常熟水利樞紐污物處理系統(tǒng)功能分析

李倩 汪洹湛

摘要：河道清污對(duì)水利樞紐工程運(yùn)行十分重要。以常熟水利樞紐污物處理系統(tǒng)為例，對(duì)該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能進(jìn)行了介紹。該系統(tǒng)主要由移動(dòng)刮板輸送機(jī)、可調(diào)節(jié)皮帶輸送機(jī)、污物集中處理裝置組成，可將河道里的污物經(jīng)清污機(jī)打撈出水面，由移動(dòng)刮板輸送機(jī)進(jìn)行收集，再由可移動(dòng)皮帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)移輸送至污物集中處理裝置并進(jìn)行污物的粉碎、脫水、干燥、打包。相比傳統(tǒng)的污物處理方式，常熟水利樞紐污物處理系統(tǒng)使河道的垃圾更容易收集、堆放、運(yùn)輸及后續(xù)處理，可提高污物處理的工作效率，有利于環(huán)保。

關(guān)鍵詞：污物處理系統(tǒng)； 河道清污； 常熟水利樞紐； 望虞河

中圖法分類號(hào)：TV61

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2023.S2.004

文章編號(hào)：1006-0081（2023）S2-0015-03

0 引 言

水利樞紐工程在運(yùn)行使用期間，常面臨河道存在大量漂浮物、污染物的情況，包括天然的水生植物和人為產(chǎn)生的生活垃圾等。這些河道污物在樞紐工程前大量堆積，若不進(jìn)行及時(shí)、有效的打撈清理，會(huì)對(duì)樞紐工程的運(yùn)行造成較大的影響。以泵站為例，大量的河道污物隨水流進(jìn)入水泵，對(duì)管道、泵機(jī)形成堵塞及纏繞，造成流量減小、效率降低、電機(jī)過(guò)載等現(xiàn)象，從而影響泵站的正常使用，甚至造成事故。

目前，國(guó)內(nèi)外水利樞紐的污物處理方式主要包括傳統(tǒng)的攔污設(shè)施清污以及人工清污與機(jī)械清污相結(jié)合的方式清污。攔污設(shè)施包括攔污浮排、攔污柵；清污設(shè)備包括清污船、抓斗式清污機(jī)、回轉(zhuǎn)式清污機(jī)。傳統(tǒng)的河道污物處理方式存在效率低、能耗大以及“配合難”等問(wèn)題。因此，河道污物處理系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，并逐步投入到實(shí)際使用中［1-4］。本文以常熟水利樞紐污物處理系統(tǒng)為例，對(duì)系統(tǒng)功能及應(yīng)用進(jìn)行了分析介紹。

1 工程概況

常熟水利樞紐工程是望虞河連接長(zhǎng)江的控制性水工建筑物，位于常熟市海虞鎮(zhèn)，距望虞河入江口約1.6 km，距太湖約60.3 km。工程由泵站、節(jié)制閘、110 kV專用變電所組成，具有灌溉、排澇、擋潮、通航及改善水環(huán)境等綜合功能。樞紐閘站采用泵站居中、節(jié)制閘分布兩側(cè)的布局。樞紐裝有2500ZLBK20-1.75型2.5 m開敞式軸流泵，配9臺(tái)套TL1000-40型1 000 kW同步電動(dòng)機(jī)。泵站設(shè)計(jì)為雙層雙向流道，通過(guò)上下游雙層共4扇快速閘門的搭配使用實(shí)現(xiàn)灌溉、排澇或自流運(yùn)行。

2002年正式啟動(dòng)“引江濟(jì)太”調(diào)水工程以來(lái)，增加了常熟水利樞紐工程的引水運(yùn)行時(shí)間，原來(lái)長(zhǎng)江側(cè)未設(shè)置清污設(shè)施，導(dǎo)致長(zhǎng)江側(cè)的污物堵塞進(jìn)水?dāng)r污柵，對(duì)機(jī)組運(yùn)行造成不利影響。為了減少長(zhǎng)江側(cè)水草、垃圾等污物對(duì)機(jī)組運(yùn)行的影響，提高機(jī)組的運(yùn)行效率，于2014年在長(zhǎng)江側(cè)增設(shè)9臺(tái)套雙機(jī)并聯(lián)回轉(zhuǎn)式清污機(jī)，解決了清污問(wèn)題。由于長(zhǎng)江側(cè)污物類型較多，若不能及時(shí)有效處理打撈后的污物，可能會(huì)對(duì)清污工作區(qū)域造成二次污染。

2 污物處理系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)概況

常熟水利樞紐污物處理系統(tǒng)的污物處理流程（圖1）為：將河道里的污物經(jīng)清污機(jī)打撈出水面，由移動(dòng)刮板輸送機(jī)進(jìn)行收集，再由可移動(dòng)皮帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)移輸送至污物集中處理裝置進(jìn)行粉碎、脫水、干燥、打包。

移動(dòng)刮板輸送機(jī)可以沿工作橋面左右行駛，行駛中每?jī)膳_(tái)清污機(jī)接污一次，移動(dòng)刮板輸送機(jī)可與可調(diào)節(jié)皮帶輸送機(jī)連接從而共同動(dòng)作，完成污物的轉(zhuǎn)移和提升工作，將污物投入污物集中處理裝置后粉碎、脫水、干燥、打包。最終處理后的污物經(jīng)打包后，易于堆放、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)移及后續(xù)處理，而且更環(huán)保。圖2為常熟水利樞紐污物處理系統(tǒng)示意圖。

2.2 主要設(shè)備及其功能

2.2.1 移動(dòng)刮板輸送機(jī)

在常熟水利樞紐工程運(yùn)行中，需要定期清理水質(zhì)中大量的懸浮物和沉淀物。水中漂浮物或沉淀物經(jīng)過(guò)清污機(jī)收集后轉(zhuǎn)入其他工序，完成清理過(guò)程。在水利工程中，由于環(huán)境潮濕，傳統(tǒng)的皮帶式輸送機(jī)輸送帶使用壽命短，且輸送的物料不均勻，輸送過(guò)程平穩(wěn)性差。此外，經(jīng)清污機(jī)排污口垂直落下的污物，對(duì)輸送帶的沖擊損傷比較大。一般的皮帶式輸送機(jī)輸送長(zhǎng)度有限，對(duì)橋面或其他工作面的占用空間較大，工程造價(jià)高。

常熟水利樞紐污物處理系統(tǒng)設(shè)置了移動(dòng)刮板輸送機(jī)，包括支架、行走裝置、推送裝置和托污板。其中，推送裝置及托污板設(shè)置在支架上，機(jī)架的兩側(cè)焊接有側(cè)擋板，行走裝置設(shè)置在支架的下方。推送裝置包括轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在機(jī)架兩端的鏈輪，以及繞置于鏈輪上的回轉(zhuǎn)鏈條，在回轉(zhuǎn)鏈條上等間距連接若干推污板，推污板可以沿托污板的上表面回轉(zhuǎn)移動(dòng)。行走裝置包括設(shè)置在支架下端的滑軌，滑軌與設(shè)置在工作臺(tái)上的固定滑道相配合。

移動(dòng)刮板輸送機(jī)為集接污、集污、輸污為一體的污物輸送設(shè)備，使用壽命長(zhǎng)、工程造價(jià)低。托污板采用不銹鋼材質(zhì)，抗重?fù)?，承重能力高，?duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)；在托污板的兩側(cè)設(shè)有1 m多高的側(cè)擋板，側(cè)擋板與托污板整體形成集污容器，集污容量大；支架的下端設(shè)置行走機(jī)構(gòu)，可以根據(jù)需要隨時(shí)移動(dòng)到工作地點(diǎn)，空間占比少；推力集污機(jī)采用可移動(dòng)式推污板完成污物的輸送過(guò)程，輸送能力強(qiáng)。

2.2.2 可調(diào)節(jié)皮帶輸送機(jī)

目前，水利工程中皮帶輸送機(jī)被廣泛用于集中物料的傳送。常熟水利樞紐污物處理系統(tǒng)中清污系統(tǒng)主要在太湖水位較低的冬季使用，有較長(zhǎng)的使用空白期，所以設(shè)計(jì)了一種既可調(diào)節(jié)輸送高度方向，又可以隨移動(dòng)刮板輸送機(jī)一起行走的設(shè)備。該設(shè)備可對(duì)皮帶輸送機(jī)與移動(dòng)刮板輸送機(jī)的連接進(jìn)行調(diào)節(jié)，由移動(dòng)刮板輸送機(jī)行走裝置驅(qū)動(dòng)，可沿橋面鋪設(shè)的軌道一起行走。在可調(diào)節(jié)皮帶輸送機(jī)行駛至運(yùn)行位置時(shí)，連接可調(diào)節(jié)皮帶輸送機(jī)電源，輸送及液壓系統(tǒng)帶電，該設(shè)備可進(jìn)行輸送高度調(diào)節(jié)及物料的輸送?？烧{(diào)節(jié)皮帶輸送機(jī)能夠通過(guò)皮帶機(jī)上的液壓支撐系統(tǒng)，在起落鉸座的固定約束下，繞鉸座起落旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到輸送物料高度的調(diào)節(jié)。在設(shè)備輸送高度調(diào)節(jié)降到最低點(diǎn)時(shí)，設(shè)備最高位置控制在1.3 m以下，低于回轉(zhuǎn)式清污機(jī)運(yùn)行中的最低點(diǎn)高度。在設(shè)備停役期內(nèi)將皮帶輸送機(jī)降低高度，隨移動(dòng)刮板輸送機(jī)一起行走至回轉(zhuǎn)式清污機(jī)最邊側(cè)，從而節(jié)約整個(gè)橋面的布置空間。

2.2.3 污物集中處理裝置

河道污物通過(guò)清污裝置打撈上岸后，水草及生活垃圾被清理至工作橋面的堆積地點(diǎn)。由于水草及生活垃圾中存在大量的水，在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間水泡和空氣中暴曬，會(huì)產(chǎn)生腐爛、異味等。目前解決方式多為曬干后集中運(yùn)輸焚燒，在曬干的過(guò)程中，水草及生活垃圾發(fā)酵會(huì)散發(fā)出異味，致使工作環(huán)境惡化。另外，水草及生活垃圾等污物比較蓬松，在運(yùn)輸過(guò)程中，使運(yùn)輸車輛空間使用率低，且運(yùn)輸中易灑漏，不利回收。為解決上述問(wèn)題，在常熟水利樞紐污物處理系統(tǒng)中，研發(fā)了一種快速將水草、生活垃圾等污物粉碎、脫水、打包的處理裝置。該裝置包括兩臺(tái)設(shè)備：污物粉碎擠壓處理裝置和污物打包裝置。污物粉碎處理裝置由送料輥筒、卡爪、脫水裝置、箱體、垃圾進(jìn)口、粉碎裝置、齒輥、烘干裝置、熱風(fēng)箱、干燥空間、水流收集孔、雙螺旋擠料裝置、螺旋桿、出料模頭、動(dòng)力機(jī)構(gòu)組成。該裝置箱體上設(shè)置有垃圾進(jìn)口，垃圾進(jìn)口的內(nèi)側(cè)設(shè)置有送料輥筒，送料輥筒內(nèi)側(cè)設(shè)有脫水裝置，脫水裝置的下方設(shè)置有水流收集孔。脫水后的水草及生活垃圾進(jìn)入設(shè)置在箱體內(nèi)部的粉碎裝置，粉碎裝置的下方設(shè)置烘干裝置，烘干裝置的下方設(shè)置雙螺旋擠料裝置，箱體的外側(cè)設(shè)置有為各裝置提供動(dòng)力的動(dòng)力機(jī)構(gòu)。水草及生活垃圾從垃圾進(jìn)口經(jīng)過(guò)送料輥筒進(jìn)入脫水裝置，進(jìn)行初步脫水，水通過(guò)設(shè)置在下方的水流收集孔流出，初步脫水后的水草及生活垃圾進(jìn)入粉碎裝置進(jìn)行粉碎，粉碎后的水草及生活垃圾進(jìn)入烘干裝置的干燥空間，進(jìn)一步脫水，粉碎后的水草及生活垃圾最后進(jìn)入雙螺旋擠料裝置，對(duì)水草及生活垃圾進(jìn)行最后的干燥，污物易于打包成形。經(jīng)污物粉碎處理裝置粉碎、脫水、干燥后處理后的污物，水含量低，物料呈顆粒狀，便于運(yùn)輸，可用于火力發(fā)電廠的焚燒發(fā)電等。

3 結(jié) 語(yǔ)

望虞河常熟水利樞紐污物處理系統(tǒng)不同于過(guò)去傳統(tǒng)的污物處理方式，它使河道的垃圾更容易收集、堆放、運(yùn)輸及后續(xù)處理，從而更利于環(huán)保。

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