用于从湿地的底部清除污泥和/或沙子的装置的制作方法

用于从湿地的底部清除污泥和/或沙子的装置
1.本发明涉及从湿地的底部清除污泥和/或沙子的方法。
2.本发明既适用于清除污泥，又适用于清除直至一定深度下面的沙层。为简单起见，下文使用术语“污泥”，其也指下面的沙层。
3.更具体地，该方法涉及以最小的湍流在水下将受污染的污泥原地向上泵送。
4.众所周知，水上航道的污泥可能被来自意外或非法排放物，或者来自工业原地的渗漏物的有毒化学品和重金属污染，比方说例如由通常存在于船体上的有毒物质引起的污染，从而抑制水生生物的生长。
5.这些有害物质仍然存在于港口区域和水上水道的污泥中。港口区域周围的这些污染对当地的本地水生生物有不利影响。
6.然而，问题在于，当前从湿地的底部清除污泥的疏浚技术通常效率相对较低，因为当前疏浚技术会产生大量湍流，从而导致污泥搅动以及水中的浑浊或混浊。
7.在疏浚期间通过搅动来增加污泥中的水含量。这不是期望的，因为要清理向上泵送的污泥，必须完全或部分对地除去水分。因此，增加的水分使得疏浚过程相对更昂贵，并且清理向上泵送的污泥更加耗时。
8.湍流所引起的另一个缺点是，经搅动的污染污泥会因污泥的再悬浮而散布到湿地上，并可能与未污染的污泥混合；而事实上，疏浚和清除污泥应尽可能留在原地。
9.此外，再悬浮污泥的沉淀完全干扰甚至完全破坏土壤生物。
10.使用传统的污泥清除技术产生大量湍流的一个风险后果是，官方不会处理这些受污染的水体，以避免因搅动和低效的清除而进一步扩散风险。
11.这意味着受污染的港口区域不能进一步加深或扩大。这意味着这些具有潜在高经济价值的区域保持未使用。
12.在同一发明人的be 1.018.005和be 1.021.095中，已经公知使用潜水钟罩的原地疏浚技术，其中潜水钟罩被推入待清除的污泥中，并且封围的污泥从潜水钟罩泵送离开。
13.本发明的目的是使用潜水钟罩进一步改善这些已知技术。
14.为此，本发明涉及一种用于在水下从湿地的底部原地清除污泥和/或沙子的装置，该装置包括：
15.–
潜水钟罩，该潜水钟罩具有敞开的底部以及自由下边缘；
16.–
使潜水钟罩及其下边缘在待移除的污泥和/或沙子层中漂浮至所需深度的装置；
17.–
疏浚泵，该疏浚泵安装在潜水钟罩的空间内，并且疏浚泵设置有用于向上泵送污泥的入口和/或连接至管道以用于将向上泵送的污泥和/或沙子泵送至收集器的出口；
18.–
压缩机，该压缩机在疏浚期间将加压的气体泵送到潜水钟罩的空间中，
19.从而，潜水钟罩还设置有用于压缩气体的气体出口，由于出口附接至可以漂浮在污泥上的漂浮件上，因而气体出口在潜水钟罩中的高度是可调节的。
20.当潜水钟罩被驱动到污泥或沙子中时，压缩气体的可移动出口将允许污泥或沙子上方的空气自由逸出，使得潜水钟罩能够尽可能多地填充污泥或沙子，而无需将水排出。
21.出口将始终位于待清除的污泥或沙子上方，并且漂浮件以及可移动的出口和压缩
气体的供应可确保钟罩中的水的水平高度和水上方的压力是自调节的。
22.实际上，潜水钟罩中的空气将能够通过出口逸出，并且水的水平高度将稳定在出口的上边缘的水平高度处。
23.由于漂浮件以及因此安装在漂浮件上的出口也跟随污泥的水平高度，因此水的水平高度也将跟随污泥或沙子的水平高度，从而随着更多的污泥或沙子被泵送离开，污泥或沙子的水平高度以及水的水平高度将降低。
24.因为两个水平高度同时下降，所以没有水通过污泥流动至外部，因此污染物无法溢出至外部。换言之，在疏浚期间，污染物保留在潜水钟罩内。
25.这种水平高度和压力的自动调节非常简单且非常有效，正如在封闭试验中已经证明的那样。
26.根据实际的实施方式，上述出口由管道的敞开端部形成，管道的敞开端部通过潜水钟罩的顶部处的开口释放到环境中，并且例如经由另一管道被引导到在水面上方，以防止气泡上升引起的湍流和浑浊，或者以在必要时能够净化带毒的空气。
27.漂浮件(出口位于该漂浮件上)优选地借助于链等悬挂在潜水钟罩中，由此该链的长度使得当潜水钟罩从水中取出时，漂浮件及其底侧面大约在潜水钟罩的下边缘的水平高度处；而当潜水钟罩被驱动到污泥中时，漂浮件立即与潜水钟罩中的上升污泥接触。
28.优选地，漂浮件使得其漂浮在污泥或沙子上，但是仍然没有足以与管道的重量一起使压缩气体出口漂浮在水上的浮力。
29.例如，漂浮件由足够尺寸的片材形成，以在污泥或沙子上的片材上承载管道的重量。
30.根据简单的实际实施方式，管道由刚性的金属管形成，该管道的一个端部抵靠并附接至漂浮件，该管道的另一端部经由潜水钟罩的顶部处的柔性联接部释放到潜水钟罩的外部环境中。
31.优选地，疏浚泵附接在潜水钟罩中的固定位置处，使得疏浚泵与潜水钟罩一起漂浮到污泥中，并且疏浚泵的入口位于潜水钟罩的自由下边缘的水平高度处。
32.为了在潜水钟罩中达到上述平衡而使用压缩机，压缩机的压力设定为高于水柱的压力的最大压力，该水柱的高度等于湿地的水面与潜水钟罩的自由下边缘之间的水平高度的差。
33.可选地，潜水钟罩在下边缘附近可以设置有一个或多个水射流，水射流由喷射泵供给，该喷射泵将水注入污泥或沙子中。这在污泥是硬物质时会是有用的。
34.为了将潜水钟罩驱动到污泥中，例如，可以使用液压起重机或带有液压单元组的挖掘机提供液压动力，以驱动疏浚泵和可选的喷射泵，从而使潜水钟罩悬挂在起重机臂上。
35.例如，液压起重机与上述压缩机一起安装在工作船或浮船上。
36.将潜水钟罩驱动到污泥或沙子中的装置可以包括振动或打桩设备，该振动或打桩设备例如可以安装在起重机上。
37.为了允许起重机操作员看到或知道其在做的事情，可以提供用于评定潜水钟罩在污泥或沙子层中的深度的装置，以及用于评定污泥层的厚度的装置。
38.本发明还涉及一种用于在水下原地疏浚淤泥或沙子的方法。
39.为了更好地示出本发明的特征，下文中参照附图以示例的方式而不具有任何限制
意义而描述根据本发明的一些优选实施方式，在附图中：
40.图1示意性地示出了在疏浚开始时根据本发明的装置；
41.图2至图4示出了在疏浚的连续阶段期间位于同一地点中的图1的装置；
42.图5示出了图1的装置的另一实施方式；
43.图6和图7示出了其他实施方式。
44.作为示例，如图1所示的根据本发明的装置1包含以下元件：
45.‑
设立在浮船3上的液压起重机2；
46.‑
悬挂在起重机2的臂4上的潜水钟罩5，该潜水钟罩5具有内部空间6，内部空间6具有敞开的底部7，潜水钟罩5由上壁8和侧壁9界定，潜水钟罩5的下边缘10制成叶片一样；
47.‑
疏浚泵11，该疏浚泵11借助于刚性悬架12附接在潜水钟罩5的空间6中，并且疏浚泵11设置有用于向上泵送污泥14的入口13，以及连接至管道16以将向上泵送的污泥泵送至收集器17的出口15；
48.‑
驱动疏浚泵11的液压马达18，马达18经由管道19连接至起重机2的液压单元20；
49.‑
压缩机21，该压缩机21安装在浮船3上，以在疏浚期间将加压的空气经由供应管22和上壁8中的通道23泵送到潜水钟罩5的空间6中。
50.‑
排放管道24，该排放管道24将泵送的空气从潜水钟罩5通过气体出口25排出至水的水平高度26上方的开放空气，由此，潜水钟罩5中的排放管道24的一部分制成为刚性的金属管24a，该金属管24a的一个端部经由柔性联接部24b连接至排放管道24位于潜水钟罩5外部的部分24c，使得在另一端部处具有气体出口25的管24a可以围绕柔性联接部24b上下旋转；
51.‑
漂浮件27，该漂浮件27可以漂浮在污泥14上，并且具有出口25的管24a的端部附接至漂浮件27；
52.‑
链28，管24b的下端部利用链28悬挂在潜水钟罩5中，并且链28的长度使得漂浮件27的运动自由度限制于如图1所示的情况，由此漂浮件27的底侧面与潜水钟罩5的下边缘10处于同一水平高度。
53.根据本发明的装置1的使用是简单的，且如下所述。
54.使用液压起重机2，将潜水钟罩5向下推动，并且将潜水钟罩5与疏浚泵11一起驱动到污泥14中，使得潜水钟罩5的下边缘10处的叶片处于水平位置。
55.如图1的初始状态那样，当潜水钟罩5到达污泥14的高度时，漂浮件27紧贴于污泥14的上方。
56.如图2所示，当潜水钟罩5以深度a驱动到污泥14中时，漂浮件27跟随潜水钟罩5中的污泥14的上水平高度的运动，使得管24b在由漂浮件27驱动的情况下围绕柔性联接部24c向上旋转。
57.因为污泥14上方的潜水钟罩6中的空间6总是连接至外部空气，因此当污泥14的水平高度在潜水钟罩5的空间6中上升时，空气被排出。
58.在图2的位置中，潜水钟罩5的空间6中的压缩空气的供给及排出自动实现潜水钟罩5中的水30的水平高度29的平衡。水平高度29大约等于气体出口25的上边缘31，并且因此在潜水钟罩5中的污泥14的水平高度29上方的固定高度b处。
59.当疏浚泵11被驱动时，封围在潜水钟罩5中的污泥14被泵送到收集器17中。
60.随着疏浚的进行，潜水钟罩5中的污泥14的水平高度降低，并且漂浮件27以及因此的水30的水平高度29跟随潜水钟罩中的污泥14的水平高度。
61.如图3所示，通过利用疏浚泵11进行泵送而控制水平高度30，直到潜水钟罩5中的所有污泥14被泵送出为止。
62.换言之，水永远不会被排出，否则水可能会导致污泥中存在的污染被冲洗出。
63.以这种方式，仅对潜水钟罩5中的污泥14进行疏浚，而不会干扰周围的污泥14。
64.因此，高于污泥的水平高度29的水30的水平高度29取决于出口25的上边缘31的高度，因此可以通过将出口25的上边缘31相对于漂浮件27定位得更高或更低而调节。
65.优选地，漂浮件27设计成漂浮在污泥14上，但是在水中没有足够的浮力与管道24b的重量一起漂浮在水上，使得漂浮件27可以下降到污泥14上。
66.为此，漂浮件27可以制成为简单的片材，该片材的尺寸设定成使得片材由于管24b的重量而施加在污泥上的压力小于污泥的承载能力。
67.替代性地，管24b也可以由挠性软管代替，该挠性软管的下端部附接至漂浮件27，从而在必要的情况下使漂浮件27增重以允许漂浮件27沉入污泥上的水中。
68.压缩机21设定成使得最大压力高于水柱的压力，该水柱的高度等于湿地的水的水平高度26与潜水钟罩5的自由下边缘10处的叶片之间的差的水平高度c。
69.在所有污泥14已经从潜水钟罩5泵送出之后，可以将潜水钟罩5更深地驱动到污泥14中，以便还能够清除更深的污泥14。
70.如果必要的话，也可以将具有较高密度的下面的沙子层14'清除直至一定深度。在这种情况下，必须将潜水钟罩5驱动到该深度的沙子14'中。
71.在这种情况下或在污泥14相对密实的情况下，液压起重机可以配备有振动或打桩设备，以将潜水钟罩振动或打桩到沙子或污泥中。
72.在疏浚至所需深度后，可以将潜水钟罩5再次拉起而将潜水钟罩5驱动回到另一个位置处的污泥中以进行疏浚。以此方式，连续的疏浚操作可以在短时间内有效地清理整个区域。
73.起重机2和压缩机21不一定必须安装在浮船3上，而是例如也可以安装在码头上。
74.显然，代替液压起重机2，还能够设想到用于将潜水钟罩5驱动到污泥中的其他装置。
75.疏浚泵11在潜水钟罩5中不一定需要固定位置，而是例如可以附接至能够使疏浚泵11在潜水钟罩5中移动的装置。
76.还可以设置多个疏浚泵11。
77.图5示出了根据本发明的装置1的替代性实施方式，相对于图1中的装置，该装置1具有以下额外的元件：
78.‑
测量潜水钟罩5在污泥14中的深度a的装置，比方说例如在潜水钟罩5的侧壁9上的深度标尺32，以及使起重机2中的起重机操作员能够看到潜水钟罩5中正在进行的事情的摄像头33；
79.‑
例如借助于声纳，测量污泥层的厚度d的装置(未示出)；
80.‑
产生水射流以破坏潜水钟罩5中的坚硬污泥(换言之，以分解潜水钟罩5中的坚硬污泥)的设备。
81.‑
喷射泵34，该喷射泵34具有位于潜水钟罩5外部的入口35，以及通过管道37连接至潜水钟罩5的侧壁9的底侧面上的通道38的出口36，使得在水平方向上产生水射流；
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喷射泵34设置有液压马达39，该液压马达39也连接至起重机2的液压单元20。
83.图6示出了根据本发明的装置1的另一实施方式，其中，在这种情况下，潜水钟罩5由线缆悬挂在双体船40等上，其中，潜水钟罩5可以使用绞盘41等下降到污泥中，并且可以在疏浚工作已经完成之后吊起，以疏浚随后的区域。在这种情况下，在潜水钟罩5上安装振动或打桩设备也是有用的。
84.图7描述了另一个实施方式，其中，潜水钟罩5没有完全浸入水中来清除污泥14，而是部分地伸出水。
85.在所示示例中，潜水钟罩5设置有使疏浚泵11在潜水钟罩5内水平和/或竖向地移动的运输装置42，并且潜水钟罩5设置有使潜水钟罩5在污泥14和/或沙子14'中振动的振动装置43。
86.本发明决不限于通过示例描述的且在图中示出的装置，而是可以在不脱离本发明的范围的情况下以各种方式实现根据本发明的用于清除污泥的装置和方法。