一種新型水面漂浮物攔截裝置設(shè)計(jì)

向耕

（湖北省引江濟(jì)漢工程管理局，湖北 武漢 430000）

隨著社會(huì)發(fā)展，人口增多，近年來我國的水庫、港口、河道上的漂浮物污染十分嚴(yán)重，受環(huán)境影響，常常會(huì)有很多樹葉、樹枝、雜草以及塑料瓶、塑料袋等生活垃圾落入水中，給人們的生活環(huán)境水資源開發(fā)環(huán)境都帶來了負(fù)面影響。現(xiàn)有的河道漂浮物攔截裝置大部分是采用繩子將攔污網(wǎng)固定在水體中間，使用配重塊使攔污網(wǎng)直立，攔污網(wǎng)頂部位于水面對(duì)漂浮物進(jìn)行攔截，傳統(tǒng)的攔污網(wǎng)攔截的垃圾一般在攔污網(wǎng)中間，不便將其清理，且由于連接攔污網(wǎng)的繩索長度較為固定，不便于攔污網(wǎng)適應(yīng)水位的高度?；诖耍归_設(shè)計(jì)一種新型水面漂浮物攔截裝置解決此類技術(shù)問題。

1 設(shè)計(jì)思路

漂浮物來源一般有以下三大類：一是生活垃圾,尤其是一些偏遠(yuǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)鎮(zhèn)河道岸邊垃圾池現(xiàn)象較多,由于垃圾池年久失修,生活生產(chǎn)垃圾管理失控,流入河道；二是自然垃圾,河岸樹木的枯枝、樹葉、雜草經(jīng)風(fēng)雨沖刷后流入河道；三是水生物，河道周邊的工業(yè)排污、農(nóng)田施肥等導(dǎo)致水體的污染富營養(yǎng)化,造成水葫蘆、浮萍蔓延生長。

考慮從供水源頭控制漂浮物匯入量,按照“上游攔截打撈、下游巡回保潔”的原則，可在主要河道上游處設(shè)置漂浮物攔截設(shè)置及打撈配套設(shè)施,集中處理,緩解下游清污壓力。通過布置一組輥軸并套上攔污網(wǎng)，在不影響供水的情況下,實(shí)現(xiàn)對(duì)浮生藻類、樹葉、雜草等各類漂浮物的有效攔截。同時(shí)，應(yīng)設(shè)有水位傳感器及浮漂裝置，使攔污網(wǎng)能上下浮動(dòng)，適應(yīng)河道枯水期、豐水期等水位特征，保持最佳水位高度，以便日常的管理維護(hù)。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

攔漂裝置可分為固定式和浮動(dòng)式，常見的有固定式攔污柵和浮動(dòng)式攔污漂排。漂浮物攔截裝置主要參考浮動(dòng)式攔污漂排的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)加以改進(jìn)設(shè)計(jì)，整體結(jié)構(gòu)懸浮于水面，攔截各類漂浮污物，主要由動(dòng)力輥軸、攔污網(wǎng)、浮漂、水位傳感器、收集網(wǎng)、拉繩、電機(jī)等構(gòu)成，如圖1所示。

圖1 結(jié)構(gòu)示意圖

其主要結(jié)構(gòu)特征為：動(dòng)力輥軸頂部與底部之間皆套設(shè)有支撐柱，且動(dòng)力輥軸上套有攔污網(wǎng)，動(dòng)力輥軸底端的支撐柱頂部位于攔污網(wǎng)中間連接有浮漂，且浮漂頂部兩端皆安裝有第一水位感應(yīng)器，浮漂頂部中間安裝有探測端延伸至浮漂底部的第二水位感應(yīng)器，動(dòng)力輥軸一側(cè)設(shè)置有與支撐柱連接的收集網(wǎng)，且每根動(dòng)力輥軸頂端皆連接有拉繩，每根拉繩另一端皆連接有電機(jī)。

動(dòng)力輥軸底端的支撐柱中間設(shè)置有配重塊，配重塊與浮漂配合可控制動(dòng)力輥軸直立在水中，且動(dòng)力輥軸表面皆設(shè)置有與攔污網(wǎng)網(wǎng)孔配合的凸塊，可便于攔污網(wǎng)與動(dòng)力輥軸配合。

動(dòng)力輥軸頂端皆轉(zhuǎn)動(dòng)連接有套環(huán)，可便于動(dòng)力輥軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。拉繩通過套環(huán)與動(dòng)力輥軸連接電機(jī)輸出端位于拉繩兩側(cè)皆設(shè)置有防脫板，可防止電機(jī)收卷拉繩時(shí)，拉繩脫離電機(jī)輸出端。收集網(wǎng)的網(wǎng)孔需小于攔污網(wǎng)的網(wǎng)孔，防止攔污網(wǎng)攔截的漂浮物通過收集網(wǎng)的網(wǎng)孔飄走。

3 工作原理

通過在一組動(dòng)力輥軸外套設(shè)攔污網(wǎng)，在動(dòng)力輥軸之間設(shè)置支撐柱，且在一根動(dòng)力輥軸一側(cè)的支撐柱上設(shè)置收集網(wǎng)，動(dòng)力輥軸帶動(dòng)攔污網(wǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，將攔截的垃圾向岸邊疏導(dǎo)，收集網(wǎng)防止垃圾越過攔污網(wǎng)，即可便于清理攔截的垃圾；兩端安裝第一水位感應(yīng)器，且在浮漂頂部中間安裝探測端延伸到浮漂底部的第二水位感應(yīng)器，當(dāng)?shù)谝凰桓袘?yīng)器檢測到水位沒過時(shí)，使電機(jī)收緊拉繩，便于攔污網(wǎng)頂部位于水面，當(dāng)?shù)诙桓袘?yīng)器感應(yīng)不到水時(shí)，使電機(jī)放松拉繩，即可便于攔污網(wǎng)適應(yīng)水位高度。

安裝漂浮物攔截裝置時(shí)，需將電機(jī)固定在水體兩岸較高處，再將動(dòng)力輥軸與攔污網(wǎng)浸泡在水中，配重塊與浮漂配合，使動(dòng)力輥軸直立在水中，啟動(dòng)第一水位感應(yīng)器與第二水位感應(yīng)器后，若第一水位感應(yīng)器感應(yīng)到其被水淹沒，即控制電機(jī)收卷拉繩，通過套環(huán)帶動(dòng)動(dòng)力輥軸上浮，直至第一水位感應(yīng)器感應(yīng)其脫離水體。若第二水位感應(yīng)器未感應(yīng)到水體時(shí)，即控制電機(jī)放松拉繩，使動(dòng)力輥軸下降，直至第二水位感應(yīng)器感應(yīng)到被水體淹沒。

安裝完成后，動(dòng)力輥軸即可帶動(dòng)攔污網(wǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，漂浮物被攔污網(wǎng)攔截后，攔污網(wǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)可將漂浮物導(dǎo)向一側(cè)岸邊，收集網(wǎng)將漂浮物框住，即可在岸邊清理收集網(wǎng)內(nèi)的漂浮物，清理更為方便，當(dāng)河道漲水或水位下降時(shí)，第一水位感應(yīng)器和第二水位感應(yīng)器可重復(fù)安裝時(shí)的操作，使攔污網(wǎng)適應(yīng)水體水位，保障攔截漂浮物效率。

4 應(yīng)用優(yōu)勢

新型漂浮物攔截裝置與傳統(tǒng)的浮動(dòng)式攔污漂排適用環(huán)境大體相同，均適用于河流流量流速比較平緩，上下游水位落差不大的河段。但普通的攔污漂排基本沒有固定形態(tài),隨水流沖擊而蜿蜒形變。攔漂裝置承受的水沖力靠牽引拉繩傳遞到兩端固定埋件。隨著漂浮污物的增多，過水能力減小，水阻力越來越大，水流對(duì)攔漂排的沖擊力也逐漸增大，對(duì)整個(gè)攔截裝置造成較大的壓力。如果漂浮物不能及時(shí)清理，將存在一定的安全隱患。

統(tǒng)計(jì)分析浮動(dòng)式攔污漂排與新型水面漂浮物攔截裝置應(yīng)用特點(diǎn)，如表1所示。發(fā)現(xiàn)新型漂浮物攔截裝置具備結(jié)構(gòu)簡單、便于打撈清運(yùn)、維護(hù)費(fèi)用較低等優(yōu)勢。傳統(tǒng)的攔污漂排，浮筒之間存在間隙，細(xì)小雜物不斷附著，影響過流通暢，而出現(xiàn)較大的障礙物時(shí)，還需人工緊急除雜，防止設(shè)施受損，給運(yùn)行管理人員帶來諸多不便。該新型攔截裝置，可設(shè)置多組24小時(shí)不間斷作業(yè)，且深入水體截面更大，杜絕了漂浮物堵塞的情況，清污能力相對(duì)較強(qiáng)，可有效緩解河道生態(tài)供水、汛期行洪等壓力。

5 結(jié)論

攔漂裝置設(shè)計(jì)尚未有適用規(guī)范，一般參考攔污柵設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。然而，無論是受力情況，還是結(jié)構(gòu)形式，攔漂裝置的設(shè)計(jì)與攔污柵仍存在較大差異。漂浮物攔截裝置的設(shè)計(jì)可為以后的類似攔漂工程提供設(shè)計(jì)思路。另外，對(duì)于攔漂裝置的設(shè)計(jì)還應(yīng)該結(jié)合工程的設(shè)計(jì)綜合考慮自動(dòng)化管理、基礎(chǔ)設(shè)施的美觀性等方面,希望今后能進(jìn)一步探索，并加以改進(jìn)。