CN109018221A - 一种海洋微塑料回收船及其用于海洋微塑料的回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种海洋微塑料回收船及其用于海洋微塑料的回收方法。本发明的海洋微塑料回收船，包括主船体，所述主船体包括船舱、船舷和甲板，还包括入水口、过滤通道、出水口、供电装置，所述入水口和出水口分别设置在船头与船尾；所述过滤通道设置在船舱内，所述过滤通道内设有多级过滤回收组件，所述过滤通道与入水口和出水口连通。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。
Description
技术领域
本发明涉及一种船舶技术，尤其涉及一种海洋微塑料回收船及其用于海洋微塑料的回收方法。
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。
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，本发明提供一种海洋微塑料回收船及其用于回收海洋微塑料的方法，用于收集海洋垃圾中的微塑料。
(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：一种海洋微塑料回收船，包括主船体，所述主船体包括船舱、船舷和甲板，还包括入水口、过滤通道、出水口、供电装置，所述入水口和出水口分别设置在船头与船尾；所述过滤通道设置在船舱内，所述过滤通道内设有多级过滤回收组件，所述过滤通道与入水口和出水口连通。
进一步的，所述过滤通道由竖直设置的两块隔板和水平设置的一块挡水板以及船舱底板围合而成，所述多级过滤回收组件包括两个相对设置的竖直板和过滤网袋，其中一个竖直板的底部与船舱底板连接，两端分别与隔板连接，其顶部与挡水板之间形成有进水口，另一个竖直板顶部与挡水板连接，两端分别与隔板连接，其底部与船舱底板之间形成有排水口；相邻滤回收组件的进水口和排水口相互连通，位于左端的过滤回收组件的进水口与入水口连通，位于右端的过滤回收组件的排水口与出水口连通，过滤网袋设置在两个竖直板之间重合的部位，过滤网袋平均孔径从自左向右依次减小，所述过滤通道中靠近出水口的位置还设有一个水泵。
进一步的，所述供电装置包括蓄电池、太阳能电池板，所述太阳能电池板与蓄电池相连。
进一步的，还包括一个上盖和底板，所述底板设置于主船体的甲板上，所述底板与甲板之间的间隙设置一层防水材料,所述上盖设置于所述底板的上部，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。
进一步的，还包括一个驱动主船体向前行驶的电动舷外机，所述电动舷外机与蓄电池相连。
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，船舷上设有水位传感器。
进一步的，所述主船体的船头设置成尖角状。
进一步的，所述主船体上还设置有LED信号灯。
一种利用海洋微塑料回收船收集海洋微塑料的方法，包括如下步骤：
S1:启动水泵，水泵对过滤通道抽水，牵引过滤通道中的水流从入水口向出水口方向移动；
S2:水面上漂浮含有微塑料的垃圾在水流的带动下从入水口向出水口方向移动，被多级过滤回收组件逐级过滤收集，垃圾中的微塑料最终最后一级过滤网袋收集。
进一步的，还包括步骤，启动电动舷外机，电动舷外机驱动主船体向前行驶。
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
本发明的有益效果是：
1、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。
2、采用太阳能电池板作为电力的补充来源，增强了续航能力。
3、采用舷外机作为动力来源，可增大回收面积。
4、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。
附图说明
图1为本发明的截面图；
图2为本发明过滤通道的具体结构图；
图3为本发明的主视图；
图4为本发明沿图1中A-A的剖视图；
图5为本发明沿图1中B-B的剖视图；
图6为本发明的左视图。
【附图标记说明】
1：甲板；
2：入水口；
3：过滤通道；
301：隔板；
302：挡水板；
4：多级过滤回收组件；
5：水泵；
6：出水口；
7：蓄电池；
8：太阳能电池板；
9：上盖；
10：底板；
11：电动舷外机；
12：蓄水舱；
13：电动阀；
14：水泵；
15：水位传感器；
16：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1-6所示，主船体的船头设有入水口2，船尾设有出水口6，船舱内还设有一条过滤通道3。过滤通道3包括两块竖直设置的隔板301和一块水平设置的挡水板302，挡水板302两端与隔板301的上端连接，所述隔板301下端与船舱底板连接，过滤通道3由竖直设置的两块隔板301和水平设置的一块挡水板302以及船舱底板围合而成，过滤通道3内部处于密闭状态，以防过滤通道3中的水流外泄。
过滤通道3内设有多级过滤回收组件4，多级过滤回收组件4包括两个相对设置的竖直板和过滤网袋，其中一个竖直板的底部与船舱底板连接，两端分别与隔板301连接，其顶部与挡水板302之间形成有进水口，另一个竖直板顶部与挡水板302连接，两端分别与隔板301连接，其底部与船舱底板之间形成有排水口；相邻滤回收组件的进水口和排水口相互连通，位于左端的过滤回收组件的进水口与入水口2连通，位于右端的过滤回收组件的排水口与出水口6连通，过滤网袋设置在两个竖直板之间重合的部位，所述过滤通道3中靠近出水口6的位置还设有一个水泵5。
本发明中的多级过滤回收组件4优选为三级，过滤网袋平均孔径自左向右从第一级到第三级平均孔径依次减小。微塑料为粒径小于5mm的塑料颗粒，因此第一级过滤网袋401平均孔径必须大于5mm，可以设定为9～20mm，第二级过滤网袋402平均孔径设定为5±0.2mm，第三级过滤网袋403平均孔径设定为2±0.2mm。
为了避免垃圾堵在入水口2，将主船体的船头设置成尖角状。为避免体积过大的垃圾进入过滤通道3，入水口2不能过大，入水口2的长度可设为25～90mm，高度可设为50～90mm。。
由于漂浮在水面上的垃圾以及其中的微塑料密度小于水，为了使其能够向下移动并且穿过过滤网袋，为此在出水通道靠近出水口6的位置还设有一个水泵5，水泵5的作用在于对过滤通道抽水，吸引水流从入水口2往出水口6方向移动，给垃圾以及其中的微塑料提供一个牵引力使其可以向下移动。在水面上漂浮的含有微塑料的垃圾随着水流流入船头上的入水口2，并且经过多级过滤回收组件4的逐级过滤收集后，体积较大的垃圾则留在第一级过滤网袋401和第二级网袋402，最后需要处理的微塑料只会被留在第三级网袋403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。
供电装置为整个工作的进行提供电力来源，包括蓄电池7，太阳能电池板8。所述的蓄电池7与水泵5相连，为水泵5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8，太阳能电池板8与蓄电池7相连。当主船体外出进行长时间的收集微塑料工作时，如果仅采用蓄电池7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8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8，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8也可以对蓄电池7进行充电。
为了保护太阳能电池板8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9和底板10，底板10设置于主船体的甲板上，底板10与甲板的间隙设置一层防水材料，上盖9其形状为向上凸的曲面或者斜面，上盖9制作材料优选为有机玻璃、聚苯乙烯或钢化玻璃，上盖9设置于所述底板10的上部，上盖9与底板10的连接处加密封条，上盖9与底板10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8，且设有防水密封圈，使太阳能电池板8寿命增长。
为了能够实现在海上漂浮，可另外加入驱动装置，所述的驱动装置为电动舷外机11，电动舷外机11设置在船尾位置，为主船体提供动力来源，驱动主船体向前行驶。可将电动舷外机11上的螺旋桨设置在靠近出水口6的位置，螺旋桨转动过程中会对前方产生一个向后的引力也会吸附的水流向出水口6方向流动，提高收集效率。蓄电池7与电动舷外机11相连，为电动舷外机11提供电力来源。
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12，蓄水舱12内设置有电动阀13和水泵14，船舷上设置有水位传感器15。通过水位传感器15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15对电动阀13发出信号，打开电动阀13对水舱注水，增加主船体的重力抵消浮力使主船体下沉，当水位处于预设的水位时，水位传感器15对电动阀13发出信号，关闭电动阀13不再对蓄水舱12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15对水泵14发出信号，打开水泵14将蓄水舱12内的水排出，主船体重力减小，水的浮力使主船体上浮，当水位处于预设的水位时，水位传感器15对水泵14发出信号，关闭水泵14不再对蓄水舱12排水，让主船体保持在该水位高度。通过对蓄水舱12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。
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16。当夜间光线变暗时，光线传感器向LED信号灯16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16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。
Claims (10)
1.一种海洋微塑料回收船，包括主船体，所述主船体包括船舱、船舷和甲板(1)，其特征在于，还包括入水口(2)、过滤通道(3)、出水口(6)、供电装置，所述入水口(2)和出水口(6)分别设置在船头与船尾；所述过滤通道(3)设置在船舱内，所述过滤通道(3)内设有多级过滤回收组件(4)，所述过滤通道(3)与入水口(2)和出水口(6)连通。
2.如权利要求1所述的一种海洋微塑料回收船，其特征在于：所述过滤通道(3)由竖直设置的两块隔板(301)和水平设置的一块挡水板(302)以及船舱底板围合而成，所述多级过滤回收组件(4)包括两个相对设置的竖直板和过滤网袋，其中一个竖直板的底部与船舱底板连接，两端分别与隔板(301)连接，其顶部与挡水板(302)之间形成有进水口，另一个竖直板顶部与挡水板(302)连接，两端分别与隔板(301)连接，其底部与船舱底板之间形成有排水口；相邻滤回收组件的进水口和排水口相互连通，位于左端的过滤回收组件的进水口与入水口(2)连通，位于右端的过滤回收组件的排水口与出水口(6)连通，过滤网袋设置在两个竖直板之间重合的部位，过滤网袋平均孔径从自左向右依次减小，所述过滤通道(3)中靠近出水口(6)的位置还设有一个水泵(5)。
3.如权利要求1所述的一种海洋微塑料回收船，其特征在于：所述供电装置包括蓄电池(7)、太阳能电池板(8)、上盖(9)和底板(10)，所述太阳能电池板(8)与蓄电池(7)相连，所述底板(10)设置于主船体的甲板(7)上，所述底板(10)与甲板之间的间隙设置一层防水材料,所述上盖(9)设置于所述底板(10)的上部，上盖(9)与底板(10)的连接处加密封条，上盖(9)与底板(10)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(8)，所述上盖(9)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。
4.如权利要求1所述的一种海洋微塑料回收船，其特征在于：还包括一个驱动主船体向前行驶的电动舷外机(11)，所述电动舷外机(11)与蓄电池(7)相连。
5.如权利要求1所述的一种海洋微塑料回收船，其特征在于：还包括蓄水舱(12)，所述蓄水舱(12)设置在船舱的两侧，蓄水舱(12)内设置有电动阀(13)和水泵(14)，船舷上设有水位传感器(15)。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的一种海洋微塑料回收船，其特征在于：所述主船体的船头设置成尖角状。
7.如权利要求1、2、3、4或5所述的一种海洋微塑料回收船，其特征在于：所述主船体上还设置有LED信号灯(16)。
8.一种利用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:启动水泵(5)，水泵(5)对过滤通道(3)抽水,牵引过滤通道(3)中的水流从入水口(2)向出水口(6)方向移动；
S2:水面上漂浮含有微塑料的垃圾在水流的带动下从入水口(2)向出水口(6)方向移动，被多级过滤回收组件逐级过滤收集，垃圾中的微塑料最终被最后一级过滤网袋收集。
9.如权利要求8所述的一种利用一种海洋微塑料回收船收集微塑料的方法，其特征在于：
还包括步骤，启动电动舷外机(11)，电动舷外机(11)驱动主船体向前行驶。
10.如权利要求8或9所述一种利用一种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(15)对电动阀(13)发出信号，打开电动阀(13)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(15)对电动阀(13)发出信号，关闭电动阀(13)不再对蓄水舱(12)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(15)对水泵发出信号，打开水泵(14)把蓄水舱(12)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(15)对水泵(14)发出信号，关闭水泵(14)不再对蓄水舱(12)排水，让主船体保持在该水位高度。
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