[发明专利]用于对液体介质底部上的沉积物进行取样的系统

说明书

技术领域

本发明涉及对液体环境的底部或床层(例如，海底或河底、海床或河床)进行清理的领域。

本发明可尤其应用于对自然地沉积和/或因污染而产生于液体环境(例如，河口、港口、湖泊、池塘、河流、小溪或蓄水结构和净化站)的床层上的沉积物的处理和回收。

背景技术

水路里有许多沉积物。这些沉积物的沉积自然会促成床层的淤积。此现象可因冲蚀过程、低流速和平坦地形以及工业和城市废弃物而得到放大。封闭环境(湿地、池塘等)或近似封闭环境(港口、水坝等)更加有可能经受此问题。

这就是为什么需要清理(这被称作疏浚)这些环境的床层或底部。通常，在这些区域以周期性间隔(例如每三年到五年)执行疏浚操作，以便移除积聚其中并且最终可能干扰人类活动(社会活动、商业活动、旅游、休闲活动等)和/或干扰生态均衡的淤泥或沉积物。

这些清淤工作一般通过称为疏浚船的专用船只(其可为液压或机械疏浚船)或通过从岸边工作的公共工程机器来执行。

用在液压疏浚船中的装备通常将(一方面)用于使汇集在床层上的沉积物运动的机械或液压系统与(另一方面)实现对已搅动的沉积物的提取的系统(一般是抽汲泵)进行组合。

这些现有技术系统的一个主要缺点是它们对水环境具有有害影响。实际上，沉积物被搅动和提升，且其中部分通常散布于液体空间中，从而产生已污染和混浊的外观，且接着重新沉积在水域床层上。

另外，这种搅动在深处进行，且可能到达被来自工业或城市废水的毒性物质、重金属或农药污染的区域。这些毒性物质一般在沉积物沉积于水环境的床层期间滞留在淤泥层中。然而，大部分液压或机械疏浚系统使来自清理区域的受污染沉积物重新移动，从而使之前掩埋的毒性物质开始显露出来。这些毒性淤泥接着开始与水环境接触。

此外，现有解决方案的另一缺点是由临时疏浚工地产生的主要异质成本。实际上，由于大量淤泥待提取，这些工地在可能延续到若干个月的相当长的时段动用大量人力和物质资源。

另外，在疏浚时段期间，港口(举例来说)不可用，或相比于正常使用时，港口的使用受到极大干扰。

因为淤积是持续不断的，所以此类疏浚操作必须另外定期重复(例如，每五年)，这可能周期性地干扰相关区域的活动。

文献EP2090699已提出一种解决方案，其中将水下钟状物放置在待清理的床层上。此钟状物含有用于抽汲淤泥的抽汲泵。此钟状物经由使潜水者能够下行的井连接到船只，并且连接到管件。通过此管件，处于大气压力下的空气被泵入钟状物中，从而使水和沉积物能够被推出钟状物。这些水和沉积物由抽汲泵朝向船只中的存储位置吸入。这减少湍流和对淤泥的搅动。

虽然此装置减少疏浚的环境影响，但其仍然较大、固定或不易移动，并且因此极为昂贵。此外，钟状物上方必须存在容器。

此外，在提取沉积物后(并且与完成提取的方式无关)，沉积物必须被移除并且优选地被部分再利用和回收。这些沉积物一般被运输且接着在使用之前经受预处理。此预处理的目标首先在于将淤泥颗粒与疏浚操作期间所收回的非所要元素(碎石等)分离，且通过使干物质与水解离来干燥沉积物。存在各种类型的预处理操作，最传统的预处理操作是筛选(即，使沉积物通过筛子)、筛分(即，使沉积物通过滤网)或沥水(即，沉积物通过流走多余水的自然沥水)。

目前，不存在处理大量沉积物的有效系统。因此，在疏浚操作期间收回的数千立方米的沉积物一般未被处理。废弃物因此在陆上沉积存储或由管线、驳船或其它运输构件运送远离海岸并且释放于公海中。这些操作也可能有害环境，因为含于此类废弃物中的毒性材料能造成水污染。

然而，许多研究已展示有可能(例如)在用于道路工程(路基、道路等)的混凝土制造中、工业(玻璃工厂、熔炼)中或此外在农学中回收疏浚沉积物。

因此，需要一种将能够实现移除沉积物的系统，其注重环境问题且易于实施，并且接着提供对沉积物的有效干燥，同时能够实现对较大量传入材料的处理，且有助于减少陆上存储并排入海中的废弃物的量。

发明内容

本发明目标在于克服现有技术的这些缺点中的至少一些缺点。

根据本发明的一个方面，借助一种用于从例如港口或池塘的液体环境的床层移除沉积物的系统来实现此目标以及将在下文中更清晰地呈现的其它目标。所述系统(尤其)包括导管，所述导管的下末端形成将大体上放置在床层水位处的移动抽汲口，且所述导管的上末端通向露天处，使得所述口处于大气压力下，所述系统包括用于执行所述口内的局部搅动操作的构件和将所述口连接到液体环境的表面的排放构件，这些沉积物在所述构件中循环。