CN113846613A - 一种水体微塑料收集装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于水体污染物收集领域，具体公开了一种水体微塑料收集装置，包括过滤箱，所述过滤箱一端为进水口，另一端为出水口，所述过滤箱上方为过滤板，所述过滤板上的孔洞直径为5mm，所述过滤箱的底部设置有喷气口，所述喷气口连接喷气装置，所述喷气口相对于过滤箱底部向水流方向倾斜，所述过滤箱的后上方倾斜设置有传送带，传动带通过动力装置进行驱动，所述传送带正下方设置有刮板，所述刮板用于将传动带上附着的微塑料刮下，刮下的微塑料落入刮板正下方的收集箱中。针对水体中微塑料收集难度大，成本高的问题，设计出一套有效的水体微塑料收集设备，有效收集污染水体中的微塑料，且设备结构简单。

Description

一种水体微塑料收集装置

技术领域

本发明属于污染物收集领域，涉及一种水体物质收集装置，特别涉及一种水中微塑料收集装置。

背景技术

目前随着我国经济的发展，塑料制品在工业生产和日常生活中是非常常见的原料和用品，由于对环境保护不够重视，一些塑料垃圾会排放到江河湖泊中引起水体污染，微塑料中的有毒单体添加剂及其从周围环境富集持久性有机污染物及重金属等，这些污染物在生物体内富集可能随食物链传递，进而可能对海洋生物以及人类健康造成有害影响。微塑料对海洋等水体中生物的潜在影响，近年来得到了广泛关注，水体中微塑料的准确收集和检测对于探明微塑料污染意义重大，是一项继续解决的问题。

通常，直径小于5mm的塑料称为微塑料，微塑料在进入水体后，有些较小的微塑料会浮在水面，由于其体尺寸小质量轻的原因，现有的大部分水体微塑料收集装置并不能把其打捞收集出来，也缺少有效的设备将微塑料分离出来。

已公开专利申请CN110329463A，记载了一种船用多功能微塑料收集装置，包括从前向后依次相连的粗颗粒过滤管、细颗粒收集管、尾管，可对湖泊和海洋中的微塑料垃圾进行收集。虽然其在所述导流罩口部设计了粗颗粒过滤管，用于隔离大型杂物，海洋垃圾，海洋生物等，但是一旦有面积较大的轻质漂浮垃物，例如塑料袋，大量聚集的藻类植物或漂浮的水草，在水流作用下这些漂浮物可能会造成导流罩口部被完全堵塞，此时收集装置不得不需要人工干预去除才能继续作业；且上述专利中，微塑料的收集主要采用微孔过滤的方式，通过加大滤网前后的压力差，来优化过滤效果且使得截留的微塑料颗粒不易造成堵塞，这种方法并不能及时的清理过滤孔上堵塞的微塑料。

因此，上述专利公开的微塑料收集装置对水体要求高，应用水体范围小，且不适宜长时间的收集作业。

为了解决上述问题，设计出一种微塑料收集船，在降低水中大型垃圾及水草等干扰的同时，可以有效收集并分离出污染水体中的微塑料，便于水体中微塑料的测定。

发明内容

本发明专利所要解决的技术问题是：针对水体中微塑料收集难度大，成本高的问题，设计出一套有效的水体微塑料收集设备，有效收集污染水体中的微塑料，且设备结构简单。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：

一种水体微塑料收集装置，包括过滤箱，所述过滤箱一端开口为进水口，另一端开口为出水口，所述过滤箱上方为过滤板，所述过滤板上的孔洞直径为5mm，优选的，所述孔洞均匀分布在所述过滤板上，相邻孔洞之间的间距小于5mm，所述过滤箱的底部设置有喷气口，所述喷气口连接喷气装置，所述喷气口的气流速度能够保证水面呈现出翻滚沸腾状态即可；所述喷气口相对于过滤箱底部向水流方向倾斜，优选的，倾斜角度范围在30°-80°；所述过滤箱的后上方倾斜设置有传送带，传动带通过动力装置进行驱动，所述传送带正下方设置有刮板，所述刮板用于将传动带上附着的微塑料刮下，刮下的微塑料落入刮板正下方的收集箱中。

同时，为了进一步排除水体中体积较大的垃圾或漂浮物对微塑料清理的干扰，同时也能有效的收集较大体积的垃圾，所述水体微塑料收集装置还包括前端打捞机构，所述前端打捞机构设置在所述过滤箱的前端，用于收集较大体积的水体垃圾，以防止大体积的垃圾堵塞过滤箱的入口。

优选的，所述前端打捞机构可设置为可旋转的收集爪和垃圾仓，所述可旋转的收集爪为若干钩状结构固定在旋转轴上，迎向水流方向旋转，将水体中的较大体积的垃圾钩出，钩状结构旋转至最上方脱离水体后由于重力作用会下落，部分缠绕未下落的垃圾在还可以通过垃圾刮板刮下，垃圾刮板为设置在钩状结构旋转至后方水平状态时与钩装结构啮合的梳妆板，且此梳状板底部倾斜，与垃圾仓相通的垃圾仓入口端位置低，另一端位置高，便于刮下的垃圾滑入垃圾仓。

进一步的，为了及时收集钩状结构上脱落的垃圾，所述前端打捞机构还包括前端垃圾运输结构，所述前端垃圾运输结构可以设置成传送带，所述旋转轴为如图5所示的筛状空心柱，所述旋转轴内部设置所述传送带。

本发明提供的水体微塑料收集装置根据水中垃圾和微塑料的特点确定其打捞顺序，并依次设计安装各零部件，在船前端安装收集爪和传送带，电机带动齿轮副引起收集爪和传动带工作目的是打捞出水中尺寸较大的垃圾，被收集爪清理过的水进入过滤箱，气管吹动水的流动，尺寸小质量轻的微塑料通过过滤孔被分离出来，再被传送带收集，过滤后水排除过滤箱，即完成了整个工作流程。

进一步的，本发明所述的一种水体微塑料收集装置可以通过增加驱动部件和浮力船体单独实现微塑料的收集功能，所述驱动部件用于驱动水体微塑料收集装置向前运动，所述浮力船体用于使水体微塑料收集装置漂浮于水面上；所述水体微塑料收集装置也可以固定在现有的大型或小型船体前端或侧端用于微塑料的收集。

本发明的优点在于：该设备结构简单，充分利用了垃圾自身的特性如：尺寸和质量，来完成打捞和分离，机械传动链短，各零部件只是辅助作用，收集方便、快捷，降低劳动强度，提高劳动效率。适用范围：作为附件靠挂在船上，或在船体底部加驱动。

附图说明

图1本发明实施例1中所述水体微塑料收集装置的从装置上方角度观察的结构示意图；

图2本发明实施例1中所述水体微塑料收集装置的从装置下方角度观察的结构示意图；

图3本发明实施例1中所述水体微塑料收集装置的俯视图；

图4本发明实施例1中所述水体微塑料收集装置的基于图3的A-A侧面剖视图；

图5为本发明所述带有收集爪的旋转轴结构示意图。

其中，1—收集爪；2—第一传送带；3—蜗杆；4—蜗轮；5—齿轮；6—第一电机；7—第二电机；8—第二传送带；9—船体；10—微塑料刮板；11—微塑料仓；12—过滤板；13—第一垃圾仓；14—垃圾刮板；15—第二垃圾仓；16—气管；17—过滤箱；18—进水口；19—出水口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例1作进一步描述。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例提供一种微塑料收集船，包括船体9、前端打捞机构和后端过滤收集机构，所述前端打捞机构包括收集爪1、第一传送带2、第一垃圾仓13、第二垃圾仓14、第一传送带2和收集爪1的驱动结构；所述后端过滤收集机构包括过滤箱17、气管16、第二传送带8、微塑料仓11、微塑料刮板10和第二传送带8驱动结构组成。

如图1所示，作为本发明的一种具体的实施方式，所述前端打捞机构具体的安装设置方式为，收集爪1通过轴承安装船体9上，由于安装了轴承，收集爪1可以相对转动；收集爪1右侧带有轮齿与齿轮5配合，齿轮5可以驱动其转动；第一传送带2安装到在蜗杆3上，蜗杆3旋转可以带动其转动；齿轮5和蜗轮4共轴通过轴承安装船体9上，两个轮相对船体9同步转动；蜗杆3与第一电机6刚性连接，第一电机6带动蜗杆3旋转，蜗杆3带动蜗轮4和第一传动带2转动，蜗轮4带动齿轮5同步转动，齿轮5带动打捞爪1旋转，故在第一电机6的作用下，实现了前端打捞机构的运动要求。

作为本发明的一种具体的实施方式，所述后端过滤收集机构具体的安装设置方式为，第二传送带8安装到船体9上，第二电机7与第二传送带8连接带动给其转动，实现其微塑料收集装置运动要求；如图2所示，气管16安装到过滤箱17的底部，如图4所示，本实施例中气管与底部成70°夹角，实现微塑料与水分离,过滤箱17与船体9螺接在一起。

以上述具体实施例中的微塑料收集船为例，阐述本发明所述水体微塑料收集装置使用过程和原理如下：

收集船完成安装好放入水中，由于船体9是空箱式结构，可以使设备浮在水面上，收集爪1旋转可以抓起水中尺寸较大的垃圾，由于爪是圆弧形的，垃圾在其重力的作用下掉入传送带2上，然后把垃圾传送到第二垃圾仓15中；有些垃圾尺寸大，重量轻无法掉落，可以通过爪子与垃圾刮板14啮合使垃圾掉落，垃圾在水润滑作用下沿着垃圾刮板14的斜面滑入第一垃圾仓13中，即完成了垃圾的收集。

如图4所示，由于收集船向前运动，被收集爪1清理过的水由进水口18进入过滤箱17中，进气管16吹气使水流动，微塑料上浮，如图4中虚线箭头所示为微塑料的运动轨迹，微塑料上浮并通过过滤箱17上表面过滤板12的孔，在水流和气流提供的双重动力条件下，微塑料继续向后上方运动，最终大部分微塑料会被后上方的第二传送带8截留，第二传送带8在动力装置带动下先向上运动即在图4所示角度逆时针转动，带动微塑料脱离水体实现分离，微塑料刮板10紧贴传动带8的背侧，以更好的收集微塑料，微塑料在微塑料刮板10的斜面作用下，滑落到微塑料仓11中，分离出来的水由出水口19排除，即完成了微塑料的分离和收集。

Claims (8)

1.一种水体微塑料收集装置，其特征在于，包括过滤箱，所述过滤箱一端为进水口，另一端为出水口，所述过滤箱上方为过滤板，所述过滤板上的孔洞直径为5mm，所述过滤箱的底部设置有喷气口，所述喷气口连接喷气装置，所述喷气口相对于过滤箱底部向水流方向倾斜，所述过滤箱的后上方倾斜设置有传送带，传动带通过动力装置进行驱动，所述传送带正下方设置有刮板，所述刮板用于将传动带上附着的微塑料刮下，刮下的微塑料落入刮板正下方的收集箱中。

2.根据权利要求1所述的水体微塑料收集装置，其特征在于，所述喷气口相对于过滤箱底部向水流方向倾斜的角度范围在30°-80°。

3.根据权利要求1所述的水体微塑料收集装置，其特征在于，所述孔洞均匀分布在所述过滤板上，相邻孔洞之间的间距小于5mm。

4.根据权利要求1所述的水体微塑料收集装置，其特征在于，所述水体微塑料收集装置还包括前端打捞机构，所述前端打捞机构设置在所述过滤箱的前端，用于收集较大体积的水体垃圾。

5.根据权利要求4所述的水体微塑料收集装置，其特征在于，所述前端打捞机构包括可旋转的收集爪、垃圾仓和垃圾刮板，所述可旋转的收集爪为若干钩状结构固定在旋转轴上，所述收集爪迎向水流方向旋转，垃圾刮板为设置在钩状结构旋转至后方水平状态时与钩装结构啮合的梳妆板，且所述梳状板底部倾斜，与垃圾仓相通的一端位置低，另一端位置高。

6.根据权利要求5所述的水体微塑料收集装置，其特征在于，所述前端打捞机构还包括前端垃圾运输结构，所述旋转轴为筛状空心柱，所述前端垃圾运输结构为设置在所述旋转轴内部的传送带。

7.根据权利要求1所述的水体微塑料收集装置，还包括驱动部件和浮力船体，所述驱动部件用于驱动水体微塑料收集装置向前运动，所述浮力船体用于使水体微塑料收集装置漂浮于水面上。

8.根据权利要求1所述的水体微塑料收集装置，还包括安装固定端，可固定在现有的大型或小型船体前端或侧端用于微塑料的收集。

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