CN105297673A - 用于景观河湖的岸边自循环式曝气清淤装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于景观河湖的岸边自循环式曝气清淤装置及控制方法，装置包括：紧邻泵房在靠近河湖侧修筑跌水曝气池，跌水曝气池的上侧装有跌水复氧槽；两侧设置溢流槽；沿岸坡和路基布置虹吸管，虹吸管的上游端插入淤泥处理坑，下游端插入淤泥回收坑。方法包括：开启水泵提水至第一级的跌水曝气池，经垂直流跌水复氧槽、孔口依次跌水复氧，水体流回至河湖并带动水轮车扰流曝气；远程控制轨式水下清淤车闭环运动，两侧双机臂将淤泥疏清至淤泥处理坑；开启真空泵抽空虹吸管中的空气，虹吸管依靠上下游水头压差工作，将淤泥处理坑中的淤泥排送至淤泥回收坑，完成清淤。本发明提高了水体复氧率，清除底部淤泥，改善了景观河湖局部水域的水质状况。

Description

用于景观河湖的岸边自循环式曝气清淤装置及控制方法

技术领域

本发明涉及清淤装置领域，尤其涉及一种用于景观河湖的岸边自循环式曝气清淤装置及控制方法。

背景技术

近年来，营造或修护城市景观河道已是各大城市竞相追逐的目标。尤其是“十八大”后，建设“美丽中国”成为生态文明建设的宏伟目标，而水以其特有的灵性成为城市规划中不可或缺的重要元素。城市的建设和发展着力推进绿色发展、循环发展、低碳发展。当然，只有水量丰富、感观优美、健康无害的水体(景观河道、人工湖泊等)才能良好地实现其景观和生态调节的功能。

然而，与天然湖泊、河流等水体相比，人工景观湖、城市二级河道等具有流动性相对缓慢、水量较小、更新时间较长、与周边水系的连通性较差、环境容量较小的特点，而且对污染负荷抵抗能力弱，水质容易恶化。大量调查结果表明，我国有些景观湖水质普遍恶化，水体透明度低，夏季易爆发水华，散发恶臭，不但丧失了景观功能，甚至破坏环境，危害人体健康。根据人工景观湖的水力学特点，加大湖区局部水体流动性、提高水体复氧率，是有效保持水质良好的措施。

在多种改善水质的方法中，跌水曝气是提高水体溶解氧的有效措施之一；而河湖清淤多采用截流后人工机械的方式进行，调度运行难度大、成本高。传统的清淤装置多为陆用，近来也有两栖、潜水功能的清淤装置。但其工作原理都是利用潜污泵实现清理和排送淤泥，操作性和工作效率较低。

发明内容

本发明提供了一种用于景观河湖的岸边自循环式曝气清淤装置及控制方法，本发明通过在河湖岸边修筑自循环式曝气清淤装置，提高水体复氧率，清除底部淤泥，从而改善景观河湖局部水域的水质状况，详见下文描述：

一种用于景观河湖的岸边自循环式曝气清淤装置，所述曝气清淤装置由泵房、曝气系统和清淤系统三部分组成，

所述泵房修建在河湖岸边，紧邻所述泵房在靠近河湖侧修筑跌水曝气池，所述跌水曝气池的上侧装有跌水复氧槽；

在临岸水域修筑浅水平台安置水轮车；所述跌水曝气池的两侧设置溢流槽；

在清淤车底部铺设闭环式轨道形成轨式水下清淤车；沿岸坡和路基布置虹吸管，虹吸管的上游端插入淤泥处理坑，下游端插入淤泥回收坑。

其中，所述泵房将河湖中水体提至所述跌水曝气池的正上方。

所述跌水曝气池为阶梯式垂直流跌水曝气池；进而，

所述跌水复氧槽为垂直流跌水复氧槽。

进一步地，所述跌水曝气池为三级跌水曝气池，每级跌水曝气池的上侧装有双层垂直流跌水复氧槽，两层复氧槽的开缝夹角为90°。

进一步地，所述泵房中设置真空泵，所述真空泵用于将所述虹吸管中的空气抽空，形成真空条件。

其中，所述虹吸管的上游端设置蓬头。

另一实施例，一种用于景观河湖的岸边自循环式曝气清淤装置的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

在河道或湖泊岸边修筑泵房、跌水曝气池、水轮车、淤泥回收坑；

根据河道或湖泊的底部地形，铺设闭环轨道，安置轨式清淤车，开挖淤泥处理坑；

工作时，开启水泵提水至第一级的跌水曝气池，经垂直流跌水复氧槽、孔口依次跌水复氧，水体流回至河湖并带动水轮车扰流曝气，如此循环；

远程控制轨式水下清淤车闭环运动，如此反复循环清扫，两侧双机臂将淤泥疏清至淤泥处理坑；

开启真空泵抽空虹吸管中的空气，虹吸管依靠上下游水头压差工作，将淤泥处理坑中的淤泥排送至淤泥回收坑，完成清淤。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

(1)阶梯式垂直流跌水曝气与水轮车扰流曝气相结合的曝气方式。水轮车丰富了景观河湖的观赏性，同时避免了跌水飞溅。

(2)“清”“排”分离的清淤系统。与传统的清淤车不同，本发明装置将“清”、“排”动作分离，即利用轨式水下清淤车将淤泥疏清至指定位置，仅进行“清”动作；而后根据水力学中的虹吸原理将淤积排送至河湖外，进行“排”动作。

本发明首次提出清排分离的思想，使清淤车仅进行“清”动作，克服以往清淤车吸入式清淤、结构复杂及效率较低的缺陷，同时结合虹吸原理进行“排”动作，实现底泥清淤，提高清淤效率。

附图说明

图1为一种用于景观河湖的岸边自循环式曝气清淤装置的结构示意图；

图2为跌水曝气池和跌水复氧槽的结构示意图；

图3为轨式水下清淤车和闭环轨道铺设的示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1：泵房；2：跌水曝气池；

3：跌水复氧槽；4：水轮车；

5：溢流槽；6：轨式水下清淤车；

7：虹吸管；8：淤泥处理坑；

9：淤泥回收坑；1-1：水泵；

1-2：吸水管；1-3：压水管；

2-1：孔口；6-1：机臂；

6-2：闭环式轨道；7-1：真空泵；

7-2：蓬头。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

一种用于景观河湖的岸边自循环式曝气清淤装置，参见图1，该曝气清淤装置由泵房、曝气系统和清淤系统三部分组成，具体包括：泵房1、跌水曝气池2、跌水复氧槽3、水轮车4、溢流槽5、轨式水下清淤车6、虹吸管7、淤泥处理坑8、以及淤泥回收坑9。

其中，泵房1修建在河湖岸边，紧邻泵房1在靠近河湖侧修筑跌水曝气池2，跌水曝气池2的上侧装有跌水复氧槽3；

在临岸水域修筑浅水平台，其上安置水轮车4；跌水曝气池2的两侧设置溢流槽5，池满溢出的水沿溢流槽5缓慢流至河湖。

依据河湖局部水域形态，在现有的清淤车底部铺设闭环式轨道形成轨式水下清淤车6。沿岸坡和路基布置虹吸管7，上游端插入淤泥处理坑8，下游端插入淤泥回收坑9。淤泥回收坑9中有少量水，以形成上下游水头差。

泵房1工作时，优选将河湖中水体提至跌水曝气池2的正上方。

具体实现时，跌水曝气池2优选为阶梯式垂直流跌水曝气池，进而跌水复氧槽3优选为垂直流跌水复氧槽；跌水曝气池2优选为三级跌水曝气池，每级跌水曝气池2的上侧装有双层垂直流跌水复氧槽3，两层复氧槽的开缝夹角为90°。

综上所述，本发明实施例设计的岸边自循环式曝气清淤装置通过泵房1提水后，形成自循环式的跌水和扰流曝气，提高水体含氧量。同时，清淤系统通过轨式水下清淤车6的闭环的疏清动作、以及虹吸管7的排送动作实现河道或湖泊临岸底部的淤泥清理。

实施例2

下面结合图2和图3对实施例1中的曝气清淤装置的工作原理进行详细介绍，详见下文描述：

参见图1，在河湖岸边修建泵房1，泵房1内设有水泵1-1，水泵1-1接吸水管1-2，吸水管1-2埋设在地下与河湖相通，水泵1-1工作时可将河湖中水体经吸水管1-2、压水管1-3提至跌水曝气池2的正上方。

其中，曝气系统包括：跌水曝气池2和水轮车4。紧邻泵房1在靠近河湖侧修筑阶梯式垂直流跌水曝气池2，其由三级跌水曝气池组成，每个跌水曝气池上侧装有双层垂直流跌水复氧槽3，两层复氧槽的开缝夹角为90°。当水由压水管1-3送出后，经垂直流跌水复氧槽3流入第一级的跌水曝气池，再由孔口2-1形成孔口出流流出，进入下一级的跌水曝气池中，如此依次进行跌水，垂直流跌水复氧槽3增大了水气接触面积，跌水过程中使水与空气充分接触，达到增加水体含氧量的效果。

在临岸水域修筑浅水平台，其上安置水轮车4。当水流从第三级跌水曝气池流出时，击打在水轮车4左侧的转轮叶片上，使水轮车逆时针转动，进一步增大水流与空气的接触，扰流曝气，增加水体含氧量。为保持跌水曝气池2中水头不变，所选水泵1-1的流量略大于孔口1-2的出流量，故跌水曝气池2的两侧设置溢流槽5，池满溢出的水沿溢流槽5缓慢流至河湖。

清淤系统包括：轨式水下清淤车6、虹吸管7、淤泥处理坑8和淤泥回收坑9四部分组成。依据河湖局部水域形态，在现有的清淤车底部铺设闭环式轨道6-2，单轨牵引轨式水下清淤车6运行。

轨式水下清淤车6两侧各设两只机臂6-1，当清淤车闭环循环运行时，通过机臂6-1将底部淤泥疏清至淤泥处理坑8。虹吸管7沿岸坡和路基布置，上游端插入淤泥处理坑8，下游端插入淤泥回收坑9。淤泥回收坑9中有少量水，以形成上下游水头差。

根据水力学中虹吸原理，利用泵房1中的真空泵7-1将虹吸管7中的空气抽空，形成真空条件，受上下游水头压差驱动，淤泥处理坑8中的淤泥和水一同经虹吸管7排至淤泥回收坑9。为防止大块淤泥堵塞管路，虹吸管7上游端设蓬头7-2。

综上所述，本发明实施例设计的岸边自循环式曝气清淤装置通过水泵1-1提水后，形成自循环式的跌水和扰流曝气，提高水体含氧量。同时，清淤系统通过轨式水下清淤车6的闭环的疏清动作、以及虹吸管7的排送动作实现河道或湖泊临岸底部的淤泥清理。

实施例3

下面对实施例1和2中的曝气清淤装置的安装、工作进行详细介绍，详见下文描述：

(1)使用该曝气清淤装置时，先确定安装位置，在河道或湖泊岸边修筑泵房1、跌水曝气池2、水轮车4、淤泥回收坑9等临岸设施；

(2)根据河道或湖泊的底部地形，铺设闭环轨道6-2，安置轨式清淤车5，开挖淤泥处理坑8；

(3)当该曝气清淤装置工作时，开启水泵1-1提水至第一级的跌水曝气池2，经垂直流跌水复氧槽3、孔口2-1依次跌水复氧，水体流回至河湖并带动水轮车4扰流曝气，如此循环；

(4)远程控制清淤系统的轨式水下清淤车5闭环运动，如此反复循环清扫，两侧双机臂6-1将淤泥疏清至淤泥处理坑8；开启真空泵7-1抽空虹吸管7中的空气，虹吸管7依靠上下游水头压差工作，将淤泥处理坑8中的淤泥排送至淤泥回收坑9，完成清淤。

综上所述，本发明实施例通过上述处理使得周围的水体流动性显著提高，含氧率提高，影响范围20m～100m。

实施例4

下面结合图1、图2和图3给出实施例1、2和3中曝气清淤装置中的各个部件的优选尺寸以及部分型号，详见下文描述：

该曝气清淤装置分为临岸建筑物和河底设施两部分，临岸建筑物整体尺寸为长14m，宽6m，高7m；河底设施部分主要依据实际河湖形态铺设轨道。各部件具体尺寸列于表1。

表1装置尺寸表

当本发明实施例中的各个部件采取上述尺寸时，该曝气清淤装置能提高水中溶解氧约1.74mg/L，处理淤泥平均每小时60-80m³，较普通清淤船机提高工作效率约20％。

综上所述，本发明实施例将跌水曝气和水下清淤相结合，利用水力学原理实现清淤，在岸边设置一个结构简单、外观优美、曝气效果明显的自循环式跌水曝气装置，并结合水下清淤，利用轨式水下清淤车，分离“清”、“排”动作，根据水力学虹吸原理实现清淤。该装置有助于提高水体复氧率，有效清除底部淤泥，从而改善景观河湖局部水域的水质状况。

本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于景观河湖的岸边自循环式曝气清淤装置，所述曝气清淤装置由泵房、曝气系统和清淤系统三部分组成，其特征在于，

所述泵房修建在河湖岸边，紧邻所述泵房在靠近河湖侧修筑跌水曝气池，所述跌水曝气池的上侧装有跌水复氧槽；

在临岸水域修筑浅水平台安置水轮车；所述跌水曝气池的两侧设置溢流槽；

在清淤车底部铺设闭环式轨道形成轨式水下清淤车；沿岸坡和路基布置虹吸管，虹吸管的上游端插入淤泥处理坑，下游端插入淤泥回收坑。

2.根据权利要求1所述的一种用于景观河湖的岸边自循环式曝气清淤装置，其特征在于，所述泵房将河湖中水体提至所述跌水曝气池的正上方。

3.根据权利要求1所述的一种用于景观河湖的岸边自循环式曝气清淤装置，其特征在于，

所述跌水曝气池为阶梯式垂直流跌水曝气池；进而，

所述跌水复氧槽为垂直流跌水复氧槽。

4.根据权利要求3所述的一种用于景观河湖的岸边自循环式曝气清淤装置，其特征在于，所述跌水曝气池为三级跌水曝气池，每级跌水曝气池的上侧装有双层垂直流跌水复氧槽，两层复氧槽的开缝夹角为90°。

5.根据权利要求1所述的一种用于景观河湖的岸边自循环式曝气清淤装置，其特征在于，所述泵房中设置真空泵，所述真空泵用于将所述虹吸管中的空气抽空，形成真空条件。

6.根据权利要求1所述的一种用于景观河湖的岸边自循环式曝气清淤装置，其特征在于，所述虹吸管的上游端设置蓬头。

7.一种用于权利要求1-6中任一权利要求所述的一种用于景观河湖的岸边自循环式曝气清淤装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

在河道或湖泊岸边修筑泵房、跌水曝气池、水轮车、淤泥回收坑；

根据河道或湖泊的底部地形，铺设闭环轨道，安置轨式清淤车，开挖淤泥处理坑；

工作时，开启水泵提水至第一级的跌水曝气池，经垂直流跌水复氧槽、孔口依次跌水复氧，水体流回至河湖并带动水轮车扰流曝气，如此循环；

远程控制轨式水下清淤车闭环运动，如此反复循环清扫，两侧双机臂将淤泥疏清至淤泥处理坑；

开启真空泵抽空虹吸管中的空气，虹吸管依靠上下游水头压差工作，将淤泥处理坑中的淤泥排送至淤泥回收坑，完成清淤。