CN111196338B - 一种移动式海洋微塑料回收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种移动式海洋微塑料回收装置，包括双船体移动平台、太阳能电板、蓄电组件、船用马达、螺旋桨、晚间航标灯、水泵以及微塑料收集组件，所述微塑料收集组件设置在双体船中间并且浸泡在水中，所述微塑料收集组件上设置包括导套，所述船体的船舷侧固定设置有导杆，所述微塑料收集组件和所述船体通过所述导杆和所述导套连接，所述导杆能够在所述导套中自由的滑动，所述微塑料收集组件包括主体支架、浮力座、收集漏斗、收集主体、分离阻拦器以及清刮装置。

Description

一种移动式海洋微塑料回收装置
技术领域
本发明涉及一种海水污染物回收装置，属于海洋污染物回收处理的技术领域，尤其涉及一种移动式海洋微塑料回收装置。
背景技术
微塑料(Microplastics)，是一类通过工业生产制成的、直径小于5毫米的固体塑料微粒。环境中常被检出的微塑料类型包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺(PA)及聚酯类(PEst)等。微塑料易造成塑料颗粒水污染，影响水生生物从而造成环境灾害。塑料微粒在水中可以残留数千年而不消失，即便是可以生物降解的类型，也很难在短时间内降解。
更令人担忧的是，微塑料会通过海洋食物链传递，最终进入人类食物链对人体健康安全造成威胁。虽然目前尚未证实微塑料对人体健康存在哪些确切的危害，不过类比PM2.5，不排除微米、纳米级的微塑料颗粒进入人体循环***的可能，如果长期摄入微塑料，也可能会导致一些化学物质在人体集聚，显然不利于人体健康。因此，各国已经出台法律禁止微塑料的生产和使用。目前，对海水中的微塑料进行收集已经成为了处理海洋垃圾领域中重要的研究方向。
现有技术文献1，公开了一种水体中微塑料的全方位采集装置及方法，包括采集桶、抽水泵、排水泵、筛板和筛网，采集桶顶部可拆卸设置有桶盖，抽水泵设置于一进水管上，进水管与桶盖上的进水口连接，排水泵设置于一排水管上，排水管与采集桶底部设置的排水口连接，筛板和筛网设置于采集桶内部；本发明还提供了水体中微塑料的全方位采集方法，通过抽水泵、排水泵进行样本定点采集，以及后续的反冲洗。
现有技术文献2，公开了一种海水中微塑料采集***，包括流量计和与流量计连接的过滤器，过滤器设有进水口、出水口和超声振子，过滤器进水口与流量计连接，过滤器壳体和超声振子之间设有可拆卸的微孔网，壳体与微孔网之间的通道连接进水口，微孔网与超声振子之间的通道通向出水口，壳体底部设有阀门。
文献1：CN108982158A；
文献2：CN207689188U。
现有技术中，通常都是通过定点采集的方式，通过抽水泵、排水泵进行采集，后续经过微孔网、超声波振荡装置从而收集海水中的微塑料。但是，收集方式需要建设相当数量的采集设备，并且随着洋流以及采集的时间影响，采集设备周围的海水环境中的微塑料的含量变化，导致微塑料采集效率的低下。
技术内容
本发明的主要目的：
本发明的主要目的是提高海洋中微塑料的收集范围，并且提供一种可移动的微塑料收集装置，提高海洋中微塑料的回收效率。
用于解决问题的技术方案：
本发明涉及一种移动式海洋微塑料回收装置，包括移动平台、太阳能电板、蓄电组件、船用马达、螺旋桨、晚间航标灯、水泵以及微塑料收集组件。
移动平台设置为船体，尤其是双船体；微塑料收集组件设置在双体船中间并且浸泡在水中。船体中包括太阳能电板和蓄电池，太阳能电板设置于船体的表面，太阳能电板与蓄电池相连；船体还包括船用马达以及螺旋桨，船用马达是电机，电机由蓄电池提供能量。
当然，本申请的移动平台并不排除单船体的方式，当将移动平台设置成单船体时，
可在单船体的船舷两侧固定两个微塑料收集组件。
微塑料收集组件上设置包括导套，船体的船舷侧固定设置有导杆，微塑料收集组件和船体通过导杆和导套连接，导杆能够在导套中自由的滑动，从而保证船体因收集塑料而导致吃水较深时，能够保证微塑料收集组件依然处于合理的吃水深度，避免对微塑料收集组件的影响。
优选的，导杆可在竖直方向上，相对于船体倾斜设置，倾斜角度可设置为3-8度，更加优选的，可以设置成5度。上述角度的设置时为了将微塑料收集组件的迎水面，即收集端深入到海水下。
微塑料收集组件包括主体支架、浮力座、收集漏斗、收集主体、分离阻拦器以及清刮装置。
收集主体具有主体支架、浮力座和收集圆筒；浮力座的数量为两个，位于主体支架两端设置，收集圆筒位于浮力座的中间，并且所收集圆筒可相对于主体支架旋转；收集主体具有迎水面端和背水面端，迎水面端设置有微塑料收集部；其中，微塑料收集部的端部还设置有分离阻拦器。分离阻拦器的头部具有左右对称的导流斜面，导流斜面形成为锐角，锐角的角度设置为20°-30°。导流斜面具有窗口，窗口覆盖分离微塑料的筛网。筛网的筛孔设置为5mm-6mm，筛网能够分离出微型塑料颗粒，防止普通海洋垃圾进入收集圆筒内部；并且在分离阻拦器的表面还设置有清刮装置，清刮装置用于清理分离阻拦器，避免长时间工作之后，垃圾堵塞筛网，影响微塑料收集的效果。背水面端设置有收集漏斗，收集漏斗的口部是长方形，布置于背水面端的下侧圆边处。收集漏斗的出口连接有收集管，收集管连接到船体的水泵上，将含有微塑料的水分集中到船体内。
在分离阻拦器的内部空间具有轴流扇叶，轴流扇叶固定于转轴上，上述转轴与收集圆筒连接，并与收集圆筒同步转动；上述叶片的转动可以提高筛网外部的海水的流速，从而提高收集效率。
分离阻拦器的头部设置清刮装置，清刮装置具有从头部延伸到尾部的条形板，条形板与导流斜面平行，并且在条形板朝向导流斜面的内表面上设置有刷毛。条形板能够沿着导流斜面上下往复运动，往复运动由圆柱凸轮驱动，上述圆柱凸轮通过叶片的转轴联动。上述传动可以通过本领域中的常规传动方式，如链轮结合锥齿达到，本申请不做具体阐述。
圆柱凸轮上具有导向槽，条形板的头部设置有伸入导向槽的导向销，圆柱凸轮上的导向槽的轨迹为正弦曲线。
收集圆筒的外周包覆有微孔网，微孔网的孔径小于5mm，优选的小于1mm；在收集圆筒的内部设置有导向螺旋片，导向螺旋片与收集圆筒固定连接，滚筒滚动并带动导向螺旋片旋转，从而将具有微塑料的海水往收集漏斗的方向堆积，最终，使收集漏斗中的海水中微塑料含量较大。
主体支架上，安装收集圆筒的空间的内侧面表面上设有喷水头；喷水头喷淋加压海水，加压海水对收集圆筒进行喷淋，防止微孔网上的微孔堵塞。
在船体内设置有脱水装置和储存箱；其中脱水装置具有转存舱和脱水筒，转存舱内具有液位传感器，当转存舱内的微塑料悬浮液达到需要处理的液面位置后，转存舱将其中临时保存的微塑料颗粒转运到脱水筒中进水脱水烘干处理，脱水完成后，将干燥的微塑料颗粒转运到存储箱中集中保存。
移动式海洋微塑料回收装置是通过控制总成控制，无需人工操作；船体上设置有GPS报警模块和远程控制模块，通过预设的航路避开礁石；其中的GPS模块可以方便对回收装置进行监控，当回收装置偏离航线时，报警模块发出报警信号，远程控制模块接受远程控制信号，帮助其脱险。
附图说明
图1为本发明船体总体布局示意图；
图2为本发明微塑料回收装置的俯视图；
图3为图2中微塑料回收装置的A向示意图；
图4为本发明微塑料收集组件示意图；
图5为本发明导向阻拦器示意图；
图6为本发明清刮装置驱动示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所
需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施
例，其并不限制本发明的保护范围。
参照图1，一种移动式海洋微塑料回收装置，包括船体1、太阳能电板2、蓄电池3、船用马达4、变速箱5、螺旋桨6、晚间航标灯7、控制总成17、水泵16以及微塑料收集组件10；船体1包括转存舱11、脱水装置8和储存箱9；船用马达4是电机，船用马达由蓄电池3提供能量；船用马达通过变速箱5带动螺旋桨转动；其中转存舱11位于船体的头部，转存舱11内设置有吸料泵15，吸料泵15用于将转存舱11内的微塑料悬浮液转运到脱水装置8中，脱水装置8的顶部设置有真空吸料机14，真空吸料机将脱水后的微塑料转运到储存箱9中。转存舱11中具有液位传感器，液位传感器设置在转存舱11的舱壁；储存箱9中具有重量传感器，重量传感器设置在储存箱9的底部，如类似与现有技术中的地磅结构。
附图2-3，更加清晰的示出了本发明移动式海洋微塑料回收装置的布置，微塑料收集组件10的两侧的外壁设置有导套13，船体1的侧壁设置有与之对应的导杆12，导杆12与导套13滑动连接，从而将微塑料收集组件10设置在两个船体的中部；微塑料收集组件10具有主体支架，在主体支架的两侧设置有浮力座102，两个浮力座102的中间设置有微塑料收集主体，微塑料收集主体的头部设置有分离阻拦器101。
附图4示出了微塑料收集组件10的总体结构，微塑料收集组件包括主体支架、浮力座102、收集漏斗104、收集主体、分离阻拦器101。
收集主体具有收集圆筒103、浮力座102，浮力座102的头部具有导流口，导流口具有开口朝向外侧的斜面。所收集圆筒103可相对于主体支架旋转，收集圆筒103的旋转由太阳能提供能源；微塑料收集组件10具有迎水面端和背水面端，迎水面端设置有微塑料收集部。
其中，迎水面端还设置有分离阻拦器101，分离阻拦器101的头部具有左右对称的导流斜面，导流斜面形成为锐角，锐角的角度设置为30°，导流斜面与浮力座102的开口朝向外侧的斜面形成有两个导向通道。上述两个导向通道将其他垃圾导向到微塑料收集组件10的尾部，防止垃圾聚集在阻拦分离器的外侧。由附图5所示，分离阻拦器101用于分离微塑料颗粒和普通的海洋垃圾，防止普通海洋垃圾进入收集圆筒103内部。分离阻拦器101的导流斜面上具有窗口，窗口上设置有筛网107，筛网的孔径设置为5mm-6mm，并且在分离阻拦器101的表面还设置有清刮装置109，清刮装置109用于清理筛网107，避免长时间工作之后，垃圾堵塞筛网107。筛网的存在会导致海水流动的速度降低，因此，在分离阻拦器的内部还设置有轴流叶片108，轴流叶片108与收集圆筒固定连接，轴流叶片108旋转时，可以提高海水的流速，提高微塑料的收集效率。
如附图5所示，在分离阻拦器108的头部设置有清刮装置109，清刮装置109具有从头部延伸到尾部的条形板，条形板与导流斜面平行，并且在条形板朝向导流斜面的内表面上设置有刷毛。条形板能够沿着导流斜面上下往复运动，往复运动由圆柱凸轮111驱动，如图6，上述圆柱凸轮通过叶片的转轴联动。圆柱凸轮111上具有导向槽112，条形板的头部设置有伸入导向槽的导向销111，圆柱凸轮上的导向槽112的展开的轨迹为正弦曲线。当圆柱凸轮111旋转时，导向销在竖直方向上往复运动；其中，正弦曲线公式为y＝sin(2x)；
其中y为条形板的高度位置；
x为条形板在周向位置。
背水面端设置有收集漏斗104，收集漏斗104的口部是长方形，布置于背水面端的下侧。优选的，漏斗可以设置成半包围或全包围收集圆筒103，收集漏斗104的出口连接有收集管105，收集管连接到船体的水泵106上，将含有微塑料的水分集中到转存舱11内。
浮力座102为可封闭的空间，可以通过往上述浮力座内填充海水调整微塑料收集组件10在水中的位置，并减小微塑料收集组件10与船体1的连接应力，提高使用寿命。
收集圆筒103的外周包覆有微孔网，微孔网的孔径小于5mm，优选的微孔网的孔径
小于1mm；在收集圆筒102的内部设置有导向螺旋片106，导向螺旋片106与收集圆筒103固定连接，收集圆筒103滚动并带动导向螺旋片106旋转，从而将具有微塑料的海水往收集漏斗104的方向堆积，最终，使得落入到收集漏斗104中的海水中微塑料含量较大。
微塑料收集组件10包括导套13，导套13设置于主体支架的侧面，并且船体1的船舷
侧固定有导杆12，微塑料收集组件10和船体1通过上述导杆12和导套13滑动连接，由附图3所示，导杆12的两端连接于船体1的船舷，微塑料收集组件10的导套13滑动的设置在导杆12的外部；上述导套能够自由的沿着导杆12上下滑动。上述导杆12和导套13能够避免微塑料收集组件10受到船体1的吃水深度的影响。
优选的，导杆12的上端设置有位置开关，当导套13碰到位置开关时，可以结合重量传感器判断储存箱9是否满载。
优选的，导杆在竖直方向上，相对于船体倾斜设置，倾斜角度设置成5度，从而使得
微塑料收集组件10的在背水面端靠近船体上沿口，在迎水面端延长并深入海面以下。
主体支架设置收集圆筒103的空间的内侧面上设有喷水头；喷水头喷淋加压海水，喷水头朝向微孔网，防止微孔网堵塞。
船体内设置有包括脱水装置8、转存舱11和储存箱9；转存舱11内具有液位传感器，液位传感器用于测量转存舱11内液位是否达到预定的阈值，当液位达到阈值时，通过吸料泵15，将转存舱11将其中临时保存的微塑料颗粒悬浮液转运到脱水装置8中，进水脱水烘干处理；脱水完成后，真空吸料机14将干燥的微塑料颗粒转运到存储箱9集中保存。储存箱9中的重量传感器对存储箱中的微塑料颗粒的总重量实时监控。当重量超过预设的重量阈值时，控制总成17控制移动式海洋微塑料回收装置回航。
太阳能电板2可相对于支撑其的支撑轴旋转，并且支撑轴本身也可围绕其轴心旋转，通过控制总成17控制太阳能电板的角度，使其一直正对着太阳，上述设置能够提高太阳能的利用率；并且，优选的，太阳能电板为多个。
蓄电池3可通过太阳能电板2进行充电，并且，蓄电池还包括能够通过电网充电的接口，当船体靠岸时，可通过电网对其进行快速充电。
移动式海洋微塑料回收装置无需人工操作，其所有的工作均有控制总成17控制，并且，船体上设置有GPS报警模块和远程控制模块，通过预设的航路避开礁石；其中的GPS模块可以方便对回收装置进行监控，当回收装置偏离航线时，报警模块发出报警信号，并显示实时的位置，远程控制模块接受远程控制信号，帮助其脱险。
本发明应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
附图标记说明：
1 .船体； 2 .太阳能电板；
3 .蓄电组件； 4 .船用马达；
5 .变速箱； 6 .螺旋桨；
7 .晚间航标灯； 8 .脱水装置；
9 .存储箱； 10 .微塑料收集组件；
11转存舱； 12 .导杆；
13 .导套； 14 .真空吸料机；
15 .吸料泵； 16 .水泵；
17 .控制总成； 18 .连接杆；
101 .分离阻拦器； 102 .浮力座；
103 .收集圆筒； 104 .收集漏斗；
105 .收集管； 106 .导向螺旋片；
107 .筛网； 108 .轴流叶片；
109 .清刮装置； 110 .连接杆；
111 .圆柱凸轮； 112 .凸轮槽。

Claims (9)

1.一种移动式海洋微塑料回收装置，包括双船体(1)、太阳能电板(2)、蓄电池(3)、船用马达(4)、变速箱(5)、螺旋桨(6)、晚间航标灯(7)、控制总成(17)、水泵(16)以及微塑料收集组件(10)；其特征在于：所述船体(1)包括转存舱(11)、脱水装置(8)和储存箱(9)；所述船用马达(4)是电机，所述船用马达由所述蓄电池(3)提供能量；所述船用马达通过变速箱(5)带动螺旋桨(6)转动；其中所述转存舱(11)位于船体的头部，所述转存舱(11)内设置有吸料泵(15)，所述吸料泵(15)用于将转存舱(11)内的微塑料悬浮液转运到脱水装置(8)中，所述脱水装置(8)的顶部设置有真空吸料机(14)，所述真空吸料机(14)将脱水后的微塑料转运到储存箱(9)中；所述转存舱(11)中具有液位传感器，所述液位传感器设置在所述转存舱(11)的舱壁；所述储存箱(9)中具有重量传感器，所述重量传感器设置在储存箱(9)的底部；所述微塑料收集组件(10)的两侧的外壁设置有导套(13)，所述船体(1)的侧壁设置有与之对应的导杆(12)，所述导杆(12)与所述导套(13)滑动连接，从而将所述微塑料收集组件(10)设置在两个船体的中部；所述微塑料收集组件(10)具有主体支架，在所述主体支架的两侧设置有浮力座(102)，所述两个浮力座(101)的中间设置有微塑料收集主体，所述微塑料收集主体的头部设置有分离阻拦器(101)；所述微塑料收集主体具有收集圆筒(103)、浮力座(102)，所述浮力座(102)的头部具有导流口，所述导流口具有开口朝向外侧的斜面，所收集圆筒(102)可相对于所述主体支架旋转，所述收集圆筒(102)的旋转由太阳能提供能源；所述微塑料收集组件(10)具有迎水面端和背水面端，其中，所述分离阻拦器(101)设置在迎水面端，所述分离阻拦器(101)的头部具有左右对称的导流斜面，所述分离阻拦器(101)的导流斜面上具有窗口，所述窗口上设置有筛网(107)，所述筛网分离塑料颗粒和普通海洋垃圾，所述导流斜面形成为锐角，所述导流斜面与所述浮力座(102)的开口朝向外侧的斜面形成有两个导向通道；所述微塑料收集组件（10）背水面端设置有收集漏斗（104），所述收集漏斗（104）的口部是长方形，布置于背水面端的下侧，所述收集漏斗（104）设置成半包围或全包围收集圆筒（103），收集漏斗（104）的出口连接有收集管（105），所述收集管（105）连接到船体的水泵（16）上，将含有微塑料的水分集中到转存舱（11）内；所述收集圆筒(103)的外周包覆有微孔网，所述微孔网的孔径小于5mm，在所述收集圆筒(102)的内部设置有导向螺旋片(106)，所述导向螺旋片(106)与所述收集圆筒(103)固定连接，所述收集圆筒(103)滚动并带动导向螺旋片(106)旋转，从而将具有微塑料的海水往收集漏斗(104)的方向堆积。
2.如权利要求1所述的一种移动式海洋微塑料回收装置，其中，所述筛网(107)的孔径设置为5mm-6mm。
3.如权利要求1所述的一种移动式海洋微塑料回收装置，其中，在所述分离阻拦器的内部还设置有轴流叶片（108），所述轴流叶片（108）与所述收集圆筒固定连接，所述轴流叶片（108）旋转时，可以提高海水的流速，提高微塑料的收集效率。
4.如权利要求1-3任一所述的一种移动式海洋微塑料回收装置，其中，所述分离阻拦器(101)的头部还设置有清刮装置(109)，所述清刮装置(109)用于清理筛网(107)。
5.如权利要求4所述的一种移动式海洋微塑料回收装置，其中，所述清刮装置(109)具有从头部延伸到尾部的条形板，所述条形板与所述导流斜面平行，并且在所述条形板朝向导流斜面的内表面上设置有刷毛。
6.如权利要求5所述的一种移动式海洋微塑料回收装置，其中，所述条形板能够沿着所述导流斜面上下往复运动，所述往复运动由圆柱凸轮(111)驱动，上述圆柱凸轮由叶片的转轴驱动，所述圆柱凸轮(111)上具有导向槽(112)，所述条形板的头部设置有伸入所述导向槽的导向销(111)，所述圆柱凸轮上的导向槽(112)的展开的轨迹为正弦曲线，当所述圆柱凸轮(111)旋转时，所述导向销在竖直方向上往复运动。
7.如权利要求1所述的一种移动式海洋微塑料回收装置，其中，所述锐角的角度设置为30°。
8.如权利要求1所述的一种移动式海洋微塑料回收装置，其中，所述导杆(12)的上端设置有位置开关。
9.如权利要求1所述的一种移动式海洋微塑料回收装置，其中，所述移动式海洋微塑料回收装置无需人工操作，其所有的工作均有控制总成(17)控制，并且，所述船体上设置有GPS报警模块和远程控制模块，通过预设的航路避开礁石；其中的GPS报警模块可以方便对所述回收装置进行监控，当所述回收装置偏离航线时，所述GPS报警模块发出报警信号，并显示实时的位置，远程控制模块接受远程控制信号，帮助其脱险。
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