河流渠道油汙攔截清除實驗方法與流程

2023-12-02 17:53:06

本發明屬於油汙清理技術領域，尤其涉及一種河流渠道油汙攔截清除的實驗裝置及其實驗方法。

背景技術：

南水北調中線幹線工程總乾渠全長1432公裡，沿線有交叉公路近600座，沿渠閘站相關機電設備近千臺套，在近一年多工程運行及養護過程中，因交通事故、閘站機電設備故障檢修維護等多種原因，造成一些油液進入到乾渠渠道中，直接造成水質的汙染，對南水北調的水體質量造成很大的影響。南水北調渠道中的水源為飲用水，水質的汙染將直接危及人類的身體健康，因此清除輸水河道中的油類汙染物質至關重要。

目前海洋中清理油汙類物質的方法有物理方法、化學方法及生物科技方法。根據南水北調水源的特性，不適宜採用化學方法來處理，因為殘留的化學物質同樣會對人體造成危害。生物科技方法要求周期長，且不適合在河道輸水過程中使用，適合在湖泊、海洋中處理少量的油汙汙染現象。因此在南水北調的河道中宜採用物理方法進行處理。

技術實現要素：

本發明為了解決現有技術中的不足之處，提供一種結構簡單、操作便捷高效、安全可靠性強、自動化程度高、勞動強度低、適用範圍廣的河流渠道油汙攔截清除實驗方法。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種河流渠道油汙攔截清除實驗方法，本實驗方法使用河流渠道油汙攔截清除實驗裝置來進行；

河流渠道油汙攔截清除實驗裝置包括位於河道內的攔截系統和集油系統，集油系統位於攔截系統一側；攔截系統包括若干沿左右方向串聯連接的攔截單元，每個攔截單元均包括浮排和攔油板，浮排包括水平設置的平板，平板下表面沿長度方向設有兩排呈一字型串聯連接的浮體，兩排浮體分別布置在平板下表面前後兩側，攔油板沿平板長度方向設置在平板前側，攔油板通過高度調節機構與平板相連接，相鄰兩塊平板之間通過角度調節機構連接，相鄰兩塊攔油板之間通過緩衝連接件連接；

高度調節機構包括兩塊固定連接在平板前側的定位板，兩塊定位板沿平板長度方向間隔設置，定位板自上而下間隔開設有定位孔，攔油板後側面固定連接有兩個分別與定位板相對應的安裝座，安裝座橫截面為方形結構且內部中空，安裝座前側和後側均對應垂直開設有安裝槽，兩個安裝槽均與安裝座內部相連通，兩個安裝槽和其中一個定位孔內對應插設有安裝螺栓；

角度調節機構包括第一連接板、鉸軸和兩塊第二連接板，第一連接板連接在平板的左端，兩塊第二連接板均連接在平板的右端且上下間隔設置，兩塊第二連接板圍成連接槽；

第一連接板和兩塊第二連接板分別水平固定連接在平板左右兩側，相鄰兩塊平板中，位於右側的一塊平板的第一連接板水平插入到位於左側的一塊平板的連接槽中；

第一連接板和兩塊第二連接板上對應開設有通孔，鉸軸沿豎向插入第一連接板和兩塊第二連接板上的通孔內並將第一連接板和第二連接板鉸接在一起；

集油系統包括橫截面呈方形的油水收集箱，油水收集箱上部敞口，油水收集箱一側與攔油板相接並設有進液口，進液口處設有過濾網，油水收集箱內設有安裝架，安裝架上設有汙水泵，汙水泵的進液口連接有吸液管，吸液管開口在油水收集箱中部，汙水泵的出液口通過出液管連接有油水分離器，油水分離器位於油水收集箱外部；

油水收集箱上部內壁設有油汙檢測器和控制器，油汙檢測器的高度低於進液口的高度，

控制器的高度高於進液口的高度，油汙檢測器和汙水泵分別通過信號線與控制器相連接，控制器外設有防水殼；

平板上表面前後兩側分別沿平板長度方向間隔設置有連接座，連接座包括固定板和固定連接在固定板內側的套管，套管沿垂直方向設置，每個套管內均沿軸向插設有立柱，左右相鄰的兩根立柱上部之間水平連接有鏈條；

攔油板後側邊向上彎折形成卷邊，攔油板中部向下凹陷形成攔油槽，緩衝連接件沿前後方向的垂直截面與攔油板沿前後方向的垂直截面相同，緩衝連接件中部呈波浪形彎折形成波紋板部；

本發明的河流渠道油汙攔截清除實驗方法依次包括如下步驟：

（1）使用流速儀測量河道內水流的流速，並記錄；

（2）用繩索將一個攔截單元的浮排固定在左側河道邊，依次將各個攔截單元的浮排串聯連接，相鄰兩個浮排之間通過角度調節機構連接，在安裝的過程中調節角度調節機構，使得各個浮排總體呈線性排列，各個浮排總體橫跨河道並與河道成一定夾角，將位於右側河道邊的浮排通過繩索固定在右側河道邊；

（3）在每個浮排的平板上通過各個連接座安裝立柱，相鄰兩根立柱上部之間水平安裝鏈條；

（4）將攔油板分別通過高度調節機構對應連接在各個浮排的平板上，並且各個攔油板均朝向河道上遊，相鄰兩塊攔油板之間通過緩衝連接件連接；

（5）根據油汙經攔油板攔截作用後的流動方向，將油水收集箱通過繩索固定在左側河道邊或右側河道邊，並且油水收集箱上的進液口的朝向與油汙的流動方向相反；

（6）浮在水面上的油汙經水流帶動流向攔截系統，在攔油板的攔截作用下向一側河道偏離，並沿著攔油槽流向油水收集箱，打開控制閥，油汙及水的混合液通過進液口進入到油水收集箱內，油水收集箱內的液面不斷上升，當油汙檢測器檢測到油汙時，油汙檢測器將信號傳輸給控制器，控制器發出信號啟動汙水泵，汙水泵將油水收集箱內的油汙及水的混合液抽出，使混合液通過出液管進入到油水分離器內，油水分離器將油汙從該混合液中分離出來；當油汙檢測器檢測到油水收集箱內不存在油汙時，油汙檢測器將信號傳輸給控制器，控制器延時3－6秒鐘發出信號關閉汙水泵；重複進行本步驟，不斷地攔截、回收並分離水中的油汙。

在所述第（4）步驟中，根據實際作業情況，在連接兩塊相鄰的攔油板時，拉伸或者壓縮緩衝連接件的波紋板部，使緩衝連接件的長度與兩塊相鄰的攔油板之間的間距相適應。

所述油水分離器內由左至右均勻間隔設有三個隔板，三個隔板將油水分離器由左至右分隔為第一室、第二室、第三室和第四室；三個隔板高度相同且均低於油水分離器頂端；所述汙水泵的出液管伸入第一室的底部；所述第四室底部連接有出油管，出油管上設有出油閥；所述第一室的上部設有防雜濾網；所述第二室底部連接有放水管，放水管上設有出水閥；

所述第（6）步驟中，油水分離器進行油水分離的操作是：打開出油閥並調節開啟度，使經過三級溢流後產生的高油份液體流出，在出油管末端放置容器接收高油份液體，從而回收利用廢油；在油水分離過程中，調節出水閥的開啟度，使第二室頂部的富油液體不斷溢流入第三室的同時，使第二室底部的水份不斷排出，防止水不斷積累導致水份溢流入第三室。

採用上述技術方案，本發明具有如下有益效果：

1、油汙密度低於水的密度，因此油汙會漂浮在水的上表面，並且跟隨水向下遊流動，本發明根據油汙及水的特性，採用先攔截後處理的方法，利用攔截系統將浮在水面上油汙攔截下來，再通過集油系統將攔截下來的油汙集中抽出；採用上述方法大大提高了清除河流渠道油汙的效率，並且操作簡單，工作可靠，分離出來的油汙經處理後可重新利用。

2、本發明的攔截系統中各個攔截單元串聯成一字型並與河道成一定角度，根據力的分解原理，浮在水面上的油汙及水的混合液在流經攔油板處時，在攔油板的攔截作用下，油汙及水的混合液會自動向河道一側匯集，便於收集油汙。

3、浮在水面上的油汙沿著攔油槽流向油水收集箱，打開控制閥，油汙及水的混合液通過進液口進入到油水收集箱內，油水收集箱內的液面不斷上升，當油汙檢測器檢測到油汙時，油汙檢測器將信號傳輸給控制器，控制器發出信號啟動汙水泵，汙水泵將油水收集箱內的油汙及水的混合液抽出，通過出液管進入到油水分離器內，油汙及水的混合液經油水分離器作用將油汙分離出來；當油汙檢測器檢測到油水收集箱內不存在油汙時，油汙檢測器將信號傳輸給控制器，控制器發出信號關閉汙水泵；採用上述裝置，操作簡便，當水面上存在油汙時，可以實現自動收集，當水面上沒有油汙時，集油系統停止工作。

4、本發明的控制閥的具體工作原理為:當閥門通過油汙及水的混合液時，閥門內部壓力增加，轉動手柄控制閥門開啟、關閉時，在閥體內腔介質壓力的作用下，撥軸向上運動，撥軸的軸肩與閥體的環形凹槽接觸起到止推作用，撥軸和環形凹槽之間的止推密封墊片起密封作用，壓力越高壓得越緊，不僅能起防衝脫作用，還能避免油汙及水的混合液漏出，同時止推密封墊片還可以降低軸肩端面和環形凹槽臺階之間的磨損，增加使用壽命。

5、本發明可以通過高度調節機構調節攔油板的高度，避免攔油板吃水過深或過淺，以適應不同的水域，使得攔截油汙的效果更好；本發明可以通過角度調節機構調節各攔截單元與河道之間的角度，不同的角度其對應攔截的油汙及水的混合液的流動速度不同，角度越大，對應的油汙及水的混合液的流速越大，在油汙量大的水域可以適當增大各攔截單元與河道之間的角度，在油汙量小的水域可以適當減小各攔截單元與河道之間的角度。

6、在各個攔截單元的平板上設置立柱，相鄰立柱之間通過鏈條連接，操作人員在安裝各浮排以及攔油板時，可以將鏈條作為扶手；另外操作人員需要定期檢查水面上的油汙攔截情況，以做出相應的調整，設置立柱以及鏈條可以增加其工作的安全性。

7、相鄰兩塊攔油板之間通過緩衝連接件連接，避免各攔截單元在水流的衝擊下相互碰撞，同時起到密閉作用，防止油汙從兩塊攔油板之間的間隙流出，採用緩衝連接件可以增加攔油效果。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是圖1中角度調節機構處的結構示意圖；

圖3是高度調節機構的結構示意圖；

圖4是安裝座的結構示意圖；

圖5是相鄰浮排通過角度調節機構連接在一起的結構示意圖；

圖6是圖5中A處的放大圖；

圖7是油水收集箱的結構示意圖；

圖8是攔油板與緩衝連接件配合處的結構示意圖；

圖9是控制閥的結構示意圖；

圖10是圖9中Ｂ處的放大圖；

圖11是油水分離器的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1至圖11所示，本發明首先公開了一種河流渠道油汙攔截清除實驗裝置，包括位於河道內的攔截系統和集油系統，集油系統位於攔截系統一側；攔截系統包括若干沿左右方向串聯連接的攔截單元，每個攔截單元均包括浮排和攔油板1，浮排包括水平設置的平板2，平板2下表面沿長度方向設有兩排呈一字型串聯連接的浮體3，兩排浮體3分別布置在平板2下表面前後兩側，攔油板1沿平板2長度方向設置在平板2前側，攔油板1通過高度調節機構與平板2相連接，相鄰兩塊平板2之間通過角度調節機構90連接，相鄰兩塊攔油板1之間通過緩衝連接件4連接；

高度調節機構包括兩塊固定連接在平板2前側的定位板5，兩塊定位板5沿平板2長度方向間隔設置，定位板5自上而下間隔開設有定位孔6，攔油板1後側面固定連接有兩個分別與定位板5相對應的安裝座7，安裝座7橫截面為方形結構且內部中空，安裝座7前側和後側均對應垂直開設有安裝槽8，兩個安裝槽8均與安裝座7內部相連通，兩個安裝槽8和其中一個定位孔6內對應插設有安裝螺栓9；圖1中高度調節機構被攔油板1所遮擋。

需要升高攔油板1的高度時，將安裝螺栓9安裝在其原位置上方的定位孔6內；需要降低攔油板1的高度時，將安裝螺栓9安裝在其原位置下方的定位孔6內,調整欄油板1的高度十分靈活方便。

角度調節機構90包括第一連接板10、鉸軸11和兩塊第二連接板12，第一連接板連接在平板2的左端，兩塊第二連接板均連接在平板2的右端且上下間隔設置，兩塊第二連接板圍成連接槽；

第一連接板10和兩塊第二連接板12分別水平固定連接在平板2左右兩側，相鄰兩塊平板2中，位於右側的一塊平板2的第一連接板10水平插入到位於左側的一塊平板2的連接槽中；

第一連接板10和兩塊第二連接板12上對應開設有通孔，鉸軸11沿豎向插入第一連接板10和兩塊第二連接板12上的通孔內並將第一連接板和第二連接板鉸接在一起；

集油系統包括橫截面呈方形的油水收集箱13，油水收集箱13上部敞口，油水收集箱13一側與攔油板1相接並設有進液口21，進液口21處設有過濾網，油水收集箱13內設有安裝架14，安裝架14上設有汙水泵15，汙水泵15的進液口21連接有吸液管16，吸液管16開口在油水收集箱13中部，汙水泵15的出液口通過出液管17連接有油水分離器18，油水分離器18位於油水收集箱13外部；

油水收集箱13上部內壁設有油汙檢測器19和控制器20，油汙檢測器19的高度低於進液口21的高度，從而保證油汙檢測器19能夠低於油水收集箱13內的液面，便於探測油水收集箱13內的油汙。

控制器20的高度高於進液口21的高度，從而使控制器20的高度高於油水收集箱13內的液位，防止控制器20長期浸泡在水下發生故障。

油汙檢測器19和汙水泵15分別通過信號線22與控制器20相連接，控制器20外設有防水殼。

過濾網為常規裝置，圖未示。油的比重小於水，油水收集箱13中的大部分油都位於油水收集箱13的中上部，油水收集箱13的底部多為水，因此吸液管16開口在油水收集箱13中部,既能夠將含油汙水送出，又不過多將水抽出，從而既完成了收集油汙的任務，又不過多耗費抽水所需的能量。

平板2上表面前後兩側分別沿平板2長度方向間隔設置有連接座，連接座包括固定板23和固定連接在固定板23內側的套管24，套管24沿垂直方向設置，每個套管24內均沿軸向插設有立柱25，左右相鄰的兩根立柱25上部之間水平連接有鏈條26。工作人員在沿平板2行走時，立柱25和鏈條26起到了防護作用，使工作人員不會從平板2的兩側掉入水中。

攔油板1後側邊向上彎折形成卷邊27，攔油板1中部向下凹陷形成攔油槽28，緩衝連接件4沿前後方向的垂直截面與攔油板1沿前後方向的垂直截面相同，從而使兩者可以完美對接；緩衝連接件4中部呈波浪形彎折形成波紋板部29；波紋板部29的設置，大大提高了緩衝連接件4的彈性，在相鄰兩個攔油板1發生相對位移時能夠起到緩衝的作用，使相鄰兩個攔油板1的相對位置具有一定彈性。

進液口21處的油水收集箱13上設有控制閥35，控制閥35包括閥體51、上頂蓋53、閥座54和長閥杆56；閥體51呈內部中空的三通結構，閥體51內設有長頸軸腔58，長閥杆56沿軸向插設在長頸軸腔58內，長閥杆56下端連接有撥軸55，閥體51左端設有與閥體51呈一體結構的左接頭61，閥體51右端通過連接螺栓固定連接有右接頭52，閥體51內部設有位於長頸軸腔58下埠下方的球體62；閥座54設有兩個，兩個閥座54分別設在閥體51內壁與球體62左右兩側之間，兩個閥座54關於球體62中心對稱設置；球體62的頂部設有插槽，撥軸55的下端部設有插塊63，撥軸55通過下端部的插塊63插接在插槽內，撥軸55的下部設有一個與撥軸55一體結構的軸肩64，軸肩64的直徑大於撥軸55的直徑，閥體51的內部設有一個與軸肩64相適配並容納限位軸肩64的環形凹槽65，軸肩64與環形凹槽65之間設有止推密封墊片66；長閥杆56由下部的較粗段和上部的較細段組成，較細段的直徑小於較粗段的直徑，較粗段的外徑與長頸軸腔58內徑相等，較細段外壁與長頸軸腔58內壁之間自上向下依次填充有密封填料72和填料密封墊片73，密封填料72和填料密封墊片73通過上頂蓋53下側的填料壓蓋74壓緊，長閥杆56的上部向上穿過長頸軸腔58並伸出上頂蓋53，長閥杆56的上端部連接有手柄75。

本發明的河流渠道油汙攔截清除實驗方法依靠上述河流渠道油汙攔截清除實驗裝置來進行，包括以下步驟：

（1）使用流速儀測量河道內水流的流速，並記錄；

（2）用繩索將一個攔截單元的浮排固定在左側河道邊，依次將各個攔截單元的浮排串聯連接，相鄰兩個浮排之間通過角度調節機構90連接，在安裝的過程中調節角度調節機構90，使得各個浮排總體呈線性排列，各個浮排總體橫跨河道並與河道成一定夾角，將位於右側河道邊的浮排通過繩索固定在右側河道邊；

（3）在每個浮排的平板2上通過各個連接座安裝立柱25，相鄰兩根立柱25上部之間水平安裝鏈條26；

（4）將攔油板1分別通過高度調節機構對應連接在各個浮排的平板2上，並且各個攔油板1均朝向河道上遊，相鄰兩塊攔油板1之間通過緩衝連接件4連接；

（5）根據油汙經攔油板1攔截作用後的流動方向，將油水收集箱13通過繩索固定在左側河道邊或右側河道邊，並且油水收集箱13上的進液口21的朝向與油汙的流動方向相反；

（6）浮在水面上的油汙經水流帶動流向攔截系統，在攔油板1的攔截作用下向一側河道偏離，並沿著攔油槽28流向油水收集箱13；打開控制閥35，油汙及水的混合液通過進液口進入到油水收集箱13內，油水收集箱13內的液面不斷上升，當油汙檢測器19檢測到油汙時，油汙檢測器19將信號傳輸給控制器20，控制器20發出信號啟動汙水泵15，汙水泵15將油水收集箱13內的油汙及水的混合液抽出，使混合液通過出液管17進入到油水分離器18內，

油水分離器18將油汙從該混合液中分離出來；當油汙檢測器19檢測到油水收集箱13內不存在油汙時，油汙檢測器19將信號傳輸給控制器20，控制器20延時3－6秒鐘發出信號關閉汙水泵15。通過延時3－6秒鐘關閉汙水泵，可以將油水收集箱13內的上部液體充分抽出，避免汙水泵過於頻繁地啟動和關閉。在所述第（4）步驟中，根據實際作業情況，在連接兩塊相鄰的攔油板時，拉伸或者壓縮緩衝連接件的波紋板部，使緩衝連接件的長度與兩塊相鄰的攔油板之間的間距相適應。

所述油水分離器18內由左至右均勻間隔設有三個隔板88，三個隔板88將油水分離器由左至右分隔為第一室81、第二室82、第三室83和第四室84；三個隔板88高度相同且均低於油水分離器頂端；所述汙水泵的出液管17伸入第一室81的底部；所述第四室84底部連接有出油管85，出油管85上設有出油閥86；所述第一室81的上部設有防雜濾網87；所述第二室82底部連接有放水管91，放水管91上設有出水閥92；

所述第（6）步驟中，油水分離器進行油水分離的操作是：打開出油閥86並調節開啟度，使經過三級溢流後產生的高油份液體流出，在出油管85末端放置容器接收高油份液體，從而回收利用廢油；在油水分離過程中，調節出水閥92的開啟度，使第二室82頂部的富油液體不斷溢流入第三室83的同時，使第二室82底部的水份不斷排出，防止水不斷積累導致水份溢流入第三室83。

本實施例並非對本發明的形狀、材料、結構等作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬於本發明技術方案的保護範圍。