CN108982158A - 一种水体中微塑料的全方位采集装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水体中微塑料的全方位采集装置，包括采集桶、抽水泵、排水泵、筛板和筛网，所述采集桶顶部可拆卸设置有桶盖，所述抽水泵设置于一进水管上，所述进水管与所述桶盖上的进水口连接，所述排水泵设置于一排水管上，所述排水管与所述采集桶底部设置的排水口连接，所述筛板和所述筛网设置于所述采集桶内部；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；通过本发明提供的水体中微塑料的全方位采集装置及方法能够定点采样、精确采取样本的体积、还能够过滤采集较小粒径的微塑料，且转移过程不会减损微塑料，使数据结果更为精准。

Description

一种水体中微塑料的全方位采集装置及方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别是涉及一种水体中微塑料的全方位采集装置及方法。

背景技术

新兴塑料的研发和更经济的生产技术的出现，使得塑料制品的使用越来越广泛，环境中的塑料垃圾也随之增加，每年有成千上万吨的塑料进入海洋和垃圾填埋场。进入到环境中的塑料在外力作用下破碎成微小碎片。2009年，Arthur等人将粒径小于5mm的塑料颗粒定义为微塑料。由于微塑料具有低密度、难降解等特性，使得其在水环境中持续存在，并且很容易被风力、洋流等外力作用运载迁移而扩散至全世界。此外，微塑料表面可以富集携带不同类型的环境污染物，且许多海洋无脊椎动物都可以摄入微塑料，摄入的微塑料通过食物链，最终可能进入人体对人体造成潜在的威胁。

目前，对于水体中微塑料的采集一般采用浮游生物网进行，需要用船之类的工具把网拖拽一定距离，不可进行定点采样，滤过网的水的体积通过“船速×时间×浮游生物网的横截面积÷2”计算，该方法计算体积十分不精确。现有的可定点采样的装置，使用不锈钢筛网，采用流量计计录过滤的水的体积，此种方法不能规定水的流量，记录结果不准确。现有采样方法中，还有一种是定点采集一定量体积的水带回实验室进行过滤，这种方法只能采集小体积的水，实验结果不具代表性；现有的生物网采样网的孔径最小50μm，再小水流将无法直接通过，不能采集更小粒径如20μm的微塑料；此外，现有的采样装置在过滤时颗粒物和生物质易堵塞网孔，并且较小粒径的微塑料很容易截留在较大孔径的筛网上。而且，现有的采样装置都不能直接进行反冲洗，在冲洗转移的过程中会使微塑料有所减损。采样工作在开放环境进行，空气、衣物等其他外界环境中的微塑料有可能进入，使样本受到沾染。

因此，提供一种水体中微塑料的全方位采集装置及方法是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种水体中微塑料的全方位采集装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够定点采样、精确采取样本的体积、还能够过滤采集较小粒径的微塑料，且转移过程不会减损微塑料，使数据结果更为精准。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种水体中微塑料的全方位采集装置，包括采集桶、抽水泵、排水泵、筛板和筛网，所述采集桶顶部可拆卸设置有桶盖，所述抽水泵设置于一进水管上，所述进水管与所述桶盖上的进水口连接，所述排水泵设置于一排水管上，所述排水管与所述采集桶底部设置的排水口连接，所述筛板和所述筛网设置于所述采集桶内部。

优选地，所述采集桶内桶壁和所述桶盖的内壁上均设置有卡接部，所述筛板通过所述卡接部卡接于所述桶盖内，所述筛网通过所述卡接部卡接于所述采集桶内。

优选地，所述筛网设置有多个，多个所述筛网由所述采集桶顶部向底部排列设置，且多个所述筛网由顶部到底部目数逐渐变大。

优选地，所述筛网设置有4个，4个所述筛网的目数由顶部到底部依次为18目、75目、300目和900目。

优选地，所述筛网与所述采集桶桶壁之间设置有密封条。

优选地，所述抽水泵的进水端还设置有一目数为5目的筛网。

优选地，所述采集桶底部内壁上还设置有温度计和水位传感器，所述水位传感器与所述抽水泵连接。

优选地，所述采集桶底部还设置有一振荡器，所述振荡器顶部设置有支撑架，所述支撑架顶部通过弹簧搭扣与所述采集桶外壁上设置的钢圈固定连接。

优选地，所述抽水泵的进水端还设置有一电磁流量计。

本发明还提供了一种水体中微塑料的全方位采集方法，包括以下步骤：

(1)将900目、300目、75目、18目的筛网从下往上依次放入采集桶内，筛板放入桶盖内，盖上连接有进水管的桶盖；

(2)打开振荡器，同时打开抽水泵与排水泵，并同时计时，通过抽水时间乘以抽水泵流量计算采取水样的体积，当采集桶最底层的水位到达水位传感器时，抽水泵将自动断电停止抽水，此时排水泵继续工作将水排出，2s后抽水泵将自动连电继续抽水；采样结束关闭振荡器、抽水泵及排水泵；

(3)将桶盖打开，筛网依次拿出来用锡箔纸盖好，再将桶盖盖上，打开抽水泵、排水泵和振荡器，抽取去离子水对装置进行润洗3次，润洗液用存储瓶进行收集；

(4)润洗结束后，将排水管与排水口分离，排水口与存储瓶相连，将其中一个筛网倒置放回采集桶中，打开抽水泵和振荡器，抽取去离子水进行反冲洗，冲洗的下来的物质直接流入存储瓶中；同理将其他目数的筛网依次进行反冲洗；

(5)将样品存储瓶运回实验室4℃下进行保存，以便进一步处理。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

1、本发明提供的水体中微塑料的全方位采集装置，采集桶进水口处设置抽水泵、排水口处设置排水排水泵，抽上来的水通过筛网后可直接在同一采样点排出，可采集大体积流量水，使数据结果更加可信。

2、本发明提供的水体中微塑料的全方位采集装置，可以安放在固定地点，可定点采集。

3、本发明提供的水体中微塑料的全方位采集装置，设置抽水泵淋洗和振荡器振荡，采样后能直接反冲洗，将采集的微塑料样品完全导出，避免微塑料在转移过程中减损。

4、本发明提供的水体中微塑料的全方位采集装置，抽水泵和排水泵功率、流量一定，可定量采集，使得采集样本的体积数据更加精确。

5、本发明提供的水体中微塑料的全方位采集装置，通过设置不同目数的不锈钢筛网，可采集不同粒径尺寸范围的微塑料。

6、本发明提供的水体中微塑料的全方位采集装置，设置有900目的不锈钢筛网，且在真空状态下过滤，可采集最小粒径20微米的微塑料。

7、本发明提供的水体中微塑料的全方位采集装置，设置有振荡器，可以边过滤边振荡，使筛网不易堵塞，且各个粒径范围的微塑料能最大限度地截留在相应筛网上。

8、本发明提供的水体中微塑料的全方位采集装置，采样过程在全密封的装置体系中，避免样品玷染。

9、本发明提供的水体中微塑料的全方位采集装置，能够适用于多种水体，如淡水、海水及污水处理厂各工艺单元出水等。

10、本发明提供的水体中微塑料的全方位采集装置，在采集过程中，操作简单，节省时间。

附图说明

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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中水体中微塑料的全方位采集装置的结构示意图；

图2为本发明中筛网处的剖视图；

图3为本发明中水体中微塑料的全方位采集装置的俯视图；

图中：1-采集桶、2-抽水泵、3-排水泵、4-筛板、5-筛网、6-桶盖、7-进水管、8-进水口、9-排水管、10-排水口、11-卡接部、12-密封条、13-5目筛网、14-温度计、15-水位传感器、16-振荡器、17-支撑架、18-弹簧搭扣、19-钢圈、20-支架钢圈、21-电磁流量计。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种水体中微塑料的全方位采集装置及方法，以解决现有技术存在的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例提供一种水体中微塑料的全方位采集装置，如图1-3所示，包括采集桶1、抽水泵2、排水泵3、筛板4和筛网5，采集桶1顶部螺纹连接有桶盖6，抽水泵2设置于一进水管7上，进水管7与桶盖6上的进水口8连接，排水泵3设置于一排水管9上，排水管9与采集桶1底部设置的排水口10连接，筛板4和筛网5设置于采集桶1内部。

本实施例中，采集桶1内桶壁和桶盖6的内壁上均设置有卡接部11，筛板4通过卡接部11卡接于桶盖6内，筛网5通过卡接部11卡接于采集桶1内；具体的每个筛板4和筛网5底部可以周向设置4个卡接部11，卡接部11为由螺栓固定在采集桶1内壁上的L型钢板件。

本实施例中，为了可以采集不同粒径尺寸范围的微塑料，在采集桶11内筛网5设置有多个，多个筛网5由采集桶1顶部向底部排列设置，且多个筛网5由顶部到底部目数逐渐变大；具体的，本实施例中筛网5设置有4个，4个筛网5的目数由顶部到底部依次为18目、75目、300目和900目，900目的筛网5可采集最小粒径20微米的微塑料。

本实施例中，筛网5与采集桶1桶壁之间设置有密封条12，保证每层筛网5与采集桶1连接处的密封性。

本实施例中，抽水泵2的进水端还设置有一5目筛网13，用于截取粒径大于5mm的颗粒物质。

本实施例中，采集桶1底部内壁上还设置有温度计14和水位传感器15，水位传感器15与抽水泵2连接，温度计14用于检测水样温度，水位传感器15设置于最底部的筛网5底部，并靠近筛网5设置，当采集桶1内的水到达水位传感器15时，水位传感器15给抽水泵2传递信号，抽水泵2停止抽水，这样设置能够防止排水不及时采集桶1内水位超过底部筛网5，造成微塑料反冲洗。

此外，本实施例中，采集桶1底部还设置有振荡器16，可以边过滤边振荡，使筛网5不易堵塞，且各个粒径范围的微塑料能最大限度地截留在相应筛网5上，振荡器16顶部设置有支撑架17，支撑架17包括四个支架和连接在支架顶部的支架钢圈20，支架钢圈20顶部通过弹簧搭扣18与采集桶1外壁上焊接的钢圈19固定连接。

本实施例中，抽水泵的进水端还设置有一电磁流量计21，用于精确抽水流量。

对于装置的材质，本实施例中，采集桶1、桶盖6、筛网5和筛板4为不锈钢材质。

基于上述实施例提供的水体中微塑料的全方位采集装置，本发明还提供了一种水体中微塑料的全方位采集方法，包括以下步骤：

(1)将900目、300目、75目、18目的筛网5从下往上依次放入采集桶1内，筛板4放入桶盖6内，盖上连接有进水管7的桶盖6；

(2)打开振荡器16，同时打开抽水泵2与排水泵3，并同时计时，通过抽水时间乘以抽水泵流量计算采取水样的体积，当采集桶1最底层的水位到达水位传感器时，抽水泵2将自动断电停止抽水，此时排水泵继续工作将水排出，2s后抽水泵2将自动连电继续抽水；采样结束关闭振荡器16、抽水泵2及排水泵3；

(3)将桶盖6打开，筛网5依次拿出来用锡箔纸盖好，再将桶盖6盖上，打开抽水泵2、排水泵3和振荡器16，抽取去离子水对装置进行润洗3次，润洗液用存储瓶进行收集；

(4)润洗结束后，将排水管9与排水口10分离，排水口10与存储瓶相连，将其中一个筛网5倒置放回采集桶1中，打开抽水泵2和振荡器16，抽取去离子水进行反冲洗，冲洗的下来的物质直接流入存储瓶中；同理将其他目数的筛网5依次进行反冲洗；

(5)将样品存储瓶运回实验室4℃下进行保存，以便进一步处理。

本发明应用了具体个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。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种水体中微塑料的全方位采集装置，其特征在于：包括采集桶、抽水泵、排水泵、筛板和筛网，所述采集桶顶部可拆卸设置有桶盖，所述抽水泵设置于一进水管上，所述进水管与所述桶盖上的进水口连接，所述排水泵设置于一排水管上，所述排水管与所述采集桶底部设置的排水口连接，所述筛板和所述筛网设置于所述采集桶内部。

2.根据权利要求1所述的水体中微塑料的全方位采集装置，其特征在于：所述采集桶内桶壁和所述桶盖的内壁上均设置有卡接部，所述筛板通过所述卡接部卡接于所述桶盖内，所述筛网通过所述卡接部卡接于所述采集桶内。

3.根据权利要求2所述的水体中微塑料的全方位采集装置，其特征在于：所述筛网设置有多个，多个所述筛网由所述采集桶顶部向底部排列设置，且多个所述筛网由顶部到底部目数逐渐变大。

4.根据权利要求3所述的水体中微塑料的全方位采集装置，其特征在于：所述筛网设置有4个，4个所述筛网的目数由顶部到底部依次为18目、75目、300目和900目。

5.根据权利要求1所述的水体中微塑料的全方位采集装置，其特征在于：所述筛网与所述采集桶桶壁之间设置有密封条。

6.根据权利要求1所述的水体中微塑料的全方位采集装置，其特征在于：所述抽水泵的进水端还设置有一5目筛网。

7.根据权利要求1所述的水体中微塑料的全方位采集装置，其特征在于：所述采集桶底部内壁上还设置有温度计和水位传感器，所述水位传感器与所述抽水泵连接。

8.根据权利要求1所述的水体中微塑料的全方位采集装置，其特征在于：所述采集桶底部还设置有一振荡器，所述振荡器顶部设置有支撑架，所述支撑架顶部通过弹簧搭扣与所述采集桶外壁上设置的钢圈固定连接。

9.根据权利要求1所述的水体中微塑料的全方位采集装置，其特征在于：所述抽水泵的进水端还设置有一电磁流量计。

10.一种水体中微塑料的全方位采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将900目、300目、75目、18目的筛网从下往上依次放入采集桶内，筛板放入桶盖内，盖上连接有进水管的桶盖；

(2)打开振荡器，同时打开抽水泵与排水泵，并同时计时，通过抽水时间乘以抽水泵流量计算采取水样的体积，当采集桶最底层的水位到达水位传感器时，抽水泵将自动断电停止抽水，此时排水泵继续工作将水排出，2s后抽水泵将自动连电继续抽水；采样结束关闭振荡器、抽水泵及排水泵；

(3)将桶盖打开，筛网依次拿出来用锡箔纸盖好，再将桶盖盖上，打开抽水泵、排水泵和振荡器，抽取去离子水对装置进行润洗3次，润洗液用存储瓶进行收集；

(4)润洗结束后，将排水管与排水口分离，排水口与存储瓶相连，将其中一个筛网倒置放回采集桶中，打开抽水泵和振荡器，抽取去离子水进行反冲洗，冲洗的下来的物质直接流入存储瓶中；同理将其他目数的筛网依次进行反冲洗；

(5)将样品存储瓶运回实验室4℃下进行保存，以便进一步处理。