CN111219963B - 一种微塑料颗粒分离装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于微塑料颗粒分离装置，其包括主体支架、驱动电机、脱水模块1、干燥模块2、颗粒处理模块3；所述脱水模块1和干燥模块2平行布置，并且和颗粒处理模块3整体上竖直的布置，微塑料颗粒的海水悬浮液，注入进料料斗，所述脱水滚筒转动，将海水滤除；脱水滚筒将海水滤除后湿润的微塑料颗粒输入到干燥模块的输送皮带上，所述输送皮带穿过太阳能烘干筒，从而对上述微塑料颗粒进行烘干，所述烘干后的微塑料颗粒从所述干燥模块被输送到所述颗粒处理模块中，通过所述颗粒处理模块中的上层皮带和下层皮带的速度差从而对微塑料颗粒进行搓散，并将其输送到微塑料颗粒存储箱中。

Description

一种微塑料颗粒分离装置及方法
技术领域
本发明涉及一种海洋微颗粒垃圾的回收再利用的技术领域，具体的涉及一种用于微塑料颗粒分离装置及方法。
背景技术
微塑料(Micro plastics)，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。
对海洋微塑料颗粒的回收处理已经成为了维护海洋生态的重要手段。通常，微塑料颗粒收集后，包含了大量的海水。因此，将收集后的海洋微塑料颗粒有效的分离，从而使其能够再利用成为了非常重要的课题。
现有技术文献：
文献1公开了一种颗粒或粉末类塑料烘干设备，具体为一种颗粒或粉末类塑料的连续烘干设备，包括机架、加热装置，机架上设置一个两端开放的隧道，隧道中有一输送颗粒或粉末类塑料的网状输送带穿过，隧道内设有微波加热装置。本发明的有益效果是：采用微波加热方式对颗粒或粉末类塑料进行烘干处理，可实现连续烘干处理，效率高，能耗低，可实现流水线式生产，属节能性新型设备。
文献2公开了一种废旧混合塑料回收分离装置及方法，属于废旧混合塑料资源化再利用领域，其包括破碎装置和熔融分选回收装置，破碎装置的破碎箱体中设置有入料机构、破碎机构以及出料机构，熔融分选回收装置的熔融箱体中设置有使破碎后颗粒状物料被阶段式加热至熔融态的加热机构、使熔融态物料与未熔融颗粒状物料相分离的筛分机构以及置于熔融箱体底部并将分离后的熔融态物料回收再利用的塑料成型机构。回收分离装置能够有效地将日常生活以及工业生产上产生的废旧混合塑料分类，将不同的塑料分离出来并制成相对纯净的单一塑料，从而实现其资源化的利用，省去了后期加工的过程，节省了能源。操作简单自动化程度高，分选程度高，分选范围广阔。
现有技术中，对废旧塑料的处理通常是采用分离、连续烘干的技术方案。但是在海洋微塑料颗粒的收集处理过程中给，由于收集海洋微塑料速度很慢，并且微塑料颗粒的含水量较大，对处理装置的速度以及处理方式的要求也于通常的烘干设备不同；由于海洋收集平台的应用场景，因此对设备的紧凑性以及节能性的要求也比较高。本发明致力于解决上述技术问题而提出了一种用于微塑料颗粒分离装置及方法。
文献1：CN202432835U
文献2：CN103934923B
技术内容
本发明的主要目的：
本发明的目的是提供一种用于微塑料分离的装置和方法，其通过一种低能耗、结构紧凑、高自动化的分离装置，尤其适用于海上平台，如船舶；并且还提供一种利用上述装置的分离方法，来分离和干燥从海水中收集的微塑料颗粒，方便回收处理后的塑料可用于后续的再生产。
用于解决问题的技术方案：
本发明提供一种用于微塑料颗粒分离装置，其包括主体支架、驱动电机、脱水模块、干燥模块、颗粒处理模块；脱水模块、干燥模块和颗粒处理模块整体上竖直的布置。
该微塑料颗粒分离装置的整体布置可以使其方便的安装于海洋平台，如船舶中。
其中，脱水模块包括含水微塑料颗粒的进料料斗、进料管、脱水滚筒、出料管；脱水模块还具有集水器、储水池和排水口，其中进料管固定于进料料斗，脱水滚筒通过轴承支撑在出料口和进料口之间，脱水滚筒的下部设置有集水器，集水器将脱水滚筒排出的水收集到储水池中，储水在主体支架的壁部设置有排水口。
其中，脱水滚筒可通过电机带动旋转，该脱水滚筒的内壁设置有微孔，微孔的直径小于 5mm，优选的，微孔的直径小于3mm，更优选的直径小于1mm；脱水滚筒的内壁设置有螺旋的凸棱，可高效的将脱水后的微塑料颗粒运输到干燥模块中。
其中，脱水滚筒能够将微塑料中大部分水滤除，但处理后的微塑料中不可避免的还具有水分，因此在后续的干燥模块中对潮湿的微塑料进行干燥。
其中的干燥模块具有太阳能集热器、烘干筒、输送皮带、驱动滚筒和刮板；太阳能集热器为平板式太阳能集热器，烘干筒的内壁设置有多个散热鳍片；通过太能集热器加热烘干筒，优选的集热器为多个，并且太阳能集热器通过控制系统调节其角度和方向，提高其集热效果。
优选的烘干筒的内壁还设置有电加热装置，可根据实际情况的需要通过电能进行辅助加热。
其中，的输送皮带穿过烘干筒，出料口将潮湿的微塑料颗粒输送到输送皮带上，输送皮带在通过烘干筒的过程中被加热。优选的，在烘干筒的进口处设置有风扇，在烘干筒的出口处设置有蒸汽出口。
进一步的，输送皮带在落料端还设有刮板；刮板抵靠皮带，可将粘结在皮带表面的微塑料颗粒刮落。
通过上述烘干筒烘干的塑料颗粒被输送到颗粒处理模块，经过颗粒干燥模块处理过的塑料颗粒会存在结块的现象；因此，在后续处理流程中，通过颗粒处理模块对微塑料颗粒作最后的处理，使塑料颗粒干燥、松散；最终将其输送到塑料颗粒储存箱中储存。
其中，颗粒处理模块包括支架、接料罐，接料罐从烘干模块中接受烘干后的微塑料颗粒，并将塑料颗粒输送到上层皮带上，上层皮带逆时针旋转，微塑料颗粒在上层皮带上，随着上层皮带逆时针转动，当微塑料颗粒被带到上层皮带转动的端部，即滚筒处时，微塑料颗粒掉落到下层皮带上，下层皮带顺时针旋转。
其中，上层皮带和下层皮带具有贴合的部分，但微塑料颗粒随着下层输送皮带运送，逐渐进入到贴合部分，贴和部分在支架中形成有多个曲折部分，曲折部分用于将微塑料颗粒运送到出口处，将处理完成的微塑料颗粒储存箱中。
优选的，贴合部分通过曲折部分的滚筒提供压力，通过调整滚筒的位置，调整皮带的贴合部分之间的压力。
优选的，多个曲折部分沿着水平方向上来回折叠，并在纵向上层叠。
优选的，多个曲折部分沿着水平方向上来回折叠，在纵向上形成有层叠组，并且在水平方向上，具有两个或两个以上的层叠组。
，上层皮带和下层皮带通过驱动电机驱动，并且下层皮带的传送速度小于上层皮带的传送速度。上述转速的差别可以将贴合处内的微塑料颗粒进行揉搓，从而将结块的微塑料颗粒搓散。
上层皮带和下层皮带还具有回收段，上述上层皮带的回收段设置有凸轮振动器；下层皮带的回收段设置有刮片，刮片将下层皮带上粘结的微塑料颗粒刮离，并通过出口排出。
本发明还提供一种利用上述微塑料颗粒分离装置的分离方法，
上述方法包括如下步骤：
1.将收集到的含有微塑料颗粒的海水悬浮液，注入进料料斗，脱水滚筒转动，将海水滤除；
2.脱水滚筒将海水滤除后湿润的微塑料颗粒输入到干燥模块的输送皮带上，输送皮带穿过太阳能烘干筒，从而对上述微塑料颗粒进行烘干；
3.烘干后的微塑料颗粒从干燥模块被输送到颗粒处理模块中，通过颗粒处理模块中的上层皮带和下层皮带进行搓散，并将其输送到微塑料颗粒存储箱中。
附图说明
附图1为本发明微塑料颗粒分离装置的布置图；
附图2为本发明脱水滚筒的示意图。
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。
根据附图1所示，本实施例公开了一种用于微塑料颗粒分离装置，其包括：主体支架、驱动电机、脱水模块1、干燥模块2、颗粒处理模块3；其中，脱水模块1和干燥模块2平行布置，并且脱水模块1和干燥模块2整体上，和颗粒处理模块3竖直的布置。上述微塑料颗粒分离装置的整体布置可以使其适合安装于海洋平台中，如船舶的船舱内。
可选的，其中，脱水模块1、干燥模块2和颗粒处理模块3整体上竖直的布置，竖直的布置可以减少对水平空间的需求，尤其适合布置于船舶的船舱中。
其中，脱水模块1包括含接收含水微塑料颗粒的进料料斗101、进料管、脱水滚筒102、出料口，脱水模块还具有集水器103、储水池104和排水口105，其中，进料管固定连接在进料料斗101上，脱水滚筒102通过轴承支撑，脱水滚筒102的下部设置有集水器103，集水器103将脱水滚筒102排出的水收集到储水池104中，储水池104在主体支架的壁部设置有排水口105。
其中，脱水滚筒102通过驱动电机带动旋转，脱水滚筒102的内壁设置有微孔，微孔的直径小于5mm，优选的，微孔的直径小于3mm，更优选的，微孔的直径小于1mm；由附图 2所示出的，脱水滚筒的内壁设置有螺旋的凸棱106，微孔的位置设置位于非凸棱106的区域，用于将脱水后的微塑料颗粒运输到干燥模块2中。
其中，干燥模块2具有太阳能集热器201、烘干筒202、输送皮带203、驱动滚筒205和刮板204；太阳能集热器为平板式太阳能集热器201，优选的集热器201设置为多个，烘干筒202的内壁沿着轴向设置有一排散热鳍片；通过太能集热器201加热烘干筒202，并且太阳能集热器201通过控制系统调节其角度和方向，提高其集热效果。
优选的，烘干筒202的内壁还设置有电加热装置，可通过电能进行辅助加热。
其中，输送皮带203穿过烘干筒202，输送皮带沿着附图1中的A方向进行转动，出料口将潮湿的微塑料颗粒输送到输送皮带203上，输送皮带203在通过烘干筒的过程中被加热。
输送皮带203在落料端的下端，即回收段，还设有刮板204。刮板抵靠在皮带上，将粘结在皮带表面的微塑料颗粒刮落。
优选的，在烘干筒202的进口处设置有风扇，在主体支架上，靠近烘干筒的出口处，设置有蒸汽排出孔，通过上述蒸汽排出孔将水蒸汽排到主体支架外。
通过烘干筒202烘干的塑料颗粒被输送到颗粒处理模块3，颗粒处理模块3包括支架、接料罐301，接料罐301从烘干模块中接受烘干后的微塑料颗粒，并将塑料颗粒输送到上层皮带302上，上层皮带302逆时针旋转，如附图1中所示，沿着B方向输送，微塑料颗粒在上层皮带302上，随着上层皮带302逆时针转动，当微塑料颗粒被带到上层皮带302转动的端部，即上层驱动滚筒304处时，微塑料颗粒掉落到下层皮带303上，下层皮带顺时针旋转，即沿着附图1中C方向上输送。
其中，上层皮带302和下层皮带303具有贴合的部分，伴随着微塑料颗粒随着下层输送皮带303运送，逐渐进入到贴合部分，即第一滚筒306处，贴和部分在支架中形成有多个曲折部分，分别由第二滚筒307、第三滚筒308、第四滚筒309、第五滚筒310、第六滚筒311、第七滚筒312引导，曲折部分用于将微塑料颗粒搓散，并运送到出口滚轮313处，将处理完成的微塑料颗粒储存箱中。
其中，贴合部分通过曲折部分的滚筒提供压力，通过调整滚筒306、307、308、309、310 的位置，调整皮带的贴合部分之间的压力。
其中，多个曲折部分通过滚轮第一滚筒306和第二滚筒307沿着水平方向上来回折叠，以及通过第四滚筒309和第五滚筒310在纵向上形成有层叠组，并且在水平方向上，具有两个或两个以上的层叠组。
优选的，多个曲折部分沿着水平方向上来回折叠，并在纵向上层叠。
其中，上层皮带302和下层皮带303分别通过上层驱动滚筒304和下层驱动滚筒305驱动，上层驱动滚筒304和下层驱动滚筒305通过驱动电机驱动，并且下层皮带303的传送线速度V1小于上层皮带302的传送线速度V2；优选的线速度V1：V2＝9：11。上述转差的存在可以将贴合处内的微塑料颗粒进行揉搓，从而将结块的微塑料颗粒搓散。
上层皮带302和下层皮带303还具有回收段，上述上层皮带的回收段设置有凸轮振动器 315；下层皮带的回收段设置有刮片314，刮片314将下层皮带上粘结的微塑料颗粒刮离，并通过出口排出。
其中，皮带302、303的表面还包括多层布质材料。
本发明还提供一种利用上述微塑料颗粒分离装置的分离方法，上述方法包括如下步骤：
1.将收集到的含有微塑料颗粒的海水悬浮液，注入进料料斗101，脱水滚筒102转动，将海水滤除；其中海水经过集水器103收集，并通过排水口排处；
2.脱水滚筒将海水滤除后，将湿润的微塑料颗粒输入到干燥模块2的输送皮带203上，输送皮带203穿过太阳能烘干筒202，从而对微塑料颗粒进行烘干；在该步骤中，在烘干筒 202的进口处设置由风扇，通过风扇将水蒸汽吹出；
3.烘干后的微塑料颗粒从干燥模块被输送到颗粒处理模块3中，下层皮带303的传送线速度V1小于上层皮带302的传送线速度V2，通过颗粒处理模块3中的上层皮带302和下层皮带303速度差从而对微塑料颗粒进行搓散，最终将疏松的微塑料颗粒输送到存储箱中。
附图标记说明：
1.脱水模块；2.干燥模块、3.颗粒处理模块；
101.进料料斗、102.脱水滚筒、103.集水器、104.储水池、105.排水口、106.凸棱；
201.太阳能集热器、202.烘干筒、203.输送皮带、204.刮板、205.驱动滚筒；
301.接料罐、302.上层皮带、303.下层皮带、304.上层驱动滚筒、305.下层驱动滚筒、306. 第一滚筒、307.第二滚筒、308.第三滚筒、309.第四滚筒、310.第五滚筒、311.第六滚筒、312. 第七滚筒、313.滚轮、314.刮片。
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。

Claims (2)

1.一种用于微塑料颗粒分离装置，包括：主体支架、驱动电机、脱水模块(1)、干燥模块(2)、颗粒处理模块(3)；所述脱水模块(1)和干燥模块(2)平行布置，并且和颗粒处理模块(3)整体上竖直的布置；其特征在于：
所述的脱水模块(1)包括含水微塑料颗粒的进料料斗(101)、进料管、脱水滚筒(102)、出料口，所述脱水模块还具有集水器(103)、储水池(104)和排水口(105)，其中所述进料管固定连接在所述进料料斗(101)上，所述的脱水滚筒(102)的内壁设置有微孔，所述脱水滚筒(102)通过轴承支撑，所述脱水滚筒(102)的下部设置有集水器(103)，所述集水器(103)将所述脱水滚筒(102)排出的水收集到储水池(104)中，所述储水池(104)在所述主体支架的壁部设置有排水口(105)；
所述干燥模块(2)具有太阳能集热器(201)、烘干筒(202)、输送皮带(203)、驱动滚筒(205)和刮板(204)；所述太阳能集热器为平板式太阳能集热器(201)，所述烘干筒(202)的内壁沿着轴向设置有一排散热鳍片，通过所述太阳 能集热器(201)加热所述烘干筒(202)；
所述颗粒处理模块(3)包括支架、接料罐(301)、上层皮带(302)和下层皮带(303)，所述上层皮带(302)逆时针旋转，所述上层皮带(302)和下层皮带(303)具有贴合的部分，所述下层皮带(303)的传送线速度V1小于上层皮带(302)的传送线速度V2，所述贴和的 部分在所述支架中形成有多个曲折部分，所述曲折部分用于将所述微塑料颗粒搓散，并运送到出口滚轮(313)处，将处理完成的微塑料颗粒储存箱中；
所述脱水模块(1)、干燥模块(2)和颗粒处理模块(3)整体上竖直的布置；
所述微孔的直径小于5mm；
所述脱水滚筒的内壁设置有螺旋的凸棱(106)，所述微孔的直径位于非凸棱(106)的区域，用于将脱水后的微塑料颗粒运输到干燥模块(2)中；
所述微塑料颗粒在上层皮带(302)上，随着上层皮带(302)逆时针转动，当所述微塑料颗粒被带到上层皮带转动的端部，即上层驱动滚筒(304)处时，所述微塑料颗粒掉落到下层皮带(303)上，下层皮带顺时针旋转；所述上层皮带(302)和下层皮带(303)具有贴合的部分，但所述微塑料颗粒随着下层输送皮带(303)运送，逐渐进入到贴合部分，即第一滚筒(306)处，所述贴和部分在所述支架中形成有多个曲折部分，分别由第二滚筒(307)、第三滚筒(308)、第四滚筒(309)、第五滚筒(310)、第六滚筒(311)、第七滚筒(312)引导，所述曲折部分用于将所述微塑料颗粒搓散，并运送到出口滚轮(313)处，将处理完成的微塑料颗粒储存箱中；所述线速度V1：线速度V2＝9：11；所述上层皮带(302)和下层皮带(303)还具有回收段，上述上层皮带的回收段设置有凸轮振动器(315)；所述下层皮带的回收段设置有刮片(314)，所述刮片将下层皮带上粘结的微塑料颗粒刮离，并通过出口排出；
一种利用上述微塑料颗粒分离装置的分离方法，步骤如下：
1）将收集到的含有微塑料颗粒的海水悬浮液，注入进料料斗（101），脱水滚筒（102）转动，将海水滤除；其中海水经过集水器（103）收集，并通过排水口排处；
2）脱水滚筒将海水滤除后，将湿润的微塑料颗粒输入到干燥模块（2）的输送皮带（203）上，输送皮带（203）穿过太阳能烘干筒（202），从而对微塑料颗粒进行烘干；在该步骤中，在烘干筒（202）的进口处设置由风扇，通过风扇将水蒸汽吹出；
3）烘干后的微塑料颗粒从干燥模块被输送到颗粒处理模块（3）中，下层皮带（303）的传送线速度V1小于上层皮带（302）的传送线速度V2，通过颗粒处理模块（ 3） 中的上层皮带（302）和下层皮带（303）速度差从而对微塑料颗粒进行搓散，最终将疏松的微塑料颗粒输送到存储箱中。
2.如权利要求1所述的一种用于微塑料颗粒分离装置，其中，所述皮带的表面是多层布质材料。
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