常熟水利枢纽污物处理系统功能分析

李倩 汪洹湛

摘要：河道清污对水利枢纽工程运行十分重要。以常熟水利枢纽污物处理系统为例，对该系统的结构及功能进行了介绍。该系统主要由移动刮板输送机、可调节皮带输送机、污物集中处理装置组成，可将河道里的污物经清污机打捞出水面，由移动刮板输送机进行收集，再由可移动皮带输送机转移输送至污物集中处理装置并进行污物的粉碎、脱水、干燥、打包。相比传统的污物处理方式，常熟水利枢纽污物处理系统使河道的垃圾更容易收集、堆放、运输及后续处理，可提高污物处理的工作效率，有利于环保。

关键词：污物处理系统； 河道清污； 常熟水利枢纽； 望虞河

中图法分类号：TV61

文献标志码：A

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

文章编号：1006-0081（2023）S2-0015-03

0 引 言

水利枢纽工程在运行使用期间，常面临河道存在大量漂浮物、污染物的情况，包括天然的水生植物和人为产生的生活垃圾等。这些河道污物在枢纽工程前大量堆积，若不进行及时、有效的打捞清理，会对枢纽工程的运行造成较大的影响。以泵站为例，大量的河道污物随水流进入水泵，对管道、泵机形成堵塞及缠绕，造成流量减小、效率降低、电机过载等现象，从而影响泵站的正常使用，甚至造成事故。

目前，国内外水利枢纽的污物处理方式主要包括传统的拦污设施清污以及人工清污与机械清污相结合的方式清污。拦污设施包括拦污浮排、拦污栅；清污设备包括清污船、抓斗式清污机、回转式清污机。传统的河道污物处理方式存在效率低、能耗大以及“配合难”等问题。因此，河道污物处理系统应运而生，并逐步投入到实际使用中［1-4］。本文以常熟水利枢纽污物处理系统为例，对系统功能及应用进行了分析介绍。

1 工程概况

常熟水利枢纽工程是望虞河连接长江的控制性水工建筑物，位于常熟市海虞镇，距望虞河入江口约1.6 km，距太湖约60.3 km。工程由泵站、节制闸、110 kV专用变电所组成，具有灌溉、排涝、挡潮、通航及改善水环境等综合功能。枢纽闸站采用泵站居中、节制闸分布两侧的布局。枢纽装有2500ZLBK20-1.75型2.5 m开敞式轴流泵，配9台套TL1000-40型1 000 kW同步电动机。泵站設计为双层双向流道，通过上下游双层共4扇快速闸门的搭配使用实现灌溉、排涝或自流运行。

2002年正式启动“引江济太”调水工程以来，增加了常熟水利枢纽工程的引水运行时间，原来长江侧未设置清污设施，导致长江侧的污物堵塞进水拦污栅，对机组运行造成不利影响。为了减少长江侧水草、垃圾等污物对机组运行的影响，提高机组的运行效率，于2014年在长江侧增设9台套双机并联回转式清污机，解决了清污问题。由于长江侧污物类型较多，若不能及时有效处理打捞后的污物，可能会对清污工作区域造成二次污染。

2 污物处理系统

2.1 系统概况

常熟水利枢纽污物处理系统的污物处理流程（图1）为：将河道里的污物经清污机打捞出水面，由移动刮板输送机进行收集，再由可移动皮带输送机转移输送至污物集中处理装置进行粉碎、脱水、干燥、打包。

移动刮板输送机可以沿工作桥面左右行驶，行驶中每两台清污机接污一次，移动刮板输送机可与可调节皮带输送机连接从而共同动作，完成污物的转移和提升工作，将污物投入污物集中处理装置后粉碎、脱水、干燥、打包。最终处理后的污物经打包后，易于堆放、运输、转移及后续处理，而且更环保。图2为常熟水利枢纽污物处理系统示意图。

2.2 主要设备及其功能

2.2.1 移动刮板输送机

在常熟水利枢纽工程运行中，需要定期清理水质中大量的悬浮物和沉淀物。水中漂浮物或沉淀物经过清污机收集后转入其他工序，完成清理过程。在水利工程中，由于环境潮湿，传统的皮带式输送机输送带使用寿命短，且输送的物料不均匀，输送过程平稳性差。此外，经清污机排污口垂直落下的污物，对输送带的冲击损伤比较大。一般的皮带式输送机输送长度有限，对桥面或其他工作面的占用空间较大，工程造价高。

常熟水利枢纽污物处理系统设置了移动刮板输送机，包括支架、行走装置、推送装置和托污板。其中，推送装置及托污板设置在支架上，机架的两侧焊接有侧挡板，行走装置设置在支架的下方。推送装置包括转动设置在机架两端的链轮，以及绕置于链轮上的回转链条，在回转链条上等间距连接若干推污板，推污板可以沿托污板的上表面回转移动。行走装置包括设置在支架下端的滑轨，滑轨与设置在工作台上的固定滑道相配合。

移动刮板输送机为集接污、集污、输污为一体的污物输送设备，使用寿命长、工程造价低。托污板采用不锈钢材质，抗重击，承重能力高，对环境的适应能力强；在托污板的两侧设有1 m多高的侧挡板，侧挡板与托污板整体形成集污容器，集污容量大；支架的下端设置行走机构，可以根据需要随时移动到工作地点，空间占比少；推力集污机采用可移动式推污板完成污物的输送过程，输送能力强。

2.2.2 可调节皮带输送机

目前，水利工程中皮带输送机被广泛用于集中物料的传送。常熟水利枢纽污物处理系统中清污系统主要在太湖水位较低的冬季使用，有较长的使用空白期，所以设计了一种既可调节输送高度方向，又可以随移动刮板输送机一起行走的设备。该设备可对皮带输送机与移动刮板输送机的连接进行调节，由移动刮板输送机行走装置驱动，可沿桥面铺设的轨道一起行走。在可调节皮带输送机行驶至运行位置时，连接可调节皮带输送机电源，输送及液压系统带电，该设备可进行输送高度调节及物料的输送。可调节皮带输送机能够通过皮带机上的液压支撑系统，在起落铰座的固定约束下，绕铰座起落旋转，从而达到输送物料高度的调节。在设备输送高度调节降到最低点时，设备最高位置控制在1.3 m以下，低于回转式清污机运行中的最低点高度。在设备停役期内将皮带输送机降低高度，随移动刮板输送机一起行走至回转式清污机最边侧，从而节约整个桥面的布置空间。

2.2.3 污物集中处理装置

河道污物通过清污装置打捞上岸后，水草及生活垃圾被清理至工作桥面的堆积地点。由于水草及生活垃圾中存在大量的水，在经过长时间水泡和空气中暴晒，会产生腐烂、异味等。目前解决方式多为晒干后集中运输焚烧，在晒干的过程中，水草及生活垃圾发酵会散发出异味，致使工作环境恶化。另外，水草及生活垃圾等污物比较蓬松，在运输过程中，使运输车辆空间使用率低，且运输中易洒漏，不利回收。为解决上述问题，在常熟水利枢纽污物处理系统中，研发了一种快速将水草、生活垃圾等污物粉碎、脱水、打包的处理装置。该装置包括两台设备：污物粉碎挤压处理装置和污物打包装置。污物粉碎处理装置由送料辊筒、卡爪、脱水装置、箱体、垃圾进口、粉碎装置、齿辊、烘干装置、热风箱、干燥空间、水流收集孔、双螺旋挤料装置、螺旋杆、出料模头、动力机构组成。该装置箱体上设置有垃圾进口，垃圾进口的内侧设置有送料辊筒，送料辊筒内侧设有脱水装置，脱水装置的下方设置有水流收集孔。脱水后的水草及生活垃圾进入设置在箱体内部的粉碎装置，粉碎装置的下方设置烘干装置，烘干装置的下方设置双螺旋挤料装置，箱体的外侧设置有为各装置提供动力的动力机构。水草及生活垃圾从垃圾进口经过送料辊筒进入脱水装置，进行初步脱水，水通过设置在下方的水流收集孔流出，初步脱水后的水草及生活垃圾进入粉碎装置进行粉碎，粉碎后的水草及生活垃圾进入烘干装置的干燥空间，进一步脱水，粉碎后的水草及生活垃圾最后进入双螺旋挤料装置，对水草及生活垃圾进行最后的干燥，污物易于打包成形。经污物粉碎处理装置粉碎、脱水、干燥后处理后的污物，水含量低，物料呈颗粒状，便于运输，可用于火力发电厂的焚烧发电等。

3 结 语

望虞河常熟水利枢纽污物处理系统不同于过去传统的污物处理方式，它使河道的垃圾更容易收集、堆放、运输及后续处理，从而更利于环保。

參考文献：

［1］ 王斐，黄海田.大型泵站清污设备的应用状况及其改进［J］.水利电力机械，2007，29（12）：130-136.

［2］ 文勇波.葛洲坝水电站清污设备及功能分析［J］.水电与新能源，2016（3）：52-53.

［3］ 刘新泉，刘雪芹.合适的清污设备控制方式分析［J］.江苏水利，2015（12）：20-22.

［4］ 仇宝云，刘地，袁连冲，等.泵站漂浮物拦污栅拦截与过栅试验研究［J］.排灌机械工程学报，2022，40（6）：582-587.