不能被流过散布器的水夹带时，即是如此。例如，这可能由高比重的沉积物或浆料中夹带的大质量分数的沉积物块引起。
[0025]散布器中的水的流率不能随意改变的事实加重了这个问题，因为工艺的其它部分具有临界质量平衡条件。例如，轨道筛可仅能应付某一最大容积的水流。太多材料可以导致筛的阻塞，引起溢出。虽然为了任何特定类型的沉积物和沉积物流率可以提供最佳几何尺寸的散布器，但是希望能在多种环境中处理浆料。
[0026]因此，本发明的进一步目的是提供一种用于从水中分离出悬浮固体的装置的管道，避免现有技术中的问题。
[0027]本发明的进一步目的是提供一种用于从水中分离出悬浮固体的装置的管道，其中管道出口处含有悬浮固体的水的不均匀分布的问题可被避免。
[0028]本发明人认识到管道中具有固体悬浮物的水的流率可通过向水中输入气体自由控制，其增加了它的流体体积。
[0029]这种类型的管道适用于从水中分离出悬浮固体的任何装置，但是它特别适合浆料进料的装置或者使用絮凝剂从浆料脱水的方法。
[0030]第二方面，本发明相应地提供用于从水中分离出悬浮固体的装置的管道，所述管道包括:
进口部分，接收含有固体悬浮物的水流，进口部分限定了进口流体方向并在垂直于进口流体方向的方向上具有进口最大宽度，
出口部分，输送含有固体悬浮物的水流，出口部分限定了出口流体方向并在垂直于出口流体方向的方向上具有出口最大宽度，出口最大宽度大于进口最大宽度，和
连接进口部分和出口部分的管道段，在进口部分或管道段内提供至少一个气体供给部分，以允许气体被供给到含有固体悬浮物的水流中。
[0031]本发明的第二方面进一步提供一种供给含有固体悬浮物的水的方法，用在从水中分离出固体的方法中，该方法包括含有固体悬浮物的水进入一管道，所述管道包括进口部分，该进口部分限定了进口流体方向并在垂直于进口流体方向的方向上具有进口最大宽度，出口部分，输送含有固体悬浮物的水流，出口部分限定了出口流体方向并在垂直于出口流体方向的方向上具有出口最大宽度，出口最大宽度大于进口最大宽度，和连接进口部分和出口部分的管道段，在进口部分或管道段气体被供给到含有固体悬浮物的水流中。
[0032]通过液体流中进入气体，包括水和一起混合的气体的流体的体积可被很容易地控制。进一步地，存在的气泡倾向于阻止水中絮凝固体的沉淀。当气泡简单地上升并从水中分离时，气体很容易从水中除去。
[0033]如上所述，W001/85628指出分离出的絮凝固体可以被脱水，也就是说，经过进一步的脱水操作以除去毛细管水。W001/85628公开的轨道筛分离出的絮凝固体可能具有以重量计20-40%范围内的