CN108725706A - 移动式海洋微塑料回收船及其用于回收海洋微塑料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动式海洋微塑料回收船及其用于回收海洋微塑料的方法，本发明的移动式海洋微塑料回收船包括主船体，所述主船体包括船舱、船舷和甲板，还包括微塑料回收装置、驱动装置，所述微塑料回收装置包括过水通道、微塑料回收组件、入水口、出水口，所述入水口和出水口分别设置在船头与船尾；所述过水通道设置在船舱内，其两端分别与所述入水口和出水口连通；所述微塑料回收组件设置在过水通道上，所述驱动装置驱动主船体向前行驶。本发明的海洋微塑料回收船能快速有效地收集水面上漂浮的微塑料，使收集效率有着显著地提高，大幅度地减少了收集时间，同时也增大了收集的有效水域面积。

Description

移动式海洋微塑料回收船及其用于回收海洋微塑料的方法

技术领域

本发明涉及一种船舶技术，尤其涉及一种可移动式海洋微塑料回收船，及其用于回收海洋微塑料的方法。

背景技术

当前，海洋垃圾已成为重大的全球性环境问题之一，塑料是海洋垃圾中主要的一种，而微塑料是指粒径从几微米到几毫米、形状多样的非均匀塑料颗粒混合体，海洋中的微塑料被形象地称为海中“PM2.5”。海洋中的微塑料可分为“原生”微塑料和“次生”微塑料两大来源。“原生”微塑料是指在生产时就是细小的，可直接作为产品或原料使用的塑料微粒，如用于清洁剂、洗面奶，以及工业研磨料、去角质、药物和纺织物的塑料原料等。“次生”微塑料是指在自然环境中，由大块海洋塑料污染物因物理、化学或生物作用层层分解破碎而成的细小塑料颗粒。机动车轮胎磨损、陆源塑料垃圾以及油漆为欧洲海洋环境中微塑料的三大主要污染来源。微塑料最大的特性就是粒径细小，数量巨大，非常容易被海洋浮游生物、底栖生物、鱼类、海鸟、海洋哺乳动物、海龟等一系列海洋生物所摄入。科学家们担心的是，通过食物链，这些被海洋生物摄取的微塑料最终会进入生物链顶端——人类的体内，威胁人体健康。

目前现有的微塑料收集装置，基本上采用固定或者漂移式收集装置，这些装置不能快速有效地收集水面上漂浮的微塑料，使收集效率大大降低，也大大延长了收集时间，同时也降低了收集的有效水域面积。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明的提供一种移动式海洋微塑料回收船及其用于回收海洋微塑料的方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：移动式海洋微塑料回收船，包括主船体，所述主船体包括船舱、船舷和甲板，还包括微塑料回收装置、驱动装置，所述微塑料回收装置包括过水通道、微塑料回收组件、入水口、出水口，所述入水口和出水口分别设置在船头与船尾；所述过水通道设置在船舱内，其两端分别与所述入水口和出水口连通；所述微塑料回收组件设置在过水通道上，所述驱动装置驱动主船体向前行驶。

进一步的，所述的过水通道主要由竖直设置在船舱内的两块隔板形成。

进一步的，所述微塑料回收组件包括沿船头至船尾方向依次排列且平均孔径依次减小的多级过滤网袋，所述多级过滤网袋靠近船头一侧的高度均低于靠近船尾一侧，所述隔板上设置有固定多级过滤网袋的挂环。

进一步的，还包括蓄水舱，所述蓄水舱设置在船舱的两侧，蓄水舱内设置有电动阀和水泵，所述船舷上设有水位传感器。

进一步的，所述过水通道的上端水平设有一块挡水板。

进一步的，所述驱动装置包括太阳能电池板、蓄电池、电动舷外机，所述太阳能电池板与蓄电池相连，所述蓄电池与电动机舷外机相连。

进一步的，还包括一个上盖和底板，所述底板设置于甲板上，所述底板与甲板的间隙设置一层防水材料,所述上盖设置于所述底板上，上盖与底板的连接处加密封条，上盖与底板形成一个空腔，空腔内充有干燥的气体，空腔内设置太阳能电池板，所述上盖其形状为向上凸的曲面或者斜面，制作材料包括但不仅限于有机玻璃、聚苯乙烯或钢化玻璃。

进一步的，所述主船体上还设置有LED信号灯。

一种利用移动式海洋微塑料回收船收集海洋微塑料的方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1:启动驱动装置，主船体开始行驶；

S2:水面上漂浮含有微塑料的垃圾随着水流流入主船体内的过水通道，垃圾被微塑料回收组件逐级过滤收集，垃圾中的微塑料最终被第三网袋收集。

进一步的，当主船体的水位高于预设的水位时，水位传感器对电动阀发出信号，打开电动阀对水舱注水，增加主船体的重力抵消浮力使主船体下沉，直至水位处于预设的水位，水位传感器对电动阀发出信号，关闭电动阀不再对蓄水舱注水，让主船体保持在该水位高度；

当主船体水位低于预设的水位时，水位传感器对水泵发出信号，打开水泵把蓄水舱内的水排出，主船体重力减小，水的浮力使主船体上浮，直至水位处于预设的水位，水位传感器对水泵发出信号，关闭水泵不再对蓄水舱排水，让主船体保持在该水位高度。

(三)有益效果

本发明的有益效果：

1、本发明的移动式海洋微塑料回收船能快速有效地收集水面上漂浮的微塑料，使收集效率有着显著地提高，大幅度地减少了收集时间，同时也增大了收集的有效水域面积。

2、本发明采用蓄水舱结构，可实时调节水位，加强主船体在水面上行驶的稳定性。

3、本发明采用太阳能电池板作为电力的补充来源，增强了续航能力。

附图说明

图1为本发明的内部结构俯视示意图；

图2为本发明沿图1中A-A的剖视图；

图3为本发明沿图1中B-B的剖视图；

图4位本发明的正视图。

图中：

1：过水通道；

101：隔板；

2：微塑料回收组件；

201：第一过滤网袋；

202：第二过滤网袋；

203：第三过滤网袋

204：挂环；

3：进水口；

4：出水口；

5：蓄水舱；

6：电动阀；

7：水泵；

8：水位传感器；

9：挡水板；

10：太阳能电池板；

11：蓄电池；

12：电动舷外机；

13：上盖；

14：底板；

15：LED信号灯。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

如图1-4所示：在船舱里竖直设置两块隔板101，隔板101之间形成可供流水进出的过水通道1，过水通道1为密闭结构,以防漏水。船头与船尾分别设有进水口3和出水口4，分别与过水通道1的两端连通。微塑料回收组件2为多级过滤网袋，其数量优选设定为3个，分别为第一网袋201、第二网袋202和第三网袋203，其平均孔径依次减小。第一过滤网袋201平均孔径为10～20mm，第二过滤网袋平均孔径为5±0.2mm，第三网袋203平均孔径为2±0.2mm，每个网袋靠近船头的一侧高度均低于靠近船尾的一侧，隔板101上设置有三组挂环204，多级过滤网袋挂在挂环204加以固定。船行驶时，在水面上漂浮的含有微塑料的垃圾随着水流从船头上的进水口3流入过水通道1，并且经过三个网袋的逐级过滤收集后，体积较大的垃圾则留在第一网袋201和第二网袋202，最后需要处理的微塑料只会被留在第三网袋203里，不仅可以提高收集效率，也可以大大增加过滤网袋的使用寿命，节省原材料。

为了保证主船体能稳定地维持一定的吃水深度，并且漂浮在水面上，船舱内左右两侧分别设有一个蓄水舱5，蓄水舱5内设置有电动阀6和水泵7，船舷上设置有水位传感器8。通过水位传感器8可以及时获取主船体水位高低的信息，当主船体的水位高于预设的水位时，水位传感器8对电动阀6发出信号，打开电动阀6对水舱注水，增加主船体的重力抵消浮力使主船体下沉，直至水位处于预设的水位，水位传感器8对电动阀6发出信号，关闭电动阀6不再对蓄水舱5注水，让主船体保持在该水位；当主船体水位低于预设的水位时，水位传感器8对水泵7发出信号，打开水泵7将蓄水舱5内的水排出，主船体重力减小，水的浮力使主船体上浮，直至水位处于预设的水位，水位传感器8对水泵7发出信号，关闭水泵7不再对蓄水舱5排水，让主船体保持在该水位高度。通过对蓄水舱5注水和排水的控制，可以使主船体一直保持在一个合适的水位。

如果大量流水瞬间涌入过水通道1内，会使得通道内的海水蔓延至甲板位置，并且加大船的重力，可能会造成主船体下沉。为避免上诉情况发生，在过水通道1中上端靠近甲板的位置水平布置一块挡水板9，从而控制过水通道1的最大进水量。

驱动装置包括太阳能电池板10，蓄电池11，电动舷外机12。蓄电池11可设置于挡水板9上。电动舷外机12设置在船尾位置，为主船体提供动力来源。可将电动舷外机12上的螺旋桨设置在靠近出水口4的位置，螺旋桨转动过程中会对前方产生一个向后的引力吸附过水通道1的水流向船尾方向流动，提高收集效率。蓄电池11与电动舷外机12相连，为电动舷外机12提供电力来源。为了提高续航能力，本装置还采用太阳能电池板10，太阳能电池板10与蓄电池11相连。主船体在指定的区域进行微塑料收集时，要长时间工作，如果仅采用蓄电池11供电，当电量用尽后，主船体必须回到指定位置进行充电，原本已经行驶过路程还需重复一趟，会影响收集的效果，不仅耗能且费时，为此设置太阳能电池板10作为补充电量的来源。当主船体外出行驶进行收集工作时，由于有了太阳能电池板10，可以边行驶边补充能量，大大提高了续航能力，另外即便是在船闲置的时候，若有阳光照射的情况下，太阳能电池板10也可以对蓄电池11进行充电。

为了保护太阳能电池板10免受海水腐蚀以及防止污物停留而影响透光性，还为此设计了一个上盖13和底板14，底板14设置于主船体的甲板上，底板14与甲板的间隙设置一层防水材料，上盖13其形状为向上凸的曲面或者斜面，上盖13制作材料优选为有机玻璃、聚苯乙烯或钢化玻璃，上盖13设置于所述底板14上,上盖13与底板14的连接处加密封条，上盖13与底板14形成一个空腔，空腔内充有干燥的气体，空腔内设置太阳能电池板10，且设有防水密封圈，使太阳能电池板10寿命增长。

由于本发明采用的是无人驾驶方式的回收船，船上没有工作人员，为了提高回收船工作的可靠性，在夜间也能安全工作，与其它船只保持一定的距离，本发明还在主船体的甲板上增设了LED信号灯15。当夜间光线变暗时，光线传感器向LED信号灯15发出信号并且打开信号灯。为了让外来人员和船只更早及时发现收集船，我们采用间歇的点亮方式，LED信号灯15不断闪烁，提醒来往船只。

主船体上设置有北斗定位芯片以及GSM卡，工作人员通过手机APP，可以随时了解回收船的位置，清楚地知道它的工作状态。当需要回收船返回岸边进行垃圾的人员回收和处理时，工作人员通过手机，发出相应的控制信号，回收船会自行回到预设的回收垃圾处理点，降低了工作人员的工作负担和工作时间，而且也能提高系统的灵活性。

上述具体实施方式只是对本发明的技术方案进行详细的解释，本发明并不仅仅局限于上述实施例，凡是根据本发明原理的任何改进或替换，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种移动式海洋微塑料回收船，包括主船体，所述主船体包括船舱、船舷和甲板，其特征在于：还包括微塑料回收装置、驱动装置，所述微塑料回收装置包括过水通道(1)、微塑料回收组件(2)、入水口(3)、出水口(4)，所述入水口(3)和出水口(4)分别设置在船头与船尾；所述过水通道(1)设置在船舱内，其两端分别与所述入水口(3)和出水口(4)连通；所述微塑料回收组件(2)设置在过水通道(1)上，所述驱动装置驱动主船体向前行驶。

2.如权利要求1所述的移动式海洋微塑料回收船，其特征在于：所述的过水通道(1)主要由竖直设置在船舱内的两块隔板(101)形成。

3.如权利要求2所述的移动式海洋微塑料回收船，其特征在于：所述微塑料回收组件(2)包括沿船头至船尾方向依次排列且平均孔径依次减小的多级过滤网袋，所述多级过滤网袋靠近船头一侧的高度均低于靠近船尾一侧，所述隔板(101)上设置有固定多级过滤网袋的挂环(204)。

4.如权利要求1所述的移动式海洋微塑料回收船，其特征在于：还包括蓄水舱(5)，所述蓄水舱(5)设置在船舱的两侧，蓄水舱(5)内设置有电动阀(6)和水泵(7)，所述船舷上设有水位传感器(8)。

5.如权利要求1所述的移动式海洋微塑料回收船，其特征在于：所述过水通道(1)的上端水平设有一块挡水板(9)。

6.如权利要求1所述的移动式海洋微塑料回收船，其特征在于：所述驱动装置包括太阳能电池板(10)、蓄电池(11)、电动舷外机(12)，所述太阳能电池板(10)与蓄电池(11)相连，所述蓄电池(11)与电动机舷外机(12)相连。

7.如权利要求6所述的移动式海洋微塑料回收船，其特征在于：还包括一个上盖(13)和底板(14)，所述底板(14)设置于甲板上，所述底板(14)与甲板之间的间隙设置一层防水材料,所述上盖(13)设置于所述底板(14)上，上盖(13)与底板(14)的连接处加密封条，上盖(13)与底板(14)形成一个空腔，空腔内充有干燥的气体，空腔内设置太阳能电池板(10)，所述上盖(13)的形状为向上凸的曲面或者斜面，制作材料包括有机玻璃、聚苯乙烯或钢化玻璃。

8.如权利要求1至7任一权利要求所述的移动式海洋微塑料回收船，其特征在于：所述主船体上还设置有LED信号灯(15)。

9.一种利用移动式海洋微塑料回收船收集海洋微塑料的方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1:启动驱动装置，主船体开始行驶；

S2:水面上漂浮含有微塑料的垃圾随着水流流入主船体内的过水通道(1)，垃圾被微塑料回收组件(2)逐级过滤收集，垃圾中的微塑料最终被第三网袋(203)收集。

10.如权利要求9所述一种利用移动式海洋微塑料回收船收集微塑料的方法，其特征在于：

当主船体的水位高于预设的水位时，水位传感器(8)对电动阀(6)发出信号，打开电动阀(6)对水舱注水，增加主船体的重力抵消浮力使主船体下沉，直至水位处于预设的水位，水位传感器(8)对电动阀(6)发出信号，关闭电动阀(9)不再对蓄水舱(5)注水，让主船体保持在该水位高度；

当主船体水位低于预设的水位时，水位传感器(8)对水泵发出信号，打开水泵(7)把蓄水舱(5)内的水排出，主船体重力减小，水的浮力使主船体上浮，直至水位处于预设的水位，水位传感器(8)对水泵(7)发出信号，关闭水泵(7)不再对蓄水舱(5)排水，让主船体保持在该水位高度。