一种环保疏浚底泥堆场处理控制系统的制作方法

1.本发明涉及疏浚工程及水处理技术领域，具体涉及一种环保疏浚底泥堆场处理控制系统。


背景技术：

2.国内外环保疏浚工程中，通过环保疏浚底泥堆场和强化沉淀处理工艺的设计，可实现疏浚底泥的有效处理和余水水质的净化。从目前我国环保疏浚发展现状和环保疏浚工程的实施来看，堆场处理是仍然是使用较多的底泥处理措施之一。在环保理念和多种因素的驱动下，我国环保疏浚产业的市场前景广阔，环保疏浚技术也将不断革新和发展。未来3～5年，我国疏浚量预计达到40亿立方米，仅河流、湖泊的底泥积淤估计达14亿立方米。
3.目前，大部分疏浚底泥的堆场处置需要大量人工现场操作来完成整个处理过程，导致操作复杂、劳动强度大的一个重要原因是整个工艺的自动化控制技术和管理落后。对于涉及到药剂溶解性不佳或有特殊处理要求的，尤其是根据泥浆沉淀和余水水质情况适时调节药剂投加量，操作难度、强度更大。环保疏浚底泥堆场处理过程中，污染底泥经泥浆泵输送至底泥堆场，在泥浆泵驱动力作用下，污染底泥中大量的有机物、氮、磷、重金属等污染物重新释放出来，且部分吸附于底泥颗粒并悬浮在余水中，不易沉降。如果整个环保疏浚底泥处理过程处理不当，易造成二次污染。
4.环保疏浚底泥处理本来就是高成本工程，而能否实现环保疏浚底泥高效处置又合理降低成本，首先要看工艺是否合理先进，其次是疏浚底泥处理过程中泥水分离的动态跟踪管理，工艺流程的智能化控制，且要保持性能稳定，工艺设计科学合理，运行时间、处理量合理控制等。目前多数疏浚工程中底泥堆场处理部分实现单个处理环节的自动控制，达不到控制专业集成化、智能化、全过程化的监控程度。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种环保疏浚底泥堆场处理控制系统，其解决了传统底泥堆场处理操作复杂、自动化程度低、劳动强度大、处理成本高等问题。
6.在本发明的一个方面，本发明提出了一种环保疏浚底泥堆场处理控制系统。根据本发明的实施例，包括：
7.底泥堆场处理智能控制子系统，所述底泥堆场处理智能控制子系统对堆场底泥处理中各项参数进行监测并适时调节；
8.智能数据处理器，所述智能数据处理器与底泥堆场处理智能控制子系统连接，所述各项参数集成于智能数据处理器；
9.数据显示模块，所述数据显示模块与智能数据处理器连接，所述数据显示模块用于显示智能数据处理器的数据；
10.数据发送模块、远程接收端、主控制器，所述数据发送模块与智能数据处理器连接，所述数据发送模块通过网络与远程接收端连接，所述远程接收端与主控制器连接，所述
数据发送模块将智能数据处理器采集的数据传输至主控制器；
11.报警器，所述报警器与主控制器连接。
12.另外，根据本发明上述实施例的一种环保疏浚底泥堆场处理控制系统，还可以具有如下附加的技术特征：
13.在本发明的一些实施例中，所述底泥堆场处理智能控制子系统包括管路输送控制子系统、一级加药控制子系统、底泥指标控制子系统、一级余水水质控制子系统、二级加药控制子系统及二级余水水质控制子系统，所述管路输送控制子系统、底泥指标控制子系统、一级余水水质控制子系统、二级余水水质控制子系统依次连接，所述一级加药控制子系统设置在管路输送控制子系统和底泥指标控制子系统之间，所述二级加药控制子系统设置在一级余水水质控制子系统和二级余水水质控制子系统之间。
14.在本发明的一些实施例中，所述管路输送控制子系统用于输送泥浆、检测监控点流量大小及控制泥浆泵工作状态，所述管路输送控制子系统包括输送管路、安在输送管路上的流量计、泥浆泵。
15.在本发明的一些实施例中，所述一级加药控制子系统、二级加药控制子系统包括加药装置、管路流量计、变频调节阀、泵、液位检测器，所述一级加药控制子系统、二级加药控制子系统均用于药剂的调配、投加及药剂投加量的控制。
16.在本发明的一些实施例中，所述一级加药控制子系统、二级加药控制子系统分别包括两个以上的加药罐，所述一级加药控制子系统、二级加药控制子系统可切换接通不同加药罐，保证系统连续化运行。
17.在本发明的一些实施例中，所述底泥指标控制子系统与底泥指标检测装置相连，所述底泥指标控制子系统用于在线检测底泥含固量和底泥颗粒平均直径的大小。
18.在本发明的一些实施例中，所述一级余水水质控制子系统和二级余水水质控制子系统分别与水质检测装置连接，所述一级余水水质控制子系统和二级余水水质控制子系统用于在线检测监测点余水的ss值、浊度、cod及ph值。
19.在本发明的一些实施例中，在智能数据处理器的内置程序中设定参数的有效数据范围，如有至少一项参数超过设定值时，报警器发出警告，参数包括泥浆流量、含固量、余水的ss值、浊度、cod及ph值。
20.在本发明的一些实施例中，所述主控制器及与其相连的管路输送控制子系统、一级加药控制子系统、底泥指标控制子系统、一级余水水质控制子系统、二级加药控制子系统及二级余水水质控制子系统均设有可编程控制器，所述可编程控制器采用模块式结构，且设有外部通信接口。
21.在本发明的另一方面，本发明提出了一种环保疏浚底泥堆场处理方法。根据本发明的实施例，包括以下步骤：
22.步骤一、泥浆输送
23.疏浚设备作业产生的泥浆经输送设备集中在堆场，堆场底泥处理工艺实施中，泥浆经泥浆管依次输送至各个工艺设备，所述工艺设备包括格栅单元、分级沉淀单元、分级调质单元、余水净化单元以及机械脱水单元，不同工艺环节均设置了管路输送控制子系统，通过控制泥浆流量和各个工艺的参数指标，最终实现泥水分离；
24.步骤二、泥浆初筛处理
25.将泥浆进行初筛，除去泥浆中杂物及粗大颗粒，使泥浆达到底泥脱水干化工艺的泥浆性质要求；
26.步骤三、分级沉淀与分级调质处置
27.通过一级加药控制子系统对分级沉淀单元、分级调质单元分别进行加药处置，加药量由试验参数和底泥指标控制子系统来确定，底泥指标控制子系统设置在分级沉淀单元、分级调质单元的特定位置，用来采集底泥性能指标，底泥性能指标包括含水率、ph值、tp、tn及有机物含量；
28.步骤四、余水净化单元
29.经分级沉淀单元、分级调质单元分离出来的尾水，进入余水净化单元，由一级余水水质控制子系统根据水质指标反馈至智能数据处理器进行分析，再指导现场实施处理二次净化或达标排放；
30.步骤五、机械干化脱水工艺
31.经分级沉淀单元、分级调质单元处置后泥浆含水率达到65％-80％，采用机械干化工艺进行处置，必要时可由二级加药控制子系统加药处置；
32.步骤六、尾水净化
33.将机械干化脱水后产生的尾水进行净化，由一级余水水质控制子系统根据水质指标进行处置。
34.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
35.1)本系统底泥堆场处理智能控制子系统、智能数据处理器、数据显示模块、数据发送模块、远程接收端、主控制器和报警器有机组成一套底泥堆场处理智能控制系统，兼具监控环保疏浚底泥堆场处理过程和控制其余水水质的功能，且具有各项数据在线检测、在线分析及在线智能调节运行功能，实现智能化控制底泥堆场处理，而且控制效果好。
36.2)该系统具有各项专业指标的在线检测设备，对环保疏浚底泥堆场处理过程中泥水的关键指标进行监测，同时经智能数据处理器处理后传至主控制器，并对各子系统的数据监测结果发出应对指令，对各控制环节进行适时调节；同时主控制器对每天的数据进行存储，以便专业人员汇总分析，并形成评估报告。形成对环保疏浚底泥堆场处理过程进行集成化控制、智能化、全过程化的监控程度。
37.3)本系统控制下堆场底泥沉降后的平均含固量不低于30％，有效减少堆场底泥占地面积；产生的余水经净化处理后可达标排放，余水水质达到《污水综合排放标准》(gb8978-1996)。
38.4)本发明操作简单、运行稳定、自动化程度高，具有处理成本低、环境污染小、劳动强度低等特点，不仅经济效益明显，而且改善了水环境，合理处理了疏浚底泥，减少二次污染。
附图说明
39.图1为本发明实施例1中一种环保疏浚底泥堆场处理控制系统的结构框架图；
40.图2为本发明实施例1中一种环保疏浚底泥堆场处理控制系统的工作原理图；
41.图3为本发明实施例1中加药罐的结构示意图；
42.图4为本发明实施例1中水质控制子系统的结构图；
43.图5为本发明实施例1中底泥指标控制子系统的结构图；
44.图中，1、底泥堆场处理智能控制子系统，2、管路输送控制子系统，3、一级加药控制子系统，4、底泥物性控制子系统，5、一级余水水质控制子系统，6、二级加药控制子系统，7、二级余水水质控制子系统，8、智能数据处理器，9、数据显示模块，10、数据发送模块，11、远程接收端，12、主控制器，13、报警器，14、加药罐，15、加水口，16、加药口，17、清洗口，18、排污口，19、液位计，20、出液输送管路一，21、过滤器，22、计量泵，23、出液输送管路二，24、安全溢流阀，25、压力表，26、取样口，27、阻尼器。
具体实施方式
45.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.请参阅图1-2所示，一种环保疏浚底泥堆场处理控制系统，包括底泥堆场处理智能控制子系统1、智能数据处理器8、数据显示模块9、数据发送模块10、远程接收端11、主控制器12和报警器13。
47.底泥堆场处理智能控制子系统1对堆场底泥处理中各项参数进行监测并适时调节。底泥堆场处理智能控制子系统1包括管路输送控制子系统2、一级加药控制子系统3、底泥指标控制子系统、一级余水水质控制子系统5、二级加药控制子系统6及二级余水水质控制子系统7，管路输送控制子系统2、底泥指标控制子系统、一级余水水质控制子系统5、二级余水水质控制子系统7依次连接，一级加药控制子系统3设置在管路输送控制子系统2和底泥指标控制子系统之间，二级加药控制子系统6设置在一级余水水质控制子系统5和二级余水水质控制子系统7之间。
48.管路输送控制子系统2用于输送泥浆、检测监控点流量大小及控制泥浆泵工作状态，管路输送控制子系统2包括输送管路、安在输送管路上的流量计、泥浆泵。管路输送控制子系统2还包括管路泥浆含固量和泥浆流量的检测装置、可编程控制器plc及加速药剂与泥浆混合装置，泥浆含固量检测装置通过称重传感器将信号传至可编程控制器plc，处理后经远程接收端11发送到主控制器12，技术员根据泥浆含固量及流量检测装置反馈的信号，通过主控制器12内置程序综合分析确定一级加药控制系统的药剂浓度、加药流量、加药速度等。
49.一级加药控制子系统3、二级加药控制子系统6包括加药装置、管路流量计、变频调节阀、泵、液位检测器、plc，可编程控制器通过变频电机信号对加药流量进行调节。一级加药控制子系统3、二级加药控制子系统6均用于药剂的调配、投加及药剂投加量的控制。一级加药控制子系统3、二级加药控制子系统6分别包括两个以上的加药罐，一级加药控制子系统3、二级加药控制子系统6可切换接通不同加药罐，保证系统连续化运行。可编程控制器通过变频电机信号对加药流量进行调节。二级加药控制子系统6结构及功能同一级加药控制子系统3，其使用否与、使用时参数视水质情况而定。
50.如图3所示，加药罐14上端设有加水口15、加药口16、清洗口17，下端设有排污口18，侧端设有出液口，加药罐内还设有液位计19、由电机带动转动的搅拌叶。加药罐14的出
液口与出液输送管路一20连接，出液输送管路一20上设有过滤器21，出液输送管路一20与计量泵22连接，计量泵22还与出液输送管路二23连接，出液输送管路一20和出液输送管路二23均设置有安全溢流阀24，出液输送管路二23上设置有压力表25、取样口26和阻尼器27。计量泵22、液位计19和电机与控制柜28连接。
51.底泥指标控制子系统与底泥指标检测装置相连，底泥指标控制子系统用于在线检测底泥含固量和底泥颗粒平均直径的大小。底泥指标控制子系统主要包括沉降底泥含固量检测装置，监测点底泥含固量信号传输给plc，plc将处理信号反馈至主控制器12，由技术员分析确定工艺效果或发出指令进行整体控制。
52.如图5所示，底泥指标控制子系统包括与加药口连接的底泥在线检测传感器、底泥脱水单元、底泥在线检测单元，底泥在线检测传感器与底泥脱水单元连接，动力单元与触点开关连接，触点开关与控制器单元连接，控制器单元还与报警单元和显示单元连接。
53.一级余水水质控制子系统5和二级余水水质控制子系统7分别与水质检测装置连接，一级余水水质控制子系统5和二级余水水质控制子系统7用于在线检测监测点余水的ss值、浊度、cod及ph值。一级余水水质控制子系统5包括监测点余水的ss值、浊度、cod及ph值等检测装置。监测点检测信号传输给plc，plc将处理信号反馈至主控制器12，技术员根据余水水质情况实时调整一级加药控制系统参数或二级加药控制子系统6。一级余水水质控制下，余水水质达到《污水综合排放标准》(gb8978-1996)。二级余水水质控制子系统7结构及功能同一级余水水质控制子系统5。二级余水水质控制系统下，余水ss值小于30mg/l。
54.如图4所示，水质控制子系统包括供电单元、开关触点、主控单元、显示单元、水质传感器、流量传感器，供电单元用于给各单元供电，开关触点可用于控制主控单元、显示单元、水质传感器、流量传感器的开关，水质传感器和流量传感器与主控单元连接，主控单元与显示单元连接。
55.智能数据处理器8，智能数据处理器8与底泥堆场处理智能控制子系统1连接，各项参数集成于智能数据处理器8。
56.数据显示模块9，数据显示模块9与智能数据处理器8连接，数据显示模块9用于显示智能数据处理器8的数据。
57.数据发送模块10、远程接收端11、主控制器12，数据发送模块10与智能数据处理器8连接，数据发送模块10通过网络与远程接收端11连接，远程接收端11与主控制器12连接，数据发送模块10将智能数据处理器8采集的数据传输至主控制器12；主控制器12及与其相连的管路输送控制子系统、一级加药控制子系统、底泥指标控制子系统、一级余水水质控制子系统、二级加药控制子系统及二级余水水质控制子系统均设有可编程控制器，所述可编程控制器采用模块式结构，且设有外部通信接口。
58.报警器13，报警器13与主控制器12连接。在智能数据处理器8的内置程序中设定参数的有效数据范围，如有至少一项参数超过设定值时，报警器13发出警告，参数包括泥浆流量、含固量、余水的ss值、浊度、cod及ph值。
59.实施例2
60.一种环保疏浚底泥堆场处理方法，利用实施例1的环保疏浚底泥堆场处理控制系统进行处理，具体包括以下步骤：
61.步骤一：泥浆输送。疏浚设备作业产生的泥浆经输送设备集中在堆场，堆场底泥处
理工艺实施中，泥浆经泥浆管依次输送至各个工艺设备(包括格栅单元、分级沉淀单元、分级调质单元、余水净化单元以及机械脱水单元)，基于信息技术的智能控制系统，不同环节均设置了管路输送控制子系统，通过控制泥浆流量和各个环节的参数指标，最终实现泥水分离处置的目的。
62.步骤二：泥浆初筛处理。此步骤主要除去泥浆中杂物及粗大颗粒，为达到底泥脱水干化工艺的泥浆性质要求，且防止泥浆处理工艺流程中堵管。
63.步骤三：分级沉淀与分级调质处置。通过一级加药控制子系统对分级沉淀单元、分级调质单元分别进行加药处置，加药量由试验参数和底泥指标控制子系统来确定。底泥指标控制子系统设置在分级沉淀单元、分级调质单元的特定位置，主要用来采集底泥性能指标(如含水率、ph值、tp、tn及有机物含量等相关参数)。
64.步骤四：余水净化单元。经分级沉淀单元、分级调质单元分离出来的尾水，进入余水净化单元，由一级余水水质控制子系统根据水质指标反馈至智能数据处理器进行分析，再指导现场实施处理(二次净化或达标排放)。
65.步骤五：机械干化脱水工艺。经沉淀、调质单元处置后泥浆含水率一般达到65-80％，采用机械干化工艺进行处置，必要时可由二级加药控制子系统加药处置。
66.步骤六：尾水净化。该尾水净化的对象主要为机械干化脱水后产生的尾水。由一级余水水质控制子系统根据水质指标进行处置。
67.以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种环保疏浚底泥堆场处理控制系统，其特征在于，包括：底泥堆场处理智能控制子系统，所述底泥堆场处理智能控制子系统对堆场底泥处理中各项参数进行监测并适时调节；智能数据处理器，所述智能数据处理器与底泥堆场处理智能控制子系统连接，所述各项参数集成于智能数据处理器；数据显示模块，所述数据显示模块与智能数据处理器连接，所述数据显示模块用于显示智能数据处理器的数据；数据发送模块、远程接收端、主控制器，所述数据发送模块与智能数据处理器连接，所述数据发送模块通过网络与远程接收端连接，所述远程接收端与主控制器连接，所述数据发送模块将智能数据处理器采集的数据传输至主控制器；报警器，所述报警器与主控制器连接。2.根据权利要求1所述的一种环保疏浚底泥堆场处理控制系统，其特征在于：所述底泥堆场处理智能控制子系统包括管路输送控制子系统、一级加药控制子系统、底泥指标控制子系统、一级余水水质控制子系统、二级加药控制子系统及二级余水水质控制子系统，所述管路输送控制子系统、底泥指标控制子系统、一级余水水质控制子系统、二级余水水质控制子系统依次连接，所述一级加药控制子系统设置在管路输送控制子系统和底泥指标控制子系统之间，所述二级加药控制子系统设置在一级余水水质控制子系统和二级余水水质控制子系统之间。3.根据权利要求2所述的一种环保疏浚底泥堆场处理控制系统，其特征在于：所述管路输送控制子系统用于输送泥浆、检测监控点流量大小及控制泥浆泵工作状态，所述管路输送控制子系统包括输送管路、安在输送管路上的流量计、泥浆泵。4.根据权利要求2所述的一种环保疏浚底泥堆场处理控制系统，其特征在于：所述一级加药控制子系统、二级加药控制子系统包括加药装置、管路流量计、变频调节阀、泵、液位检测器，所述一级加药控制子系统、二级加药控制子系统均用于药剂的调配、投加及药剂投加量的控制。5.根据权利要求2所述的一种环保疏浚底泥堆场处理控制系统，其特征在于：所述一级加药控制子系统、二级加药控制子系统分别包括两个以上的加药罐，所述一级加药控制子系统、二级加药控制子系统可切换接通不同加药罐，保证系统连续化运行。6.根据权利要求2所述的一种环保疏浚底泥堆场处理控制系统，其特征在于：所述底泥指标控制子系统与底泥指标检测装置相连，所述底泥指标控制子系统用于在线检测底泥含固量和底泥颗粒平均直径的大小。7.根据权利要求2所述的一种环保疏浚底泥堆场处理控制系统，其特征在于，所述一级余水水质控制子系统和二级余水水质控制子系统分别与水质检测装置连接，所述一级余水水质控制子系统和二级余水水质控制子系统用于在线检测监测点余水的ss值、浊度、cod及ph值。8.根据权利要求1-8任一项所述的一种环保疏浚底泥堆场处理控制系统，其特征在于：在智能数据处理器的内置程序中设定参数的有效数据范围，如有至少一项参数超过设定值时，报警器发出警告，参数包括泥浆流量、含固量、余水的ss值、浊度、cod及ph值。9.根据权利要求1-8任一项所述的一种环保疏浚底泥堆场处理控制系统，其特征在于，
所述主控制器及与其相连的管路输送控制子系统、一级加药控制子系统、底泥指标控制子系统、一级余水水质控制子系统、二级加药控制子系统及二级余水水质控制子系统均设有可编程控制器，所述可编程控制器采用模块式结构，且设有外部通信接口。10.一种环保疏浚底泥堆场处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、泥浆输送疏浚设备作业产生的泥浆经输送设备集中在堆场，堆场底泥处理工艺实施中，泥浆经泥浆管依次输送至各个工艺设备，所述工艺设备包括格栅单元、分级沉淀单元、分级调质单元、余水净化单元以及机械脱水单元，不同工艺环节均设置了管路输送控制子系统，通过控制泥浆流量和各个工艺的参数指标，最终实现泥水分离；步骤二、泥浆初筛处理将泥浆进行初筛，除去泥浆中杂物及粗大颗粒，使泥浆达到底泥脱水干化工艺的泥浆性质要求；步骤三、分级沉淀与分级调质处置通过一级加药控制子系统对分级沉淀单元、分级调质单元分别进行加药处置，加药量由试验参数和底泥指标控制子系统来确定，底泥指标控制子系统设置在分级沉淀单元、分级调质单元的特定位置，用来采集底泥性能指标，底泥性能指标包括含水率、ph值、tp、tn及有机物含量；步骤四、余水净化单元经分级沉淀单元、分级调质单元分离出来的尾水，进入余水净化单元，由一级余水水质控制子系统根据水质指标反馈至智能数据处理器进行分析，再指导现场实施处理二次净化或达标排放；步骤五、机械干化脱水工艺经分级沉淀单元、分级调质单元处置后泥浆含水率达到65％-80％，采用机械干化工艺进行处置，必要时可由二级加药控制子系统加药处置；步骤六、尾水净化将机械干化脱水后产生的尾水进行净化，由一级余水水质控制子系统根据水质指标进行处置。

技术总结
本发明公开了一种环保疏浚底泥堆场处理控制系统，包括：底泥堆场处理智能控制子系统、智能数据处理器、数据显示模块、数据发送模块、远程接收端、主控制器和报警器，底泥堆场处理智能控制子系统对堆场底泥处理中各项参数进行监测并适时调节；智能数据处理器与底泥堆场处理智能控制子系统连接；数据显示模块与智能数据处理器连接，数据显示模块用于显示智能数据处理器的数据；数据发送模块将智能数据处理器采集的数据传输至主控制器。该控制系统在可编程控制器PLC控制下执行，通过主控制器及各控制子系统对整个底泥堆场处理过程进行控制，可实现整套系统远程操作、远程监控及数据的在线检测、分析和调节。分析和调节。分析和调节。


技术研发人员：韩久春 邱征 杜海峰 徐少华 张功印 陶双龙 王磊 张琼 徐鑫 吴燕
受保护的技术使用者：安徽省交通航务工程有限公司 安徽建工集团股份有限公司
技术研发日：2023.05.19
技术公布日：2023/9/20