用于漿料脫水的裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及改善漿料脫水的方法，特別是由“疏浚廢物”獲得的漿料。
【背景技術】
[0002]疏浚廢物處理是疏浚承包人面對的重要問題。疏浚淤泥以漿料形式懸浮在水中。這樣的漿料如果直接地排放入貯留淤泥池或沉淀池，可引起嚴重的回收問題。因此，需要有效地脫水和從這些漿料中回收固體材料。本發(fā)明提供一種快速并有效的手段用于將水從固體分離出，從而經(jīng)濟地減少體積并為沉積物回收，再使用或者處理提供有吸引力的選擇。
[0003]水力疏浚機是從天然或人造水道中清除多種的沉積物的有效的挖掘裝置。該挖掘機可清除的沉積物分為污染物或危險的沉積物以及無危險的沉積物。該沉積物可包含碎片，比如沙、砂礫、粘土、淤泥、有機物，或其任何組合。典型地，固體的細粒部分，包括粘土、淤泥，和有機物，構成最大的體積，并且該部分也最難以回收。在吸泥船開采過程中從水道中挖掘出的所有材料必須被搬移到處理場。傳統(tǒng)地，這些地點包括沉淀池，特別地設計用于適應顆粒物質粉末的緩慢的沉降特征。該“淤泥塘”在多方面給鄰近的社區(qū)造成負擔。它們占據(jù)土地的有效面積，并且因為在含水的沉積物緩慢的干燥過程中發(fā)出有毒的氣味通常使鄰居不愉快。
[0004]以求解決傳統(tǒng)的沉淀池的相關問題，采用疏浚泥漿脫水系統(tǒng)。該脫水系統(tǒng)用于從水中分離出疏浚固體，以便固體可被再循環(huán)或處理。該系統(tǒng)典型地包括篩組件、旋液分離器、離心機、壓帶機和澄清容器。大多數(shù)體系以“分批處理”過程操作，其中可以在分隔的時間間隔接受唯一限定量的疏浚淤泥。疏浚淤泥首先被泵入儲存罐，然后，當挖掘機空閑時，漿料被慢慢地泵送并由各裝置依次處理，直到儲存罐可再次裝入。組成脫水系統(tǒng)中的單個設備的處理率限制疏浚操作的通過速率。這樣的間歇式系統(tǒng)相關的低效率使得操作成本上升。
[0005]發(fā)明人已提出連續(xù)的脫水系統(tǒng)。通常，該體系可描述為普通的泥漿脫水系統(tǒng)的改進并被視為可提供用于漿料流脫水的裝置，包括第一分離器，用于從漿料流中分離出大于第一尺寸的對象，以形成初級處理的漿料流，接受初級處理的漿料流的第二分離器，并從初級處理的漿料流中分離出大于第二尺寸的對象，以形成次級處理的漿料，第二尺寸小于第一尺寸，以及接受次級處理漿料流的第三分離器，并從次級處理的漿料流中分離出大于第三尺寸的對象，第三尺寸小于第一和第二尺寸。
[0006]可提供進一步水平的處理，例如從處理的水中進一步除去固體或在前級中從漿料流中清除的固體進一步脫水。
[0007]美國專利N0.5，656，174描述了能夠連續(xù)運轉的脫水系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用一連串的過濾篩構成的第一分離器，和選擇性的第二分離器，比如旋液分離器，后面加入絮凝劑以聚集微細固體物。該絮凝材料然后通過第三分離器被過濾，其為軌道篩組件形式，并在A形框架上支持有兩個篩。選擇性地，處理過的水通過離心作用進一步除去固體。
[0008]US6149811公開了一種篩裝置，用于在漿料進料流中收集固體，包括在多個角度相互連接的多個篩。它能被用做第三分離器。
[0009]W001/85628供應了一種淤泥脫水系統(tǒng)，能夠高流速輸送并容易操作。其可特別用于US5656174中描述過程的末級。漿料流的脫水通過連續(xù)確定的一個或更多參數(shù)，根據(jù)確定的參數(shù)向漿料流中加入絮凝劑，絮凝劑與漿料混合以形成絮凝漿料流，輸送絮凝漿料通過散布器到軌道篩并通過軌道篩過濾絮凝漿料以形成固體和濾液。該參數(shù)是漿料的流速、漿料的漿密度和濾液的漿密度。該軌道篩合適地提供第三分離器以用于US565174中的裝置。
[0010]W001/85628特別公開了一種散布器，其設計用于輸送絮凝漿料流到軌道篩，該散布器包括垂直配置的導管，其從具有絮凝漿料的入口的底部上升至絮凝漿料輸送給軌道篩的上部部分，所述導管具有保持恒定的橫截面積或者從底部到上部增加并且從底部到上部顯著地增加的縱橫比。
[0011]W001/85628進一步公開了軌道篩除去的絮凝漿料可進一步通過固體壓帶機脫水。

【發(fā)明內容】

[0012]發(fā)明人一直尋求改進普通漿料脫水系統(tǒng)的各個分離器階段，以改進裝置的操作。
[0013]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)移動式水力疏浚機經(jīng)常攜帶各種形式的碎片。該碎片可包括部分或全部的殼、巖石、塑料購物袋、來自購物車或沉沒船只的金屬件、電池、木材碎片和木質纖維、線與釣絲的碎片、水下的植被、許多有機體的骨骼殘余、分層的地毯和人工草皮?，F(xiàn)有的系統(tǒng)中，兩種型號的設備(常常聯(lián)合工作)已經(jīng)被用于從疏浚流體中除去碎片。兩部分系統(tǒng)的第一部分包括一個粗篩單元，通常由格狀或平行設計的重金屬條構成。來自疏浚的流體通常成一定角度被泵送通過該格子，以達到一個自清洗水平。該重金屬構造是必需的，因為否則巖石和殼及其它重的碎片會阻塞篩。該重金屬篩單元后面一般是更細更精巧的篩，例如振動篩分機。
[0014]然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當存在水生植物或地毯纖維時，粗篩和振動篩都很快地被阻塞，兩個篩的表面都被纖維材料或植被所阻塞。這種阻塞在行業(yè)中被稱為封堵，且是一個重要的問題。有時，來自疏浚的流體必須被周期地停止，以清理篩。有時，清理篩可能在一分鐘內發(fā)生數(shù)次。
[0015]本發(fā)明的一個目的是提供在漿料流脫水裝置中使用的第一分離器，其避免了現(xiàn)有技術中的問題。
[0016]本發(fā)明進一步的目的是提供在漿料流脫水裝置中使用的第一分離器，其中可減少封堵的問題。
[0017]發(fā)明人已經(jīng)認識到包括多個篩網(wǎng)的分離器在除去碎片非常成功并且具有高抗封堵性，其被通電使用所以具有“抓取”的動作。
[0018]這樣的分離器在材料的干分離領域是已知的，特別是當從基材中除去細粒材料。然而，它們沒有被用于漿料的篩分。這樣的分離器必須改進以用于篩分漿料，包括位于彈性篩網(wǎng)下方用于收集通過該篩網(wǎng)的漿料的收集器。
[0019]因此，在第一方面，本發(fā)明提供用于漿料流脫水的裝置，包括:
用于從漿料流中分離出大于第一尺寸的對象的第一分離器，以形成初級處理的漿料流；和第二分離器，用于接受初級處理的漿料流，并從初級處理的漿料流中分離出大于第二尺寸的對象，以形成次級處理的漿料，第二尺寸小于第一尺寸；
其中第一分離器包括:
框架組件，包括主支撐框架部分和可移動地安裝在主支撐框架部分上的可移動支撐框架部分；
沿橫向于框架組件長度的方向間隔開的多個篩網(wǎng)支架；
沿框架組件的長度方向延伸并被篩網(wǎng)支架連接和支持的彈性篩網(wǎng)，篩網(wǎng)支架交替地連接到主支撐框架部分和可移動支撐框架部分上，和
位于彈性篩網(wǎng)下方的收集器，用于連接通過彈性篩網(wǎng)的初級處理漿料。
[0020]本發(fā)明的第一方面進一步提供一種漿料流脫水的方法，包括:
輸送漿料流到第一分離器，從漿料流中分離出大于第一尺寸的對象，以形成初級處理的漿料流，并輸送初級處理的漿料流到第二分離器，從初級處理的漿料流中分離出大于第二尺寸的對象，以形成次級處理的漿料，第二尺寸小于第一尺寸，
其中第一分離器包括框架組件，包括主支撐框架部分和可移動地安裝在主支撐框架部分上的可移動支撐框架組件；
沿橫向于框架組件長度的方向間隔開的多個篩網(wǎng)支架；
沿框架組件的長度方向延伸并被篩網(wǎng)支架連接和支持的彈性篩網(wǎng)，篩網(wǎng)支架交替地連接到主支撐框架部分和可移動支撐框架部分上，搖動可移動支撐框架組件連續(xù)地傳遞運動到連接于可移動支撐框架組件上的彈性篩網(wǎng)的部分，
通過彈性篩網(wǎng)的處理過的漿料在位于彈性篩網(wǎng)下方的收集器處被收集。
[0021]W001/85628公開了一種散布器，一般為扇形，并且在正面從相對窄的底部通過基本上三角形的中間部分上升到相對寬的上部。在側面，其為從底部到較窄的上部的錐形。
[0022]因為它可以輸送均勻分布的絮凝漿料流到軌道篩，該散布器被使用。沒有這樣的散布器，在輸送到軌道篩之前可能發(fā)生絮凝漿料流堵塞以及絮凝漿料到軌道篩的不均勻輸送。
[0023]絮凝漿料在軌道篩表面的均勻分布對于疏浚脫水系統(tǒng)的良好操作是非常重要的。
[0024]然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)實際上均勻分布的絮凝漿料有時將不能獲得。不希望被理論限制，人們相信這起因于絮凝漿料的非牛頓特性。特別地，在一定條件下，絮凝漿料開始在散布器內部沉淀，妨礙了均勻分布。已發(fā)現(xiàn)特別當絮凝基質密度太高而不能被流過散布器的水夾帶時，即是如此。例如，這可能由高比重的沉積物或漿料中夾帶的大質量分數(shù)的沉積物塊引起。
[0025]散布器中的水的流率不能隨意改變的事實加重了這個問題，因為工藝的其它部分具有臨界質量平衡條件。例如，軌道篩可僅能應付某一最大容積的水流。太多材料可以導致篩的阻塞，引起溢出。雖然為了任何特定類型的沉積物和沉積物流率可以提供最佳幾何尺寸的散布器，但是希望能在多種環(huán)境中處理漿料。
[0026]因此，本發(fā)明的進一步目的是提供一種用于從水中分離出懸浮固體的裝置的管道，避免現(xiàn)有技術中的問題。
[0027]本發(fā)明的進一步目的是提供一種用于從水中分離出懸浮固體的裝置的管道，其中管道出口處含有懸浮固體的水的不均勻分布的問題可被避免。
[0028]本發(fā)明人認識到管道中具有固體懸浮物的水的流率可通過向水中輸入氣體自由控制，其增加了它的流體體積。
[0029]這種類型的管道適用于從水中分離出懸浮固體的任何裝置，但是它特別適合漿料進料的裝置或者使用絮凝劑從漿料脫水的方法。
[0030]第二方面，本發(fā)明相應地提供用于從水中分離出懸浮固體的裝置的管道，所述管道包括:
進口部分，接收含有固體懸浮物的水流，進口部分限定了進口流體方向并在垂直于進口流體方向的方向上具有進口最大寬度，
出口部分，輸送含有固體懸浮物的水流，出口部分限定了出口流體方向并在垂直于出口流體方向的方向上具有出口最大寬度，出口最大寬度大于進口最大寬度，和
連接進口部分和出口部分的管道段，在進口部分或管道段內提供至少一個氣體供給部分，以允許氣體被供給到含有固體懸浮物的水流中。
[0031]本發(fā)明的第二方面進一步提供一種供給含有固體懸浮物的水的方法，用在從水中分離出固體的方法中，該方法包括含有固體懸浮物的水進入一管道，所述管道包括進口部分，該進口部分限定了進口流體方向并在垂直于進口流體方向的方向上具有進口最大寬度，出口部分，輸送含有固體懸浮物的水流，出口部分限定了出口流體方向并在垂直于出口流體方向的方向上具有出口最大寬度，出口最大寬度大于進口最大寬度，和連接進口部分和出口部分的管道段，在進口部分或管道段氣體被供給到含有固體懸浮物的水流中。
[0032]通過液體流中進入氣體，包括水和一起混合的氣體的流體的體積可被很容易地控制。進一步地，存在的氣泡傾向于阻止水中絮凝固體的沉淀。當氣泡簡單地上升并從水中分離時，氣體很容易從水中除去。
[0033]如上所述，W001/85628指出分離出的絮凝固體可以被脫水，也就是說，經(jīng)過進一步的脫水操作以除去毛細管水。W001/85628公開的軌道篩分離出的絮凝固體可能具有以重量計20-40%范圍內的