圖9-4清淤機械分類
(1)兩棲反鏟式清淤機
兩棲反鏟式清淤機具有陸用挖掘和水上挖掘雙重功能,該清淤機利用平底船作為機體,用于水上工作時,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,同時自備螺旋槳用于移動。采用反鏟式挖掘的方法對淤泥進行挖掘,挖掘出的淤泥通過泥駁外運。兩棲式反鏟式清淤機的優(yōu)點是:操作靈便,機動性強,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。它的缺點是:不連續(xù)工作,清淤效率低,對流態(tài)淤泥的淸理效果也較差,在施工過程中容易產(chǎn)生底泥擴散的現(xiàn)象。
圖9-5兩棲反鏟式清淤機
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
該項目水系流域為城區(qū)河道,河流較??;穿過的主要為住宅區(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進行開挖,挖出的淤泥直接由渣土車外運或者放置于岸上的臨時堆放點。倘若河塘有一定寬度時,施工區(qū)域和儲泥堆放點之間出現(xiàn)距離,需要有中轉(zhuǎn)設(shè)備將淤泥轉(zhuǎn)運到岸上的儲存堆放點。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行輸送,輸送距離可以達到200~300m,利用皮帶機進行短距離的輸送也有工程實例。干挖清淤其優(yōu)點是清淤徹底,質(zhì)量易于保證而且對于設(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:采用水力沖挖機組的高壓水槍沖刷底泥,將底泥擾動成泥漿,流動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或集漿池內(nèi)。水力沖挖具有機具簡單,輸送方便,施工成本低的優(yōu)點,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,整個清淤過程快速、徹底、衛(wèi)生、干凈。通過柔和的抽吸清理方式,底部淤泥不會產(chǎn)生湍流,因此不會污染河流水體。該吸泥裝置在標準配置情況下(60 m3/h, 抽吸深度3.5m)運輸參數(shù)如下:
圖9-10 生態(tài)清淤時所采用的專用設(shè)備—智能清淤機械人
整個過程是沿河底進行柔和抽吸和生態(tài)清淤,不會損壞自然的河床基地。通過液壓調(diào)控裝置,可以精 確控制距離河床底部的抽吸高度。
通過聲納測試系統(tǒng),可以實時顯示河床底部基本地形和淤泥層厚度,并通過一臺平板電腦可在岸邊或辦公室監(jiān)視整個清淤過程。
二、河底淤泥層的測量
在進行生態(tài)清淤之前,必須進行測試調(diào)查淤泥層厚度,統(tǒng)計吸泥工程量。此時可以采用聲納測試儀測試確定河底的基本地形。通過GPS技術(shù)將測試點傳送至用戶指 定的終端接收設(shè)備(例如手機或平板電腦)。在聲納測試時,同時按兩種不同的頻率進行, 一方面可將所謂固定的污泥層測出,另一方面可以將自然河底測出。通過這一方式,可以計算測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 PC、手機、平板電腦中。通過數(shù)值顯示,操作人員可以立即知道吸泥機所處位置的瞬時河底基本情況。吸泥機另外還配置一個 GPS系統(tǒng), 從而具有電子導航功能。
這些被測試的區(qū)域可以數(shù)值形式分成小塊面積。因為可以精 確計算吸泥機所在地的污泥厚度,可在吸泥之后就要求的吸泥厚度和實際消除厚度之間進行比較。每天多次對污泥固含量和含砂量進行多次測試確定并記錄存檔。
在生態(tài)清淤之后,建議再次進行一次聲納測試,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
一般來說,在生態(tài)清淤之前,必須進行一些前期準備工作。除了生態(tài)清淤之外,還必須對抽吸取出的黑漿淤泥進行處理處置。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)清淤過程中,保護動植物生態(tài)環(huán)境,為兩棲動物和魚類提供良好生活環(huán)境是一個十分重要的評估條件。根據(jù)現(xiàn)場情況,可以事先進行以下工作:對岸邊灌木和大樹進行修剪;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,必須事先對沉積淤泥中的粗大故障物質(zhì)進行清理。此時可以在底泥抽吸裝置上安裝采用各種類型的格柵設(shè)備,對河道清理預(yù)處理,將各種故障物質(zhì)(塑料袋、麻袋、可樂瓶、玻璃瓶、金屬木塊等)分離取出。安裝過濾格柵的吸泥機械人首先沿著河底對淤泥進行篩分過濾,將上述故障物質(zhì)分離取出。在此過程中,可對長期沉積的泥沙進行松化處理。
在進行預(yù)清理工作的同時,可以采用聲納測試系統(tǒng),對河底淤泥深度和河底基本地形進行探測,并制作3D圖紙。在了解了淤泥層厚度的基礎(chǔ)之上,可以計算清淤工程用量。
圖9-12 安裝在清淤裝置上的格柵過濾部件
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,就可以進行生態(tài)清淤工作。具體操作過程如下:將一臺耐磨損吸泥水泵安裝在由全不銹鋼材料制成的浮舟之上。通過一個液壓升降設(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)配置一個雙頭螺桿,可在收集運輸淤泥的同時,對河底淤泥進行濃縮處理,在提高污泥固含量的同時進行抽吸處理。整個清淤過程是沿著河底進行柔和抽吸,不會產(chǎn)生湍流造成水體污染和河面臭氣擴散。
圖9-13 清淤機械人的現(xiàn)場運轉(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送至岸上。與此相反,采用此機械人清淤不僅快速經(jīng)濟,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,整個清淤過程只需一個人工。
Step 4:對水/污泥混合物進行篩分過濾處理
采用星盤篩(孔徑 8mm)對水/污泥混合物進行篩分處理。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存池內(nèi); 篩上物質(zhì)通過滑槽進入垃圾集裝箱內(nèi)。
Step 5:對水/污泥混合物進行機械性脫水處理
通過污泥脫水機可對水/污泥混合物進行脫水處理。在對這些沉積污泥進行脫水過程中,因為此污泥脫水系統(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運轉(zhuǎn)。根據(jù)目視情況,可以隨時調(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。因為河底淤泥中無機含量很高,一般在脫水處理之后,污泥固含量約為40%DS。因為脫水污泥固含量很高,一般可以堆放,十分容易運輸和后續(xù)進行污泥處置。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:對脫水后沉積淤泥的處置
根據(jù)當?shù)卣囊?guī)定來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40%DS
圖9-15 由星盤篩過濾產(chǎn)生的篩渣物質(zhì)可進行堆肥處理
對預(yù)處理時產(chǎn)生的粗大故障物質(zhì)一般采用手工進行簡單的初步撿楝篩分之后送往當?shù)氐睦幚碚?。也就說,這些垃圾被收集在集裝箱,然后運往擁有營業(yè)執(zhí)照的垃圾處置站。
四、生態(tài)清淤工藝的優(yōu)點
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:
1、帶水作業(yè),無需排水就可以去除河底沉積物質(zhì)
2、不會影響河岸邊水生態(tài)環(huán)境和生物種群
3、通過水泵沿河底抽吸,不會產(chǎn)生渾濁液體,對河流水體和周圍環(huán)境不會產(chǎn)生負面影響
4、通過這一處理工藝,可在很難靠近的區(qū)域進行清淤。通過聲納測試,還可對有些區(qū)域按等級優(yōu)先進行清淤工作。
5、不需要淤泥沉淀區(qū)域,不需要污泥中間儲存池,也不需要鋪設(shè)臨時卡車運輸通道
6、被處置污泥體積大幅下降,因此運輸費用和處置費用下降
7、脫水之后的沉積物質(zhì)可放置在開敞式集裝箱內(nèi)運輸
8、大幅降低淤泥體積,降低運輸費用和后處置費用
五、總結(jié)
河道清淤是治理黑臭水體過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,采用智能機械人清淤可以快速經(jīng)濟、安全可靠、衛(wèi)生干凈地進行。在本項目中選擇合適的河段采用生態(tài)清淤的方式進行清淤。
(三)、暗涵清淤
(四)、清淤工藝總流程
圖9-17 清淤工藝總流程
河道進行分段圍堰形式,排除河水后進行人工或機械清淤,用管道或密閉容器輸送至預(yù)設(shè)的場地進行垃圾分離和淤泥脫水,淤泥垃圾分離和脫水臨時施工場地暫設(shè)于選定廠址,脫水后淤泥通過運輸車輛外運至棄土點。
站點選擇
(2)收集可能的脫水場地信息資料。一般通過在當?shù)匦”壤匦螆D或衛(wèi)星圖片上進行查找,向當?shù)赝恋毓芾?、城市?guī)劃部門咨詢的方式獲得;
(3)對可能的脫水場地信息資料逐個進行實地調(diào)查,從脫水場地使用、地質(zhì)災(zāi)害等角度進行篩選,編寫脫水場地調(diào)查報告;
(4)組織相關(guān)部門召開脫水場地選址專題工作會,初步確定脫水場地選取先后次序;
(5)對初選的脫水場地進行必要的勘測和地質(zhì)調(diào)查,進行脫水場地選址方案比選,確定脫水場地場址,形成脫水場地選址專題報告。
脫水站點設(shè)計包括脫水位置、脫水站點服務(wù)范圍、服務(wù)淤泥量、脫水工作時間安排、總平布置等。根據(jù)現(xiàn)場初步勘察,脫水站點位置初步設(shè)置在以下位置。