[发明专利]湖体内源污染治理的水下机器人及沉积污染物的清理方法

权利要求书

1.一种湖体内源污染治理的水下机器人，其特征在于，所述水下机器人壳体内安装至少一排翻泥机构，每排翻泥机构后安装一排射流喷嘴，冲刷翻动后的泥面，使得沉积污染物和藻种细胞分散于水相中；在系统沉降历时和沉降间距相同的条件下，粗颗粒泥沙沉降形成新的覆盖层，悬浮于洗刷水中的污染物和藻种与水分离而转移出水。

2.根据权利要求1所述的一种湖体内源污染治理的水下机器人，其特征在于，所述水下机器人与一艘工作船配套使用，所述工作船配置动力件、起吊装置、拉拽绞盘、空压机和污水处理系统。

3.根据权利要求1所述的一种湖体内源污染治理的水下机器人，其特征在于，所述水下机器人携带至少一只用于沉浮的气囊和多只用于进退转向的推进器，空载时可到达任何起始作业位置；水下机器人作业时沉入水底，由工作船上的绞盘缆绳拉拽行走；水下机器人壳体上垂直骨架的下部连接有弹性伸缩件/弹簧腿，沿拉拽行走方向两侧的弹簧腿的底部各安装有一条履带式承载板。

4.根据权利要求3所述的一种湖体内源污染治理的水下机器人，其特征在于，所述壳体的骨架的顶部和四侧面弹簧腿以上部分由板材敷面，四侧敷面板内表面沿重力方向安装多个挡流板，弹簧腿及以下部分为柔性材料敷面，构成与周边水体相对隔离的腔体。

5.根据权利要求3所述的一种湖体内源污染治理的水下机器人，其特征在于，所述翻泥机构包括组装板和一组可拆卸和更换的犁头，所述犁头包括犁杆和犁刀，犁刀紧固在犁杆的一端，犁杆另一端安装在组装板上，组装板固定在履带式承载板上，犁刀与泥面呈一定的角度，随水下机器人行进而翻动底泥沉积物。

6.根据权利要求5所述的一种湖体内源污染治理的水下机器人，其特征在于，每一排翻泥机构后设置一排射流冲刷机构，射流冲刷机构固定在承载板上，所述射流冲刷机构包括水射流件和/或气体射流件，所述水射流的高速水流由固定在水下机器人顶部的水枪提供，所述气体射流的高压气流由工作船上空压机提供。

7.根据权利要求6所述的一种湖体内源污染治理的水下机器人，其特征在于，所述履带式承载板还安装有平泥刷，平泥刷位于所有翻泥/射流冲刷机构之后。

8.根据权利要求2所述的一种湖体内源污染治理的水下机器人，其特征在于，所述的水下机器人排出的污水由高压软管输送至工作船污水处理系统，所述高压软管由浮球吊装于水面，其长度匹配水下机器人与工作船预设的作业距离，水下机器人所需动力电缆、控制信号线和压缩空气管绑定在高压软管上，所述污水处理系统将水下机器人排出的污水絮凝沉淀，上层清水还湖，沉淀的污泥定期清出，压滤减容后装袋运至岸上。

9.一种使用如权利要求1～8任一项所述的水下机器人进行沉积污染物清理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)工作船锚定，绞盘拉拽缆绳与机器人拉拽钩连接；高压软管、电缆、控制线和压缩空气管两端与水下机器人和工作船对应接口、接头连接；启动推进器，水下机器人抵达起始工作位置，调整方位，关闭推进器；气囊放气，机器人沉底，启动水和气体射流；

(2)绞盘拉拽水下机器人在底泥上行走，行走速度1.0～2.0m/min；翻泥机构翻动底泥，射流冲刷翻动后的泥面，同时产生湍流，使得沉积物和藻种细胞分散于冲刷水中；湍流含有物相互碰撞或与水、器壁的摩擦碰撞进一步分散开来；

(3)在系统沉降历时和沉降间距相同的条件下，粗颗粒泥沙沉降形成新的覆盖层,细颗粒污染物和藻细胞悬浮于洗刷水，由置于水下机器人顶部的潜水泵经高压软管输送至工作船污水处理系统，污染物与水分离而转移上岸；

(4)水下机器人抵近工作船完成第一轮工作片区作业，水下机器人浮起，横移一定间距，回退到起始作业位，沉底进行相邻片区的作业，如此重复，直至设定水域内的底泥沉积物洗刷完毕，污染物转移出水。

10.如权利要求1～9任一项所述的一种湖体内源污染治理的水下机器人在水域中的应用，其特征在于，所述水下机器人适用于局部水深6m的湖泊、水库、缓流河流和景观水的内源污染治理；对于水深6m的水域，水下机器人可自带行走机构在泥面行走；对于宽度100m的河流或小型湖泊、景观水，工作船可用车载机构代替。