一体化污水处理站排泥装置的制作方法

本发明涉及污水处理，特别是涉及一体化污水处理站排泥装置。

背景技术：

1、随着我国工业化和城市化进程的加快，水污染问题日益突出，对水环境治理提出了更高要求。污水处理站作为水污染控制的关键环节，其运行效率和稳定性至关重要。在污水处理过程中，会产生大量的污泥，这些污泥若不能及时、有效地排出，不仅会占用池容，影响处理效果，还会导致污泥腐败，产生恶臭，造成二次污染。

2、在污水处理站的实际运行中，沉淀池和调节池是污泥淤积最为频繁、工况最为复杂的两个典型场所。其中，沉淀池长期进行泥水分离，底部累积的活性污泥或化学污泥若排泥不及时，极易因重力压实而板结，形成具有一定强度的板结淤泥层；而调节池用于均衡水质和水量，来水中携带的泥沙、悬浮物以及有机物在此处沉降，加之水流扰动小、停留时间长，沉积物往往成分复杂，轻则形成粘稠的淤泥，重则因矿物结晶或水泥渗漏硬化而演变为坚硬结垢。上述两种池体的沉积物性质差异较大，给清淤工作带来了严峻挑战。

3、传统的污水处理站清淤方式主要依赖人工或简单的机械，人工清淤效率低、劳动强度大，且作业环境恶劣，存在安全隐患；而现有的清淤机械设备，如简单的吸泥车或小型挖掘机，往往功能单一，难以同时适应沉淀池和调节池内不同的沉积物工况。例如，对于沉淀池内的板结淤泥，需要具备切削、冲刷能力的作业头；而对于调节池内可能出现的水泥硬化或矿物结晶类坚硬结垢，则需要更强大的破碎、冲击能力。现有设备要么无法有效破碎坚硬结垢，要么在破碎后无法高效地将淤泥和碎屑抽出，导致清淤不彻底，残留物会迅速再次板结，大大缩短了清淤周期。此外，污水处理站内部结构复杂，空间狭小，且往往需要在不完全排空池水的情况下进行作业，这进一步要求清淤设备具备良好的机动性、适应性和多功能性。

技术实现思路

1、为克服现有技术存在的技术缺陷，本发明提供一体化污水处理站排泥装置。

2、本发明采用的技术解决方案是：一体化污水处理站排泥装置，包括主机框架，所述主机框架的底部安装有带动排泥装置移动的行走机构，主机框架的内部集成有供电与液压系统和控制系统；所述主机框架的前端通过快换连接机构连接有多功能作业头组件；所述多功能作业头组件包括铰刀与高压水射流复合头和专用破碎头；所述快换连接机构包括液压锁紧模块和流体快速接头，液压锁紧模块用于实现铰刀与高压水射流复合头或专用破碎头与主机框架的快速锁定与解锁，流体快速接头用于实现高压水路和液压油路的快速导通或切断；排泥装置还包括协同抽吸机构，所述协同抽吸机构包括设置在多功能作业头组件上的吸淤铲斗和设置在外部的处理设备，吸淤铲斗的入口朝向作业区域，处理设备与吸淤铲斗之间连接有出泥排管，吸淤铲斗上或出泥排管的路径上固定安装有潜污泵，潜污泵用于在出泥排管内产生负压；所述控制系统分别与行走机构、多功能作业头组件、快换连接机构、协同抽吸机构和供电与液压系统电性连接。

3、优选的，所述铰刀与高压水射流复合头包括通过液压马达驱动旋转的铰刀组件，铰刀组件安装在铰刀与高压水射流复合头的前部，铰刀组件用于破碎板结淤泥和一般性结垢，液压马达通过液压管路与供电与液压系统连接；所述主机框架和铰刀与高压水射流复合头上设有用于辅助软化或冲散结垢的高压水射流组件，高压水射流组件包括安装在主机框架内部的高压水泵，铰刀与高压水射流复合头的壳体上通过液压缸连接有清淤盘，液压缸的进油口和回油口通过液压管路与供电与液压系统的液压阀组连接，清淤盘上固定安装有多个高压喷嘴，高压喷嘴的喷射方向通过液压缸驱动清淤盘摆动而调节，高压水泵的进水口通过管路连接外部水源或池内上部清液取水口，高压水泵的出水口通过高压管路与高压喷嘴连接；所述铰刀与高压水射流复合头的后部设置有邻近铰刀组件的抽淤口，抽淤口的后端与协同抽吸机构的吸淤铲斗内部连通。

4、优选的，所述专用破碎头包括通过液压马达驱动旋转的破碎辊和通过液压马达驱动偏心轮旋转而使锤头高频振动产生冲击力的振动冲击锤，两个液压马达均通过液压管路与供电与液压系统连接，破碎辊的表面设置有凸齿，破碎辊用于滚动破碎水泥硬化或矿物结晶类坚硬结垢；所述振动冲击锤用于通过高频振动松散坚硬污物。

5、优选的，所述破碎辊包括平行设置的第一破碎辊和第二破碎辊，第一破碎辊和第二破碎辊通过齿轮组相互啮合传动，第一破碎辊和第二破碎辊上的凸齿均呈螺旋状排列。

6、优选的，所述主机框架的前端固定设置有连接架，铰刀与高压水射流复合头和专用破碎头的背部均固定设置有与连接架相匹配的连接板，连接架的顶端开设有t形的连接凹槽，连接板的两侧与连接凹槽相匹配卡接；所述液压锁紧模块包括安装在连接架上的多个液压驱动的锁紧销和锁紧勾，锁紧销的一端与锁紧勾的顶端固定连接，连接板上开设有供锁紧销穿过的锁孔，锁紧勾用于勾住连接板的边缘，将连接板锁定在连接架上；所述流体快速接头包括分别安装在连接架和连接板上的高压水路端口处和液压油路端口处的高压水路快速接头和液压油路快速接头；当所述液压锁紧模块锁定时，连接架与连接板贴合，连接架上的高压水路快速接头和液压油路快速接头与连接板上的高压水路快速接头和液压油路快速接头自动对接并形成密封，实现高压水射流组件的供水管路以及铰刀组件或破碎辊的液压驱动管路与供电与液压系统快速导通。

7、优选的，当安装所述铰刀与高压水射流复合头时，吸淤铲斗通过螺栓固定连接在铰刀与高压水射流复合头的尾部，且抽淤口与吸淤铲斗内部通过管道连通；

8、当安装所述专用破碎头时，吸淤铲斗通过支架设置在破碎辊的后方，支架与主机框架固定连接，使吸淤铲斗随主机框架同步移动。

9、优选的，所述吸淤铲斗在作业过程中始终位于铰刀组件或破碎辊的后方，吸淤铲斗的底部固定设置有防堵塞格栅，防堵塞格栅为带有多个栅格的板状结构，防堵塞格栅的栅格尺寸与潜污泵的通过粒径相匹配。

10、优选的，所述出泥排管为柔性耐磨软管，出泥排管的一端与吸淤铲斗的出料口连接，出泥排管的另一端与处理设备的进料口连接，出泥排管的内壁设有耐磨内衬，处理设备为污泥脱水机或污泥储罐。

11、优选的，所述主机框架上还设置有环境感知组件，环境感知组件包括水下摄像头和声呐探测器，水下摄像头和声呐探测器均通过密封防水接头安装在主机框架的前端，水下摄像头和声呐探测器的信号线连接控制系统的输入接口，水下摄像头用于提供池内影像，声呐探测器用于探测池底结垢的厚度、分布范围及地形信息。

12、优选的，所述控制系统根据声呐探测器获取的回波特征自动识别结垢类型，并根据识别结果控制快换连接机构切换对应的多功能作业头组件，同时通过调节供电与液压系统的输出参数来调节高压水射流组件的压力和潜污泵的流量。

13、本发明的有益效果是：

14、1.通过将履带式行走机构、多功能作业头组件、高压水射流组件、协同抽吸机构以及供电与控制系统高度集成在主机框架上，形成了一体化作业平台，特别是通过快换连接机构，实现了铰刀与高压水射流复合头与专用破碎头的快速、自动切换；使得同一台设备既能通过铰刀组件和高压水射流组件的协同作用，高效处理板结淤泥和一般性结垢；又能通过专用破碎头中的破碎辊和振动冲击锤，以剪切、冲击相结合的方式，强力破碎水泥硬化或矿物结晶类等坚硬结垢；相比于功能单一的现有设备，本发明能够一机多用，完美适应污水处理站内复杂多变的沉积物工况，无需频繁调用不同设备，显著提升了清淤作业的通用性和灵活性；

15、2.通过协同抽吸机构将吸淤铲斗与多功能作业头组件的位置进行优化设计，确保吸淤铲斗始终位于破碎作业点的后方；同时，潜污泵在出泥排管内产生强力负压，能够将破碎、冲散后的淤泥和碎屑第一时间、连续不断地抽吸至外部处理设备；特别是铰刀与高压水射流复合头中，清淤盘上的高压喷嘴可在液压缸驱动下摆动调节喷射方向，与铰刀组件的旋转切削形成立体式、复合式的破碎和冲刷效果，有效防止了淤泥的二次沉积和板结；通过边破碎、边冲洗、边抽吸的协同作业，提高了清淤的效果和单位时间内的处理效率，解决了传统设备作业后残留物多、易再次板结的问题；

16、3.通过快换连接机构的设计，集成了液压驱动的锁紧模块和流体快速接头，在更换作业头时，操作人员无需进行复杂的螺栓拆装和油路、水路管线的逐一连接，仅需通过控制系统发出指令，液压驱动锁紧销和锁紧勾即可自动完成作业头与主机框架的锁定或解锁，与此同时，流体快速接头也同步完成高压水路和液压油路的导通或切断；整个切换过程可在极短时间内完成，减少了设备停机时间，将更多时间用于实际的清淤作业，从而显著提升了整体作业效率；

17、4.通过设计了包含水下摄像头和声呐探测器的环境感知组件，水下摄像头可提供直观的池内影像，便于操作人员监控作业情况；声呐探测器则能精确探测池底结垢的厚度、分布范围及水下地形信息，控制系统能够根据声呐回波特征自动识别结垢类型，并智能地切换对应的多功能作业头组件，同时自动调节高压水射流的压力和潜污泵的流量等关键参数，使得装置能够根据实际工况进行自适应调整，实现了从人工操作到智能决策的跨越，减少了人工判断的误差，确保了作业的精准性和安全性，降低了操作人员的劳动强度和技术门槛；

18、5.吸淤铲斗底部设置的防堵塞格栅，防堵塞格栅的栅格尺寸与潜污泵的通过粒径匹配，能够有效拦截大块杂物，防止出泥排管和潜污泵发生堵塞，保证了抽吸系统的连续、稳定运行；出泥排管采用内壁设有耐磨内衬的柔性耐磨软管，不仅增强了管路的耐用性，延长了使用寿命，也方便装置在池内灵活移动；专用破碎头中，平行设置且凸齿呈螺旋状排列的双破碎辊结构，增大了与坚硬结垢的接触面积和破碎力，使破碎过程更加平稳、高效。