CN114040890B - 从液体中去除污染物的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于从液体流中去除污染物的液体处理系统和方法。该处理系统具有处理区、纳米气泡扩散器系统和撇除器盒组件，该撇除器盒组件被配置成从液体流中去除纳米气泡和污染物聚集体。纳米气泡扩散器系统被配置成将带负电的纳米气泡扩散到液体流中，由此纳米气泡附着到带正电的污染物上，并且纳米气泡和污染物聚集体被推动朝向处理区中的液体流的表面漂浮并被撇除器盒组件去除。在一些实施例中，提供较大气泡扩散系统以增加污染物的上升速率。在一些实施例中，处理系统是浮船。在一些实施例中，处理系统被配置成去除尺寸约1mm或更小的微塑料。

Description

从液体中去除污染物的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年7月4日提交的美国专利申请第62/870,755号的权利，其全部内容以引用方式并入本文。
关于联邦资助的研究或开发的声明：
未应用。
对序列表、表格或计算机程序列表光盘附录的参考：
未应用。
技术领域
所公开的液体处理系统和方法涉及用气浮技术处理液体。在一些实施例中，气浮技术是纳米气泡技术。在一些实施例中，液体处理系统是浮动系统。
背景技术
几十年来，世界上的海洋、湖泊、河流和海湾已经被倾倒石油和固体废物等污染物以及来自世界上缺乏处理或回收塑料废物的必要基础设施的地区(例如第三世界国家)的管理不善的塑料废物污染。结果，超过1亿公吨的惰性塑料垃圾堆积在世界的海洋、湖泊、港口、海湾和河流中。漂浮的碎片和塑料垃圾在海洋环流中积聚，并聚集成漂浮的垃圾、渔具和惰性塑料。然后，惰性塑料废物会因暴露在太阳紫外线下而随着时间的推移发生光降解，并因此分解成较小的塑料碎片，这些碎片进一步分解成微塑料颗粒物，被鱼类和水生生物摄取。微塑料颗粒物还含有毒素，会对地球上最大的生态系统中的海洋生物和鱼类产生不利影响。较大的塑料废物对鱼类和鲸鱼种群产生不利影响。漂浮的塑料废物也被冲上世界各地的陆地、海滩和海岸线，影响海洋生物和其他相关生态系统的可持续性。
在过去的十年中，已经有几次尝试使用渔网来清洁污染物，例如漂浮的碎片和惰性塑料废物，但没有有效去除微塑料。一种尝试使用由风和洋流推动的大型浮动吊杆悬挂的网或隔板来捕获或围住漂浮的塑料废物。本发明和处理方法的问题在于，当网安装在吊杆时随着它装满了塑料垃圾，微塑料废物易于逸出。无法以超过当前速度的速度运行、缺乏自清洁筛除过程和开放式网设计的组合不能有效地从水中去除海洋塑料。这与安装在吊杆上的网只是“被动”过滤过程的事实相结合，该“被动”过滤过程只是“围住”碎片和漂浮的废物。然后，渔船会定期清除围起来的微塑料，渔船配有网以去除捕获的塑料。所使用的网有开放的网几何形状，比要去除的捕获的微塑料大，从而在海洋中留下大量海洋塑料。安装在吊杆上的网不允许人力介入控制，并使该技术无法满足应对世界海洋可持续性面临的这种生存威胁所需的受控质量清除要求。
发明人已知的其他现有技术发明只是简单地撇除水面以仅去除在水体表面的漂浮的碎片和塑料废物。大量研究已经证明，海洋塑料和微塑料存在于地表以下约5米或15英尺的深度。
2019年10月15日，在伍兹霍尔海洋研究所关于海洋微塑料的会议上，HideshigeTakada博士表示，将微塑料去除到约1.0毫米或更小的范围是满足必要的海洋塑料去除率的最有效范围，以防止进一步分解成亚微米微塑料。进一步去除亚微米和纳米颗粒范围内的微塑料将被归类为海洋塑料去除要求的收益递减，并且还可能对海洋生物群和海洋生物的微观形式产生有害和不利影响。
发明内容
包括以下概述仅用于介绍在以下详细描述中讨论的一些概念。该概述并不全面，也不旨在描绘可保护主题的范围，该范围由最后呈现的权利要求所阐述。
在一些实施例中，液体处理系统和方法包括用于从诸如海洋、湖泊、河流、港口和海湾的水体中去除漂浮污染物和微塑料的多船体过滤船。
所公开的处理系统和方法的一个益处是利用在多船体船的船体之间运行的充注纳米气泡的溶气浮选过程连续去除和处理海洋碎片和微塑料。本发明解决了与已知的现有技术相关的复杂性和问题，这些已知的现有技术不能连续地从水体中去除微塑料至可接受的水平。所公开的处理系统的实施例可以通过受控筛选和浮选过程连续去除漂浮的碎片和海洋塑料废物至一些实施例中的约25.0mm或更小的尺寸，一些实施例中的2.0mm或更小的尺寸，并且一些实施例可以减小到1.0mm范围或更小。处理系统的实施例还可以被配置成去除较大尺寸的污染物和碎片。
液体处理系统的一些实施例还可以允许微塑料去除过程以3-5节或更高的升高速度运行，具有受控和自动化的自清洁过滤、浮选和去除过程。自清洁筛选过程与充注纳米气泡的溶气浮选过程相结合，还可以根据筛网的尺寸、充注纳米气泡的水分配歧管的深度以及船所需的运行速度，去除深达5米或更深的微塑料。
纳米气泡的相对尺寸可以在40-200纳米(nm)范围内。众所周知，纳米气泡带有负电荷，因为它们在扩散过程后会释放羟基自由基OH-。带负电的纳米气泡被吸引到带正电的颗粒，例如微塑料，该微塑料然后被吸引并附着到纳米气泡上，或以其他方式与纳米气泡结合，然后与附着在纳米气泡上的其他污染物聚集在一起。这种纳米气泡吸引-聚集过程一直持续到污染物和纳米气泡的聚集体凝结和絮凝，导致浮力增强。最终结果是微塑料被浮到水面，在溶气浮选过程中实现了更高的微塑料去除率。由于微塑料的纳米气泡浮选无需使用聚合物、混凝剂或表面活性剂等混凝和絮凝化学品，因此可显著降低运营成本。由于循环泵再循环流速显著降低，充注纳米气泡的溶气浮选过程还最大限度地降低了功耗，其中循环泵再循环流速是传统溶气浮选系统的流速和压力要求的一部分。
聚集的纳米气泡和塑料颗粒作为泡沫漂浮到水面上以被撇除器或多个撇除器去除。另一种泡沫去除过程是使用流通带式筛网或鼓式筛网。一种优选的方法是使用浮动撇除器和带式筛网或鼓式筛网的组合，以获得最高的微塑料去除效率。
在一些实施例中，溶气浮选系统配备有用于较大气泡扩散以形成较大气泡羽流或漂浮层的装置，从而提供增加的浮力和气泡上升速率以增强污染物和纳米气泡聚集体的浮选。调节较大气泡浓度的能力将允许控制以提高污染物和纳米气泡聚集体的上升速率。漂浮大气泡层上升速率的可调控制，提高了污染物和纳米气泡聚集体的去除率和更快的过滤船运行速度。这种上升速率控制还允许最大限度地提高微塑料颗粒的去除效率，并进行调整以去除更高浓度的海洋塑料。
在一些实施例中，多船体船具有多个通道，其中每个通道形成用于溶气浮选过程的静止处理区，用于漂浮未被自清洁筛网去除的污染物。在本发明的这个方面，溶气浮选撇除器盒或多个浮选撇除器盒将在过滤船的船体内形成的通道空间内或在船的多个船体之间形成的通道内运行。过滤船的船体或多个船体还可以配备多个分隔壁，这些分隔壁配置在平行于形成溶气浮选过程的侧面的船体或浮筒的纵向平面中。
在一些实施例中，安装在漂浮浮筒上的多个浮选撇浮器盒在与船的船体或多个船体一体的通道中运行。这些实施例的一个好处是它提供了增加过滤船的运行速度的能力，这增加了微塑料从受污染水体的整体质量去除潜力。由于取消了多过程进料泵、传统的溶气浮选装置、过多的内部管道和阀，船体内溶气浮选过程还提高了过滤船的处理效率。船体内溶气浮选过程显著降低了在过滤船的甲板或多个甲板上安装和运行多个常规溶气浮选系统的成本。溶气浮选撇除器盒漂浮在一组浮筒上，并配有提升机构，可将浮选撇除器盒从水中升起或提升，以进行检查、维护或提高过滤船的行驶速度。
在一些实施例中，在充注纳米气泡的溶气浮选过程之后，流通自清洁带式筛网或鼓式筛网位于下游，以确保将聚集的污染物(例如塑料废物)去除到25.0mm或更好，在一些实施例中去除至2.0毫米范围或更好，并且一些实施例可以去除污染物至1.0毫米范围或更好。
在一个示例性实施例中，提供了一种从液体流中去除污染物的处理系统，其包括：由通道和深度限定的处理区，通道由一个或多个通道引导件限定，通道引导件被配置成将液体流从处理区的入口引导至处理区的出口；液体流包括带正电的污染物；纳米气泡扩散器系统，纳米气泡扩散器系统被配置成浸没在液体流中至上述深度；深度限定处理区的底部；纳米气泡扩散器系统被配置成将带负电的多个纳米气泡扩散到液体流中，由此纳米气泡附着在污染物上作为纳米气泡和污染物聚集体，并且纳米气泡和污染物聚集体被推动朝向处理区的液体流的表面漂浮；和撇除器盒组件，撇除器盒组件被配置成从液体流中去除纳米气泡和污染物聚集体，由此液体流中的污染物的体积在处理区的出口处的体积比在处理区的入口处的体积小。在一些实施例中，液体流来自较大液体源，并且通道引导件和纳米气泡扩散器系统可运行地联接到漂浮在较大液体源中的船。在一些实施例中，液体流来自较大液体源，通过通道的液体流动速率由通道通过较大液体源的运动限定；并且撇除器盒组件相对于纳米气泡扩散器系统的位置由纳米气泡的上升速率、通过通道的液体流动速率和深度限定。在一些实施例中，处理系统还包括较大气泡扩散器系统，较大气泡扩散器系统定位成靠近处理区的底部，并且相对于纳米气泡扩散器系统在液体流的下游方向上；并且较大气泡扩散器系统被配置成将多个大气泡扩散在液体流中，由此多个大气泡产生大气泡的漂浮层，以增加纳米气泡和污染物聚集体的上升速率。在一些实施例中，纳米气泡扩散器系统相对于撇除器盒组件的间距基于纳米气泡和污染物聚集体的上升速率。在一些实施例中，撇除器盒组件包括撇除器刀片，撇除器刀片联接到撇除器驱动装置，由此撇除器驱动器被配置成使撇除器刀片相对于液体流相对运动；撇除器叶片的相对运动在与液体流相反的方向上；并且撇除器刀片被配置成从液体流的表面延伸到撇除深度，由此撇除器刀片在撇渣深度处接合来自液体流的纳米气泡和污染物聚集体，并在与液体流相反的方向上移动液体流中的污染物。在一些实施例中，撇除器盒组件还包括具有倾斜海滩表面的撇除器海滩组件，由此当撇除器刀片在倾斜海滩表面上移动时，污染物移动到倾斜海滩表面上并离开液体流。在一些实施例中，撇除器组件还包括在倾斜海滩表面中的螺旋钻通道，由此当撇除器刀片在倾斜海滩表面上移动时，污染物沉积在螺旋钻通道中；定位在螺旋钻通道中的螺旋钻，螺旋钻被配置成从螺旋钻通道中去除污染物；和波浪抑制边缘，波浪抑制边缘形成在撇除器海滩组件的前缘，以抑制处理区中的湍流。
在一些实施例中，处理系统还包括：液体流中的多种大污染物；一个或多个垃圾筛网，其位于纳米气泡扩散器系统的上游方向，由此一个或多个垃圾筛网去从液体流中去除大污染物的一部分；以及一个或多个带式筛网或鼓式筛网，其位于纳米气泡扩散器系统的下游方向，由此一个或多个带式过滤器进一步从液体流中去除污染物。
在一些实施例中，对于处理区的通道的每米宽度和处理区的每米深度，液体流的体积流速大于约1立方米每秒；并且处理区的出口处的液体流中的污染物的体积比处理区的入口处的液体流中的污染物的体积小至少约50％。在一些实施例中，处理区的深度为约5米。在一些实施例中，污染物包括尺寸小于约25.0毫米的微塑料。
在一些实施例中，对于处理区的通道的每米宽度和处理区的每米深度，液体流的体积流速大于约3立方米每秒；污染物包括尺寸小于约25.0毫米的微塑料；并且处理区的出口处的液体流中的污染物的体积比处理区的入口处的液体流中的污染物的体积小至少约90％。在一些实施例中，处理区的深度为约5米。在一些实施例中，污染物包括尺寸小于约25.0毫米的微塑料。
在一个示例性实施例中，提供了与液体处理系统一起使用以过滤液体流的浮动撇除器盒组件，浮动撇除器盒组件包括：撇除器叶片，撇除器叶片可运行地联接到一个或多个撇除器盒浮筒，由此撇除器叶片定位在液体流的表面附近；撇除器刀片可运行地联接到撇除器驱动装置，由此撇除器驱动装置被配置成使撇除器刀片相对于液体流相对运动；撇除器叶片的相对运动在与液体流相反的方向上；并且撇除器刀片被配置成从液体流的表面延伸到撇除深度，由此撇除器刀片在撇渣深度处接合来自液体流的污染物，并在与液体流相反的方向上移动液体流中的污染物。在一些实施例中，浮动撇除器盒组件还包括具有倾斜海滩表面的撇除器海滩组件，由此当撇除器刀片在倾斜海滩表面上移动时，污染物在与液体流相反的方向上移动，移动到倾斜海滩表面上并离开液体流。在一些实施例中，撇除器海滩组件还包括在倾斜海滩表面中的螺旋钻通道，由此当撇除器刀片在倾斜海滩表面上移动时，污染物沉积在螺旋钻通道中；定位在螺旋钻通道中的螺旋钻，螺旋钻被配置成从螺旋钻通道中去除污染物；和波浪抑制边缘，波浪抑制边缘形成在撇除器海滩组件的前缘，以抑制处理区中的湍流。
在一个示例实施例中，提供了一种用于从液体流中去除污染物的可配置液体处理系统，可配置液体处理系统包括：由通道宽度、深度和长度限定的处理区；通道宽度由一个或多个通道引导件限定，通道引导件被配置成将液体流从处理区的入口引导至处理区的出口；纳米气泡扩散器系统，纳米气泡扩散器系统被配置成浸没在液体流中至深度；深度限定处理区的底部；撇除器盒组件，撇除器盒组件在距处理区的入口的一位置处并限定处理区的长度；液体流包括带正电的污染物；纳米气泡扩散器系统被配置成将带负电的纳米气泡扩散到液体流中，由此纳米气泡附着在污染物上作为纳米气泡和污染物聚集体，并且纳米气泡和污染物聚集体被推动朝向处理区的液体流的表面漂浮；并且撇除器盒组件被配置成从液体流中去除纳米气泡和污染物聚集体，由此液体流中的污染物的体积在处理区的出口处的体积比在处理区的入口处的体积小。在一些实施例中，撇除器盒组件相对于纳米气泡扩散器系统的位置由纳米气泡的上升速率、通过通道的液体流的液体流动速率和深度限定。在一些实施例中，对于处理区的每米通道宽度和处理区的每米深度，液体流以大于约1立方米每秒的体积流速流动。在一些实施例中，对于处理区的每米通道宽度和处理区的每米深度，液体流以大于约3立方米每秒的体积流速流动。在一些实施例中，对于处理区的每米通道宽度和处理区的每米深度，液体流以大于约1立方米每秒的体积流速流动；污染物包括尺寸小于约25.0毫米的微塑料；并且液体流中的污染物的体积在处理区的出口处比在处理区的入口处小至少约50％。在一些实施例中，对于处理区的每米通道宽度和处理区的每米深度，液体流以大于约3立方米每秒的体积流速流动；污染物包括尺寸小于约25.0毫米的微塑料；并且液体流中的污染物的体积在处理区的出口处比在处理区的入口处小至少约90％。
在一个示例性实施例中，提供了一种过滤船，包括形成一个或多个通道的两个或更多个船体，其中被污染物污染的水在所述一个或多个通道中能够被移除，过滤船包括：纳米气泡扩散器系统，纳米气泡扩散器系统被配置成将空气的纳米气泡扩散到在两个或多个船体之间流动的通道水流中，以将微气泡附着到污染物上并产生污染物和纳米气泡聚集体；两个或多个船体限定一个或多个通道；较大气泡扩散器系统，较大气泡扩散器系统被配置成在纳米气泡扩散器系统下游的点处分散较大气泡层，以增加污染物和纳米气泡聚集体的上升速率；并且其中，能够改变和控制分散的污染物和纳米气泡聚集体与较大气泡层的比例，以调节和控制污染物和纳米气泡聚集体的上升速率。在一些实施例中，过滤船还包括位于一个或多个通道内的一个或多个浮动撇除器盒组件；定位在纳米气泡扩散器系统下游的一个或多个浮动撇除器盒组件；并且一个或多个浮动撇除器盒组件中的每一个包括：多个撇除器叶片，多个撇除器叶片安装在一根或多根链上，具有旋转动力以撇除水面的污染物；一个或多个浮筒，一个或多个浮筒安装在浮动撇除器盒组件的支撑结构上，配置成使一个或多个浮动撇除器盒组件漂浮在水面上；撇除器海滩，撇除器海滩接收撇除的污染物并使其脱水；和波浪抑制边缘，该波浪抑制边缘形成在所述撇除器海滩的前缘，以抑制即将到来的水的波浪，产生用于气浮的静止处理区。
在一些实施例中，污染物包括尺寸小于约25.0mm的微塑料，尺寸大于约25.0mm的其他污染物，并且液体包括水基液体。
在一些实施例中，污染物包括尺寸小于约2.0mm的微塑料，并且液体包括水基液体。
本说明书中公开的技术的其他目的、特征和优点将从以下结合附图的实施例的详细描述中变得更加清楚。
附图说明
为了获得本发明的上述和其他优点和特征的方式，将通过参考本发明的具体实施例来提供对以上简要描述的本发明的更具体的描述，其在所附的附图中示出。理解这些附图仅描绘了本发明的典型实施例并且因此不应被认为是对其范围的限制，将通过使用附图以额外的特性和细节描述和解释本发明，其中：
结合附图参考以下详细描述可以更全面地理解本文所公开的方法和装置，其中：
图1A示出了配备自清洁垃圾筛网3和具有浮选撇除器盒16的一体式船体内溶气浮选过程和流通带式筛网50过程的海洋船的右舷剖面示意图；
图1B示出了图1A的实施例的剖切部分；
图2示出了过滤船的主甲板和位于浮筒24和/或隔板23之间的用于初级过滤过程的自清洁垃圾滤网3，以及运送机5、10、废物压实机/打包机或挤压机13、运输集装箱15、甲板起重机7等的平面示意图；
图3示出了过滤船的甲板下方的横截面平面图，示出了配备有自清洁筛网和浮选撇除器16、纳米气泡分配歧管18、较大气泡分配歧管22和流通带式筛网50等的通道；
图4示出了自清洁细筛网之后的水平横截面的过滤船船头轮廓示意图，示出了浮选撇除器盒16，还示出了安装在船的船体、浮筒24和/或隔板23之间形成的通道内的流通带式过滤器50、纳米气泡分配歧管18和较大气泡分配歧管22；
图5A图示了配备有漂浮浮筒25和撇除器叶片26的浮选撇除器盒16组件的前视图；
图5B图示了配备有漂浮浮筒25和撇除器叶片26的浮选撇浮器组件16的侧视图；
图6图示了浮选撇除器盒组件16的提升机构；
图7图示了撇除器海滩-螺旋钻外壳17的示意图；
图8图示了过滤船的三维图，示出了自清洁垃圾筛网3、甲板起重机7、船头起重机8和水生生物威慑系统1、2等；
图9图示了在溶气浮选过程的示例性实施例中的纳米气泡、较大气泡和污染物的相互作用；
图10提供了纳米气泡与微气泡和细气泡的尺寸的示例性比较；
图11图示了纳米气泡对污染物颗粒(如水中的微塑料)的表面电荷吸引；
图12A提供了如针对处理系统的实施例所限定的示例性处理区的图示；
图12B和12C提供了流速(通道流)、上升速率、深度、宽度和处理(浮选)区长度之间的示例性关系的影响的图示；
图12D提供了典型处理(浮选)区以及不同流速对处理区长度和处理体积的影响的图示；
图13A和13B图示了在气泡上升速率为0.25m/sec的情况下流速与处理(浮选)区的长度和深度之间的示例性关系；
图14A和14B图示了给定0.4m/sec的气泡上升速率下的流速与处理(浮选)区的长度和深度之间的示例性关系；
图15A-15D图示了在各种通道流速、通道深度和0.25m/sec的气泡上升速率下的示例性污染物去除效率；
图16A和16B图示了在各种通道流速、通道深度和0.4m/sec的气泡上升速率下的示例性污染物去除效率；和
图17A-17C图示了液体处理系统的示例性实施例在各种液体流速下的示例性去除效率。
具体实施方式
现在将参考附图详细描述用于从液体流中去除污染物的系统和方法。应当理解，虽然以下描述集中于从水中去除污染物(例如微塑料)的处理系统，但本文公开的系统和方法具有广泛的适用性。例如，此处描述的处理系统可以很容易地与其他污染物一起使用，例如油和油脂或其他液体。尽管有下面阐述的特定示例实施例，本领域普通技术人员所设想的所有此类变化和修改都旨在落入本公开的范围内。
从液体中去除污染物的处理系统的示例实施例大体包括物理上限定液体处理区的装置、将气泡扩散到液体处理区中的装置和去除受气泡影响并在处理区表面附近升高的污染物的装置。在运行实施例中，当处理系统与液体流一起使用时，液体流中污染物的体积在处理区的出口处比在处理区的入口处的体积小。
限定液体处理区的装置可以是任何类型的物理或相关基准以限定液体处理的区域。在一些实施例中，限定液体处理区的装置是通过将处理部件放置在液体主体中。例如，可以通过在液体主体中放置气泡扩散器来限定处理区，并且受气泡扩散器影响的液体的区域限定了处理区。在一些实施例中，处理区由液体流的通道和气泡扩散器的深度限定。在一些实施例中，通道由一个或多个通道引导件限定，该引导件限定通道宽度并且被配置为将液体流从处理区的入口引导至处理区的出口。
使气泡扩散的装置可以包括将气泡释放到液体中的任何方法。在一些实施例中，将气泡扩散到液体处理区中的装置是气泡扩散器系统或气泡扩散器，常见于水和废水处理设施中。在一些实施例中，气泡扩散器是纳米气泡扩散器，其被配置为将带负电的纳米气泡扩散到液体流中，由此纳米气泡被吸引并附着到带正电的污染物，并且纳米气泡和污染物被推向处理区的液体流的表面。为了在所公开的处理系统中使用，可能需要进行一些修改以适应安装气泡扩散器的平台。例如，气泡扩散器可能需要被配置为在盐水中运行，并且它们可能需要被配置为浸没在来自浮船的液体流中。
去除受气泡影响并在处理区的表面附近升高的污染物的装置可以是撇除、吸引或以其他方式从液体表面和附近去除污染物的任何装置。在一些实施例中，诸如浮选撇除器盒组件的撇除器系统定位在液体表面附近，以从液体表面附近物理地捕获和去除污染物。
图1A示出了包括浮船的处理系统100的示例实施例。如图所示，该船通常沿方向D行进，在船下方产生液体流。船体24限定了处理区的侧面，并且气泡扩散器歧管18和22被放置在限定处理区底部的深度处。撇除器盒16被配置为从液体表面附近捕获和去除污染物。
图1B更详细地示出了图1A的示例实施例的剖切部分A。图1B示出了处理区、气泡扩散器和撇除器的示例实施例。
处理区大体由液体的通道的深度、宽度和长度限定。所示的是深度D，其代表液体从其表面到气泡扩散器系统的孔口(此处为纳米气泡扩散器歧管18)的深度。通道的长度通常包括液体流入处理区之间的长度，此处为纳米气泡扩散器歧管18直到最后的污染物去除，例如最后一个撇除器(未示出)的末端。处理区的宽度通常是由流动通道的宽度限定的通道宽度，例如在船的船体或其他分流器之间。
气泡扩散器系统可以是纳米气泡扩散器或其他尺寸的气泡扩散器。纳米气泡通过多个纳米气泡扩散器系统扩散或分散到通道液体中，或者通过经由一个或多个水平安装的纳米气泡分配歧管18进入气浮处理中的充注纳米气泡的水流而被分配。纳米气泡分配歧管可配备一组鸭嘴型扩散器类型的止回阀，由丁腈橡胶(Buna-nitrile)、EPDM、VitonTM、纯橡胶等弹性体构成，以防止水回流到纳米气泡分配歧管18。纳米气泡通过多孔纳米气泡扩散歧管18的多个微观通孔扩散到流动的水流中，进入被筛选通道水流。只要纳米气泡产生过程在经济上可行并且纳米气泡均匀分布在通道水流中，也可以使用其他方法，例如空化，例如抽气泵或吸气式高剪切混合器。微气泡和较大的气泡通过微气泡、细气泡和/或粗气泡扩散器22分散或扩散到溶气浮选过程的连续下游阶段。这些较大气泡扩散器22产生有浮力的气泡漂浮层，以增加污染物和纳米气泡聚集到通道或多个通道中的水面的上升速率。
一个或多个浮选撇除器盒组件16可以安装在浮筒24和/或船体之间的通道中并且设计成漂浮在液体流的表面附近。浮动撇除器盒组件或浮选撇除器盒组件16包括一个或多个撇除器叶片，该叶片可运行地联接到一个或多个撇除器盒浮筒，由此撇除器叶片定位在液体流表面附近并且通常延伸跨越通道宽度。撇除器刀片可运行地联接到撇除器驱动装置，由此撇除器驱动装置被配置成使撇除器刀片在与液体流相反的方向上相对于液体流运动。撇除器刀片还被配置为从液体流的表面延伸到撇除深度，由此撇除器刀片在撇除深度处接合来自液体流的污染物，并且撇除器驱动装置在与液体流相反的方向上移动液体流中的污染物。在一个实施例中，浮选撇除器盒组件漂浮在一组由ABS/聚氨酯、铝、不锈钢或任何其他耐腐蚀材料构成的溶气浮选撇除器浮筒上。撇除器驱动装置可以是链驱动装置，并且撇除器刀片可以水平地安装在链驱动装置上，其中每个撇除器刀片与相对于船运动逆流的链驱动装置的水平向前撇除运动垂直地附接。撇除器链驱动装置可以在变频驱动装置上运行以优化撇除器过程的速度。
浮选撇除器盒组件被配置成撇除漂浮的海洋塑料、微塑料和碎片并将其运送到撇除器海滩-螺旋钻组件17的倾斜海滩上，以便在固体被排放到撇除器海滩-螺旋钻组件17内的水平螺旋钻时对多余的水进行脱水，用于进一步运送到压实机-挤出机单元13或蜗壳压机以进行污泥脱水(sludge dewatering)。
在运行上，参考图1B，使用液体处理系统的这部分方法，也称为处理系统，包括产生进入处理区的液体流。这种液体流可能是由处理系统在一个大的液体主体中移动而产生的。液体流在处理区中被输送，在那里液体暴露于气浮过程。溶气浮选过程最初将充满高密度的纳米气泡。由纳米气泡扩散器歧管18产生的带负电的纳米气泡被带正电的微塑料颗粒吸引并附着在微塑料颗粒上，形成污染物和纳米气泡聚集物。这些聚集物还会与其他污染物和纳米气泡聚集物聚集在一起，这些聚集物会凝结成更大的污染物和纳米气泡聚集物，从而增强它们的集体浮力，使微塑料以泡沫的形式漂浮到水面。
然后泡沫被浮选撇除器盒16撇除并去除。浮选撇除器盒16然后将用多个撇除器叶片撇除絮凝的微塑料颗粒，这些撇除器叶片在与通道水流相反的逆流方向上移动，以撇除泡沫至撇除器海滩-螺旋钻组件17的倾斜海滩。泡沫在倾斜海滩上被脱水，最终半脱水的固体被排放到撇除器海滩-螺旋钻组件17中以进行运送和脱水。撇除器撇除漂浮的海洋塑料、微塑料和碎片并将其运送到倾斜海滩上，以便在固体被排放到撇除器海滩-螺旋钻组件17内的水平螺旋钻时对多余的水进行脱水，用于进一步运送到压实机-挤出机单元13或蜗壳压机以进行污泥脱水。
后面的浮选阶段可以被配置为具有最高浓度的微气泡和更大的气泡，以提供具有更快上升到水面的上升速率的漂浮层，用于通过浮选撇除器盒16撇除和去除泡沫。浮选通道的数量、浮选阶段和浮选通道的总长度将与过滤船的所需设计行进速度直接相关。所需的行进速度越快，船将变得越长，以提供适当的上升速率和去除效率。
已确定充注纳米气泡的水流方法是低能耗过程以及具有低维护要求。
返回图1A，处理系统和方法可以包括额外的部件以进一步增强液体的处理。图1A示出了过滤船的右舷侧剖面图，该过滤船配备有用于初级过滤处理的位于船的双船体或浮筒24之间的一组自清洁垃圾筛网3和一组自清洁细筛网6。双船体或多船体船用于过滤船的过滤过程，提供开放通道或多个通道，用于安装自清洁筛网，所述自清洁筛网旨在有效过滤和去除受污染水体中的漂浮碎片和微塑料。一组鱼类威慑系统，例如声学或视觉威慑系统，可以安装在过滤船的船体或浮筒24的船头或船尾上的吃水线以下，以阻止各种鱼类和水生生物进入海洋过滤处理。声学鱼类威慑系统将产生声波，这些声波将从船头发出，并以多种声波频率运行。声学鱼类威慑系统1可以在时间周期的基础上通过一系列预定的声波频率循环，该时间周期的基础可以由船经营者调整，以便基于水生生物种类及其对声频的敏感性来阻止鱼类和水生生物。
配备有高强度水下LED灯的一组视觉鱼类威慑系统2可以安装在船的船头，与自清洁垃圾筛网3成一体。高强度LED鱼类威慑灯可以在一时间周期的基础上通过光脉冲的振荡模式循环，以提供对鱼类和水生生物的视觉威慑。
多个初级自清洁粗筛网或自清洁筛网3可安装在过滤船的船头的前边缘处，与通道水流垂直地并行运行并且横跨形成在船体或浮筒24之间的通道或多个通道的整个宽度，或横跨形成在船体、浮筒24和/或多船体船的隔板之间的多个通道。自清洁筛网3由竖直安装的平行杆构成，可由具有必要强度的耐腐蚀材料构成，以承受在各种过滤器船体速度下的初级筛选过程期间可能遇到的外力和大型物体的潜在冲击。
自清洁垃圾筛网3额定用于去除漂浮的碎片和大物体。垃圾筛网可以通过一组向上移动的垃圾耙4、叉齿、铲斗或指状物(它们将提升、提高和升起捕获的固体到安装在甲板上的水平运送机5)被连续地清洁。垃圾耙4机构的提升速度由可变速度驱动电机调节。耙的行进速度将增加或降低以满足塑料固体装载率，这也将与船的行进速度有关。
位于过滤船的甲板上的水平运送机5可将筛除固体运送到左舷或右舷，以提供过程操作的灵活性以及筛除固体压实和脱水过程的冗余性。然后将筛除固体运送到一组倾斜运送机10，用于排放到废物压实机-挤出机单元13的接收料斗12中，以通过限制板机构14压缩和压实筛除固体，以进行固体压缩、压实和脱水。然后将脱水的固体挤出并引导到运输集装箱15、驳船、超级袋(supersack)等中，以便运输回陆上回收设施，以便通过甲板起重机7进行进一步处理。
大的漂浮物体、渔网等可以从过滤船的船头之间的通道区域中用一组船头起重机8移除，该组船头起重机8可以配备多爪抓斗和/或机械臂，这些抓斗和/或机械臂可以配备剪切或金刚石刀片切割或设备。
多个自清洁细筛网6可根据固体负载和漂浮碎片的粒度分布定位在自清洁垃圾筛网3之后。自清洁细筛网6被并行配置为横跨形成在船体、浮筒24之间的通道的宽度或横跨形成在船体、浮筒和/或隔板23之间的多个通道。使用竖直安装的平行杆(杆之间有开放区域或间隔)，穿孔金属板或细楔形金属丝网来制造自清洁细筛网6。
自清洁细筛网6的构造材料对于需要过滤的水体可以是耐腐蚀的，只要该材料为在各种过滤船速度下在细筛分过程中遇到的外力提供必要的强度。
自清洁细筛网6还可以以与竖直方向成0-90度的各种角度运行，以提供针对船速的适当深度或从水中完全去除自清洁细筛网6以进行定期检查、服务、预防性维护或在船高速航行期间。
自清洁细筛网6还可以将筛除固体排放到一组水平螺旋钻或水平运送机5中，该水平运送机5然后将筛除固体输送到一组倾斜螺旋钻9。该螺旋钻也可以在最低部分具有穿孔，以进行脱水。然后将筛除固体排放到废物压实机-打包机或挤出机单元13的料斗12中。然后将打包和/或挤出的固体压实并排放到运输集装箱15、聚丙烯超级袋、驳船等中，以便运输回岸上的回收设施或处置场所。打包的固体、运输集装箱15、聚丙烯超级袋等将通过安装在过滤船甲板上的甲板起重机7转移到驳船、转运船或岸上码头。
然后，筛过的水将从自清洁细筛网6流过通道或多个通道，这些通道形成有安装在船体和/或浮筒24之间的竖直隔板。一组波浪抑制设备可以形成在撇除器海滩-螺旋钻组件17的前缘，以最大限度地减少湍流和波浪对溶气浮选处理的其他影响。
如以上关于图1B所讨论的，气泡扩散器系统实现在液体流中的气浮过程。纳米气泡可以通过多个纳米气泡扩散器或通过一组水平安装的纳米气泡分配歧管18的充注纳米气泡的水流扩散或分散到通道水中。由纳米气泡扩散器歧管18产生的带负电的纳米气泡被吸引到带正电的颗粒和污染物(例如微塑料)，并附着在颗粒上，形成污染物和纳米气泡聚集体。这些聚集体还会与其他污染物纳米气泡聚集体聚集，这些聚集体将凝结成更大的污染物和纳米气泡聚集体，从而增强它们的集体浮力，使微塑料作为泡沫漂浮到水面。微气泡和较大的气泡将被分散或扩散到溶气气浮过程的连续下游阶段，以产生有浮力的漂浮气泡层，从而增加污染物和纳米气泡聚集体到通道或多个通道中的水面的上升速率。
然后通过浮选撇除器盒组件16撇除并除去泡沫。后面的浮选阶段将具有最高浓度的微气泡和较大的气泡，以提供具有更快上升到水面的上升速率的漂浮层，用于通过浮选撇除器盒组件16撇除和去除泡沫。浮选通道的数量、浮选阶段和浮选通道的总长度将与过滤船的所需设计行进速度直接相关。所需的行进速度越快，船将变得越长，以提供适当的上升速率和去除效率。
撇除器撇除漂浮的海洋塑料、微塑料和碎片并将其运送到倾斜海滩上，以便在固体被沉积到螺旋钻通道以排放到撇除器海滩-螺旋钻组件17内的水平螺旋钻时对多余的水进行脱水，用于进一步运送到压实机-挤出机单元13或蜗壳压机以进行污泥脱水。
多个流通带式筛网50可定位在浮选撇除器盒组件16的下游，并安装在形成于船体、浮筒24和隔板23之间的漂浮通道内。带式筛网50的尺寸设计成可去除任何微塑料，这些微塑料没有通过上游纳米气泡浮选过程而漂浮和去除以及被浮选撇除器盒16撇除。流通带式筛网50将把筛过的固体排放到水平螺旋钻31中，以进一步运送到压实机-挤出机单元13或或蜗壳压机以进行污泥脱水。流通带式过滤器50是可调节的，以在能够增加微塑料捕获和去除效率的角度下运行。流通带式筛网50配备有提升机构，该提升机构可从通道水中完全缩回，用于定期维护、保养，以及在进出目标过滤区域的较高行进速度期间。
大的漂浮物、渔网等从过滤船的船头之间的通道区域中被移除，其中一组船头起重机8配备有多齿抓斗或配备有金刚石刀片切割装置的机械臂。
过滤船的污染物过滤处理在过滤过程的整个阶段通过位于船体和通道壁上的多个浊度传感器33进行监测，其中一组浊度传感器位于垃圾筛网之后，第二组浊度传感器位于细筛网之后，第三组浊度传感器位于纳米气泡浮选过程之后，最后一组浊度传感器位于流通带式筛网之后。浊度计33将调节信号发送到PLC和PC计算机系统以监测和记录过滤船处理的去除效率和性能。
图2示出了平面图-具有两个船体或浮筒24的过滤船的主甲板，其中船提供用于有效过滤、去除和处理水中漂浮的碎片和微塑料的开放通道。
过滤船配备有位于过滤船的双船体或浮筒24之间的自清洁垃圾筛网3，用于初步筛去漂浮的碎片、塑料和大型物体。安装在提升盒中的自清洁垃圾筛网3横跨形成在船体或浮筒24之间的通道的宽度和/或跨越形成多船体船的船体之间的通道的隔板23之间。
自清洁垃圾筛网3将筛过的固体排放到一组水平运送机5中，该组水平运送机将固体运送到一组倾斜的螺旋钻10，以便排放到废物压实机-打包机或挤出机单元13的料斗12中。压缩的固体在它们被一组液压油缸在一个腔室中被压实时被脱水，并通过一组排放限制板14打包或压制，然后排放到运输容器15、聚丙烯超级袋中并装载到驳船等上，以便运回到陆上回收设施或处置场所。压缩包、运输集装箱15、聚丙烯超级袋等通过甲板起重机7从过滤船转移到驳船或转运船。
大的漂浮物、渔网等从过滤船的船头之间的通道区域中移除，其中一组船头起重机8配备有多齿抓斗或配备有金刚石刀片切割装置的机械臂。
图3示出了过滤船的甲板下方的运行区域的横截面平面图，示出了配备有安装在筛网提升盒中并位于过滤船的双船体或浮筒24之间的自清洁垃圾筛网3的通道，用于初级过滤过程。一组自清洁细筛网6安装在筛网提升盒中，横跨形成在船体、浮筒24和/或隔板23之间的通道的宽度。
浮选撇除器盒组件16可安装在形成在船体、浮筒24和/或隔板23之间的浮选通道中。浮选撇浮器盒组件16可设计成漂浮在由下列材料构成的一组撇除器浮筒上：ABS/聚氨酯、铝、不锈钢或任何其他耐腐蚀材料。浮选撇除器盒16配备有一组撇除器刀片，由适合其用途的任何材料构成。在一些实施例中，撇除器刀片由不锈钢和/或聚丙烯构成。撇除器刀片水平安装在撇除器驱动装置上，每个撇除器刀片与链的水平向前撇除运动基本上垂直地附接。撇除器驱动装置可由变频撇除器驱动电机提供动力，以优化撇除器刀片的速度。然后撇除器将逆流地撇除漂浮的污染物(例如，微塑料、油、油脂和碎片)并送到倾斜海滩，以便在固体被排放到撇除器海滩-螺旋钻组件17时脱去多余的水。上述固体被运送和排放到一组水平螺旋钻31中，以进一步转移和运送到多个污泥脱水压机用于污泥脱水或油分离/回收系统。
多个水平安装的纳米气泡分配歧管18将充注纳米气泡的水溶液分配到处理区通道(溶气浮选室)，用于漂浮污染物的浮选。纳米气泡分配歧管18可以水平安装并横跨双船体和/或浮筒24的宽度。纳米气泡分配歧管18可以配备有一组鸭嘴型止回阀，由兼容的弹性体(例如丁腈橡胶、EPDM、Viton、纯橡胶等)构成，以防止水回流到纳米气泡分配歧管18。
多个流通带式筛网、带式筛网或鼓式筛网50可安装在浮选通道内的浮选撇除器盒组件16的下游，以设置过滤器大小和设计并捕获和去除在纳米气泡浮选过程中未漂浮和捕获的任何漂浮微塑料。
多个较大的气泡扩散器系统，例如水平安装的微气泡、细气泡和/或粗气泡扩散器22或分配歧管，将分配充注气泡的水溶液或将空气扩散到纳米气泡分配歧管18下游的处理区通道(溶气浮选室)中用于形成粗气泡层，以增加附着到纳米气泡的漂浮污染物的上升速率和浮选。粗气泡分配扩散器或歧管22可以横跨双船体和/或浮筒24的宽度并且还配备有一组鸭嘴型扩散器类型的止回阀，以防止水回流。
多个流通带式或带式过滤器50可以安装在浮选通道内的浮选撇除器盒组件16的下游，设置过滤器大小和设计并过滤和捕获和去除在纳米气泡浮选处理中未漂浮和捕获的漂浮微塑料。
图4图示了在自清洁筛网之后的水平横截面中的过滤船的船头剖面图的示例，示出了位于船体、浮筒24和/或形成用于过滤船的微塑料浮选处理的通道的隔板23之间的浮选撇油器盒组件16。纳米气泡扩散器歧管18显示在溶气浮选撇除器盒组件下方，以分配充注纳米气泡的水溶液以使微塑料颗粒漂浮。带负电的纳米气泡被带正电的微塑料颗粒吸引，以增强浮力和浮选。微塑料和纳米气泡聚集体被其他微塑料污染物吸引，从而凝结或凝聚成更大的凝聚颗粒和团块。增加浓度的较大气泡(例如，微气泡、细气泡和粗气泡)将通过连续粗气泡分配歧管22或扩散器注入下游的液体流中，以加速纳米气泡浮选处理的上升速率。基于船的速度和微塑料浮选处理中装载的悬浮固体，也可以将后阶段中较大气泡的浓度调节到更高的水平，以增加纳米气泡和污染物聚集体的浮力。
图4还示出了该实施例中的处理区W的宽度。宽度W通常是通道分隔件之间的尺寸。
图5A和5B图示了浮选撇除器盒组件16及其部件(包括撇除器刀片26和撇除器驱动装置27)的示例性实施例的示意图。图5A示出了浮选撇除器盒组件16的前视图。图5B示出了示例性浮选撇除器盒组件16的侧视图。撇除器刀片26可运行地联接到一个或多个撇除器盒浮筒25，由此撇除器刀片26定位在液体流表面附近以撇除漂浮在水面上的污染物和/或溶气浮选漂浮物。撇除器刀片26可运行地联接到撇除器驱动装置，由此撇除器驱动装置27被配置成使撇除器刀片26相对于液体流相对运动。通常，撇除器刀片26的相对运动在与液体流相反的方向上。撇除器刀片26被配置为大体延伸跨越通道宽度并且从液体流的表面延伸到撇除深度，由此撇除器刀片26在撇除深度处接合来自液体流的污染物并且在与液体流相反的方向上移动液体流中的漂浮污染物并使其离开液体流。撇除器刀片26还可在液体流的表面上方延伸一小段距离，以撇除可升至液体表面上方的泡沫。撇除器驱动装置27可包括变速马达，其将允许基于装载的固体和船速度调节撇除器速度。在一些实施例中，一组撇除器盒浮筒25将使通道中的浮选撇除器盒16漂浮。撇除器盒浮筒25还可具有微调高度调节的能力，以满足浮选撇除器盒16到达最佳撇除器刀片深度运行的浮力要求和定位在浮选海滩-螺旋钻组件上，确保有效撇除充注纳米气泡的微塑料泡沫和有效排放到螺旋钻。撇除器盒浮筒25可由任何合适的材料构成以增强漂浮撇除器盒组件的浮力。例如但不限于，撇除器盒浮筒25可由不锈钢和/或聚丙烯、玻璃纤维、尼龙等构成。
图6图示了浮选撇除器盒组件提升机构的示例性实施例的示意图，该浮选撇除器盒组件提升机构可用于相对于其在海滩-螺旋钻组件上的位置提供对浮选撇浮器盒16的调整。浮选撇除器盒组件提升机构还将将浮选撇除器盒16提升到水面以上，以允许运行员检查和维修浮选撇浮器盒组件，并在过滤船航行到指定的目标区域进行海洋过滤或返回岸边的过程中允许船以更高的速度运行。浮选撇除器盒组件16提升机构通过机动绞车升高，该机动绞盘使用连接到浮选撇除器盒组件16的缆线。一组四个枢轴摆臂28保持浮选撇除器盒的受控弧形运动，同时还保持浮选撇除器盒组件16的水平面。枢轴摆臂28的上部连接到安装在船体底部的固定轴台轴承29，而摆杆的下部附接到安装在浮选撇除器盒组件16的四侧的第二组轴台轴承30上。电动机驱动的绞盘31通过缆索组件附接到浮选撇除器盒。当浮选撇除器盒组件16被降低到位时，它将停在水面和撇除器海滩-螺旋钻组件17上，以减少绞盘和枢转摆臂上的负载。压力传感器将感测浮选撇除器盒的浮力并在绞盘缆索中提供所需的张力以确保浮选撇除器盒16保持适当纵向定位在撇除器海滩-螺旋钻组件17上。当缆索张力计传感器32感测到绞盘缆索张力减小时，电动绞盘31将停止降低浮选撇除器盒16。缆索张力计传感器32通过铰接的系绳保持在绞盘缆索上的设定位置，以确保缆索张力计传感器32保持其在缆索上的位置，同时具有随着缆索的运动而移动的灵活性。缆索张力计传感器32还连续监测浮选撇除器盒16的绞车缆索张力。每个浮选撇除器盒还将通过光学定位传感器监控其在撇除器海滩-螺旋钻组件17上的正确定位，确保浮选撇除器将撇除的微塑料泡沫排放到浮选污泥螺旋钻中。光学定位传感器还将向压舱物控制系统发送信号，确保定位在撇除器海滩-螺旋钻组件17上的浮选撇浮器盒16由适当的船压舱物维持。
在本发明的示例性实施例中，作为绞盘和缆索机构的替代方案，浮选撇除器盒16也可以利用液压提升机构升高和降低。
图7图示了撇除器海滩-螺旋钻组件17的侧视图示意图，该撇除器海滩-螺旋钻组件设计成横跨通道的宽度并且为初始污染物泡沫脱水提供大的倾斜表面区域。当撇除器刀片在倾斜海滩表面上移动以从微塑料泡沫中排出多余的水时，浮选撇除器盒16的撇除器刀片将在倾斜海滩表面上行进并离开液体流。海滩的倾斜角度可以是适合其目的的任何角度。在一些实施例中，海滩的倾斜角度在相对于水平面大于约10度和小于90度的范围内。在一些实施例中，倾斜角度在相对于水平面15-30度的范围内。撇除器海滩-螺旋钻组件17可以由不锈钢、聚丙烯、玻璃纤维或任何其他耐腐蚀且具有结构完整性的材料构成，以将浮选污泥螺旋钻(未示出)容纳在螺旋钻通道19中并提供波浪抑制。螺旋钻可定位在螺旋钻通道19中，由此当在倾斜海滩上移动时污染物泡沫通过重力落入通道中，并且螺旋钻沿着通道转动，使污染物泡沫沿着并移出螺旋钻通道19。撇除器海滩-螺旋钻组件17的波浪抑制通过波浪抑制边缘或前缘17E和内部弯曲半径实现，该内部弯曲半径被配置成将迎面而来的波浪的力和能量向下驱动到通道内的水体中。波浪抑制结构的前缘17E位于撇除器海滩-螺旋钻组件17的顶部，在该处内部弯曲半径迫使波浪能量在向下方向以抑制波浪。内部弯曲半径可以是任何合适的曲线以提供波浪抑制。在一个示例性实施例中，内部弯曲半径相对于水平面成大约45-90度。
图8图示了在方向D上移动的过滤船的三维图，示出了声学水生生物和鱼类威慑系统1、视觉水生生物和鱼类威慑系统2、自清洁垃圾筛网3、水平运送带5和倾斜运送机10、压实机-挤出机13、以及收集压实和脱水的固体废物的容器。它还示出了船头起重机8和主甲板起重机7，用于将船上的集装箱移动和转移到驳船或转运船上。
图9图示了在溶气浮选处理的示例性实施例中的纳米气泡、较大气泡和污染物的相互作用。带负电的纳米气泡被带正电的污染物吸引，这些污染物会与其他污染物聚集成更大的聚集体，从而导致颗粒尺寸和浮力增强。在扩散的纳米气泡下游扩散的较大气泡将形成具有更快上升速率的大气泡层，这将共同增强和加速纳米气泡和污染物聚集体的浮选。通过较大气泡的上升，增强了聚集体的浮选，这些较大气泡与聚集体碰撞并在聚集体上施加向上的力，使它们上升到表面。如图所示，撇除器(刮刀)刀片从液体表面撇除如泡沫那样的聚集体。
图10图示了纳米气泡的尺寸与微气泡和细气泡的比较。纳米气泡的典型范围在40-200纳米(nm)范围内。该图示出了与九个或十个微气泡和一个细气泡相比，10,000个纳米气泡将驻留在给定区域。肉眼无法物理看到纳米气泡，需要散射绿色激光才能看到水中纳米气泡的存在。纳米气泡作为50微米范围内的微纳米气泡扩散，并且会根据运送到扩散器的气体压力和存在于液体和气体界面的离子而缩小尺寸。这种现象会增加气泡表面上的该界面处的离子浓度，提高气泡内部压力和气泡温度。诸如OH-之类的自由基将在气泡表面形成，从而产生负表面电荷。
图11图示了纳米气泡对水中的颗粒和微塑料的表面电荷吸引力。纳米气泡最初以50微米范围内的微纳米气泡扩散，并基于扩散的气体压力和形成诸如OH-之类的自由基的气泡表面的离子界面而缩小尺寸。这种自由基(如羟基自由基OH-)的积累现象在气泡表面产生负电荷。然后，纳米气泡会被水中带正电的颗粒吸引，并积聚或附着在颗粒表面上。众所周知，大多数微塑料将带有正的表面电荷，因此，已经表明，纳米气泡在这些颗粒表面的附着会增加整体颗粒尺寸并导致与其他颗粒的聚集，从而增加整体质量和颗粒的浮力。
图12A-12D图示了液体处理系统的示例性实施例的特征，以从变化的水流速中去除污染物。如图12A所示，液体的处理区是由流过处理系统的液体主体的宽度W、深度D和长度L限定的区域。如本文所述，宽度W大体是一个或多个通道的宽度，深度D大体是将纳米气泡和较大气泡充注液体主体的最深纳米气泡注入器喷嘴的深度，并且长度L大体是通过去除污染物来处理液体的通道的长度。长度L由最远的撇除器限定，其中撇除器刀片从液体表面撇除污染物(见图1B)。因为撇除器刀片是一个或多个浮选撇除器盒的一部分，长度L是可配置的并且可以通过将浮选撇除器盒移离处理区域的入口更远来增加。如图12B-12D所示，处理区的这种可配置且可变的长度允许液体处理系统适应进入处理系统的宽范围的流速。长度L通常由液体的流动速率以及纳米气泡和污染物聚集体的上升速率限定(见图13)。图12B图示了给定5米的深度、2.5m/sec的流速和上升速率，对处理区长度的大体影响。图12C图示了给定2.5米的深度、5m/sec的流速和给定的上升速率，对处理区长度的大体影响。图12D图示了深度为5米、宽度为20米且长度取决于液体的上升速率和流速的示例处理区。
从概念上讲，因为处理区的长度通常受浮选撇除器盒组件的定位限制，如果浮选撇除器盒组件定位在距处理区起点无限长的位置，则流速可以是无限的。这种适应无限流速的概念性能力还通过增加处理区的宽度允许无限体积流速。通过漂浮在大量液体中的处理系统的实施例，也增强了延长和加宽处理区并适应不同流速的能力。例如，与受地理限制的陆上处理设施相比，配置有处理系统的船在海上延长处理区的能力要大得多。处理系统的改变纳米气泡和污染物聚集体的上升速率的能力进一步增加了系统适应大范围的流速的能力。总之，处理系统的这些特征特别有助于允许系统通过增加处理区的长度和/或增加气泡层的上升速率来处理非常高的流速。
通过改变大气泡层影响纳米气泡和污染物聚集体以上升处理区的液体主体的速率，气泡层的上升速率影响处理区的长度。上升速率通常被配置为与液体的流速和浮选撇除器盒组件相对于处理区开始位置的长度一致。这允许纳米气泡和污染物聚集体在处理区结束位置之前从深度D上升到液体表面，在该处理区结束位置处纳米气泡和污染物聚集体可以被撇除器刀片去除。然而，应理解，处理系统的配置可具有上升速率，其被配置为使纳米气泡和污染物聚集体在最后的浮选撇除器盒组件之前或之后上升。对于那些具有计算出的使纳米气泡和污染物聚集体在最后一个撇除器叶片之后上升的上升速率的配置，应理解，在其他变量相同的情况下，污染物的去除百分比可能低于纳米气泡和污染物聚集体在最后一个撇除器叶片之前或之后上升的情况。
图13A图示了在5米的处理区深度的各种船速度(限定液体流速)下的气泡上升速率和所得处理(浮选)区长度。该图示示出了基于0.25m/sec(米每秒)的标称气泡上升速率的处理区长度。示例性实施例可具有以下与上升速率相关的特性范围：约2-16节或约1-8m/sec的船速度(例如，最佳设计速度为5节)；约0.25-0.40米每秒的上升速率；和约1-10米的纳米气泡扩散深度范围(例如，对于8节的船速度，此为5米)。对于各种速度，纳米气泡聚集污染物的去除效率应该几乎是相同的，只要大气泡层羽流捕获的纳米气泡聚集污染物能够在船处理(浮选)区的长度内在给定的船速度下上升到表面。因此，船速度越快，船处理(浮选)区就需要越长，以捕获浮选层的羽流。船速度越慢，纳米气泡和大气泡的密度就越高。因此，在更快的速度下，将需要更高的纳米气泡和大气泡扩散，以保持浮选层的最佳密度。
所公开的处理系统的特征在通过处理区的任何液体流速下表现出来。仅出于说明目的而非限制，图13A示出了流速(米/秒和节)、相对于5米的深度的大约0.25m/sec(米每秒)的大气泡层上升速率和所得处理(浮选)区长度的示例性关系。在一个示例性实施例中，处理系统可以被配置为处理大于约5.14m3/sec(立方米每秒)的体积流速下的液体。该实施例表示每米宽度的处理区，深度为5米，流速为约1m/sec(约2节)。对于该实施例，上升速率可以是大约0.25m/sec并且所得长度将是至少大约20米(参见线A)。在另一个示例性实施例中，处理系统可以被配置为处理大约12.86m3/sec的体积流速下的液体。该实施例表示每米宽度的处理区，深度为5米，流速为约2.5m/sec(约5节)。对于该实施例，上升速率可以是大约0.25m/sec，并且所得长度将至少是大约51米(参见线C)。在另一个说明性示例实施例中，处理系统可以被配置为处理大约25.72m3/sec的体积流速下的液体。该实施例表示每米宽度的处理区，深度为5米，流速为约5m/sec(约10节)。对于该实施例，上升速率可以是大约0.25m/sec，并且所得长度将至少是大约102米(参见线E)。
图13B示出了流速(米每秒和节)、相对于2.5米的深度的0.25m/sec的大气泡层上升速率和所得处理(浮选)区长度的示例性关系。在一个示例性实施例中，处理系统可以被配置为处理大于约2.57m3/sec的体积流速下的液体。该实施例表示每米宽度的处理区，深度为2.5米，流速为约1m/sec(约2节)。对于该实施例，上升速率可以是大约0.25m/sec并且所得长度将是至少大约10米(参见线A)。在另一个示例性实施例中，处理系统可以被配置为处理6.43m3/sec的体积流速下的液体。该实施例表示每米宽度的处理区，深度为2.5米，流速为约2.57m/sec(约5节)。对于该实施例，上升速率可以是大约0.25m/sec并且长度将是至少大约25米(参见线C)。在另一个说明性示例实施例中，处理系统可以被配置为处理12.86m3/sec的体积流速下的液体。该实施例表示每米宽度的处理区，深度为2.5米，流速为约5m/sec(约10节)。对于该实施例，上升速率可以是大约0.25m/sec并且所得长度将是至少大约51米(参见线E)。
类似于图13A和13B，图14A和14B示出了给定0.4m/sec的气泡上升速率，流速与处理(浮选)区的长度和深度之间的示例性关系。如图所示，流速可以在1m/sec到大于8m/sec的范围内。更大的流速也是可能的。
图15A-15D图示了在各种通道流速、通道深度和0.25m/sec的气泡上升速率下的示例性污染物去除效率。去除百分比反映了与小于25.0mm的污染物进入处理区的水平相比，从离开处理区结束位置的液体流中去除小于约25.0mm的污染物的去除百分比。在一些实施例中，污染物的去除百分比是小于约10.0mm的污染物的去除百分比，在一些实施例中，污染物的去除百分比是尺寸小于约2.0mm的污染物的去除百分比，并且在一些实施例中，污染物的去除百分比是尺寸小于约1.0mm的污染物的去除百分比。在一些实施例中，污染物是微塑料。如图所示，这些配置的去除效率可能因体积流速而变化。图15A示出了流速为2.5m/sec、上升速率为0.25m/sec，并且宽度为20米、深度为5米、长度为50米的处理(浮选)区的每体积流速的去除率图。例如，在高达约150m3/sec的体积流速下可以获得大于90％的去除百分比；在高达约330m3/sec的体积流速下可以获得大于75％的去除百分比；并且在高达约500m3/sec的体积流速下可以获得大于50％的去除百分比。图15B示出了流速为5m/sec、上升速率为0.25m/sec，并且宽度为20米、深度为2.5米、长度为50米的处理(浮选)区的每体积流速的去除率图。例如，在高达约110m3/sec的体积流速下可以获得大于90％的去除百分比；在高达约270m3/sec的体积流速下可以获得大于75％的去除百分比；并且在高达约410m3/sec的体积流速下可以获得大于50％的去除百分比。图15C示出了流速为4m/sec、上升速率为0.25m/sec，并且宽度为20米、深度为2.5米、长度为50米的处理(浮选)区的每体积流速的去除率图。例如，在高达约80m3/sec的体积流速下可以获得大于90％的去除百分比；在高达约220m3/sec的体积流速下可以获得大于75％的去除百分比；并且在高达约360m3/sec的体积流速下可以获得大于50％的去除百分比。图15D示出了流速为8m/sec、上升速率为0.25m/sec，并且宽度为20米、深度为2.5米、长度为50米的处理(浮选)区的每体积流速的去除率图。例如，在高达约110m3/sec的体积流速下可以获得大于90％的去除百分比；在高达约270m3/sec的体积流速下可以获得大于75％的去除百分比；并且在高达约410m3/sec的体积流速下可以获得大于50％的去除百分比。
图16A和16B示出了在各种通道流速、各种通道深度和0.4m/sec的气泡上升速率下的示例性污染物去除效率。图16D示出了流速为4m/sec、上升速率为0.4m/sec，并且宽度为20米、深度为5米、长度为50米的处理(浮选)区的的每体积流速的去除率图。例如，在高达约150m3/sec的体积流速下可以获得大于90％的去除百分比；在高达约330m3/sec的体积流速下可以获得大于75％的去除百分比；并且在高达约500m3/sec的体积流速下可以获得大于50％的去除百分比。图16B示出了流速为8m/sec、上升速率为0.4m/sec，并且宽度为20米、深度为2.5米、长度为50米的处理(浮选)区的每体积流速的去除率图。例如，在高达约190m3/sec的体积流速下可以获得大于90％的去除百分比；并且在高达约380m3/sec的体积流速下可以获得大于75％的去除百分比。
处理区内污染物的去除百分比也可以是任何去除率，这取决于处理系统的配置。通常，去除百分比基于污染物对纳米气泡和更大气泡层的暴露。处理区中上升的污染物越多，可去除的污染物越多。能够上升的污染物量取决于液体的流速、较大气泡层的上升速度以及处理区的长度和深度。因为所有这些可以在不同的实施例中变化，其结果是可配置的处理系统。只要上升速率和处理区的深度和长度与流速适当匹配，处理系统的实施例就可以在任何流速下去除任何范围的污染物。类似地，体积流速可以基于处理区的宽度的变化来配置。结果，在一些实施例中，从液体中去除污染物可以至少去除约30％，在一些实施例中去除至少约50％，在一些实施例中去除至少约70％，并且在一些实施例中去除至少约90％去除。只要上升速率与处理区深度和长度适当匹配，这些去除效率可以超过任何流速。只要处理区的宽度也适当匹配，这些效率也可以超过任何体积流速。
作为一个例子，如图17A所示，处理系统可以被配置为在大于约5m3/sec的体积流速(例如，2节流速和5米处理区深度)下去除任何百分比的污染物，在图中显示为5m3/sec右侧的区域。此外，该处理系统可以被配置为在任何体积流速下去除超过大约50％的污染物，在图中显示为50％以上的区域。处理系统可以被配置为在超过约5m3/sec的体积流速下去除超过约50％的污染物，显示为图的两个区域的重叠区域。
作为另一个示例，如图17B所示，处理系统可以被配置为在大于约15m3/sec的体积流速(例如，6节流速和5米处理区深度)下去除任何百分比的污染物，在图中显示为15m3/sec右侧的区域。此外，该处理系统可以被配置为在任何体积流速下去除超过大约70％的污染物，在图中显示为70％以上的区域。处理系统可以被配置为在超过约15m3/sec的体积流速下去除超过约70％的污染物，显示为图的两个区域的重叠区域。
作为另一个示例，如图17C所示，处理系统可以被配置为在大于约26m3/sec的体积流速(例如，10节流速和5米处理区深度)下去除任何百分比的污染物，在图中显示为26m3/秒右侧的区域。此外，处理系统可以被配置为在任何体积流速下去除超过约90％的污染物，在图中显示为90％以上的区域。处理系统可以被配置为在大于约26m3/sec的体积流速下去除大于约90％的污染物，显示为图的两个区域的重叠区域。
还应理解，上述体积流速基于处理区的每米宽度。通过增加处理通道和处理区的宽度，可以增加体积流速。当处理系统是可以具有非常宽的宽度并且因此处理通道可以非常宽的浮船时，这尤其有用。
还可以理解，上述体积流速可以在处理区的每米宽度和处理区的每米深度中被限定。对于使用5米深度的上述示例，将体积流速除以5米的深度，将限定处理区的每米宽度和每米深度的体积流速。
还可以理解，对于上述深度为5米的实施例，通过增加和减小该深度，上述体积流速可以相应地增加或减小。
除了能够适应变化的体积流速，特别是快速的体积流速的配置之外，处理系统的实施例可以连续运行。这对于配置在浮船上的实施例特别有帮助，该浮船处理浮船漂浮余其上的液体主体。一个特定示例性实施例是具有处理系统的远洋船只，该处理系统被配置为在延长的时间段内从海洋中去除微塑料污染物。
虽然本发明以上述形式以一定程度的特殊性进行了描述，但应理解，前述内容仅被视为对本发明原理的说明。此外，由于本领域技术人员很容易想到许多修改和变化，因此不希望将本发明限制于所示和描述的具体结构和运行，因此，可以采取所有合适的修改和等效物，这些属于由权利要求及其等同物限定的本发明的范围。

Claims (21)

1.一种从液体流中去除污染物的处理系统，其特征在于，所述处理系统包括：
由通道和深度限定的处理区；
所述通道由一个或多个通道引导件限定，所述通道引导件被配置成将所述液体流从所述处理区的入口引导至所述处理区的出口；
所述液体流包括带正电的污染物；
纳米气泡扩散器系统，所述纳米气泡扩散器系统被配置成浸没在所述液体流中至所述深度；
所述深度限定所述处理区的底部；
所述纳米气泡扩散器系统被配置成将带负电的多个纳米气泡扩散到所述液体流中，由此所述纳米气泡附着在所述污染物上作为纳米气泡和污染物聚集体，并且所述纳米气泡和污染物聚集体被推动朝向所述处理区的所述液体流的表面漂浮；和
撇除器盒组件，所述撇除器盒组件被配置成从所述液体流中去除所述纳米气泡和污染物聚集体，由此所述液体流中的污染物的体积在所述处理区的出口处的体积比在所述处理区的入口处的体积小，其中，所述撇除器盒组件包括：
撇除器刀片，所述撇除器刀片联接到撇除器驱动装置，由此所述撇除器驱动器被配置成使所述撇除器刀片相对于所述液体流相对运动；
所述撇除器叶片的所述相对运动在与所述液体流相反的方向上；
所述撇除器刀片被配置成从所述液体流的表面延伸到撇除深度，由此所述撇除器刀片在所述撇除深度处接合来自所述液体流的所述纳米气泡和污染物聚集体，并在与所述液体流相反的方向上移动所述液体流中的污染物；
具有倾斜海滩表面的撇除器海滩组件，由此当所述撇除器刀片在所述倾斜海滩表面上移动时，所述污染物移动到所述倾斜海滩表面上并离开所述液体流，其中，所述撇除器海滩组件包括：
在所述倾斜海滩表面中的螺旋钻通道，由此当所述撇除器刀片在所述倾斜海滩表面上移动时，所述污染物沉积在所述螺旋钻通道中；
定位在所述螺旋钻通道中的螺旋钻，所述螺旋钻被配置成从所述螺旋钻通道中去除所述污染物；和
波浪抑制边缘，所述波浪抑制边缘形成在所述撇除器海滩组件的前缘，以抑制所述处理区中的湍流。
2.如权利要求1所述的处理系统，其特征在于，其中：
所述液体流来自较大液体源；并且
所述通道引导件和所述纳米气泡扩散器系统可运行地联接到漂浮在所述较大液体源中的船。
3.如权利要求1所述的处理系统，其特征在于，其中：
所述液体流来自较大液体源；
通过所述通道的液体流动速率由所述通道通过所述较大液体源的运动限定；并且
所述撇除器盒组件相对于所述纳米气泡扩散器系统的位置由所述纳米气泡的上升速率、通过所述通道的液体流动速率和所述深度限定。
4.如权利要求1所述的处理系统，其特征在于，还包括：
较大气泡扩散器系统，所述较大气泡扩散器系统定位成靠近所述处理区的所述底部，并且相对于所述纳米气泡扩散器系统在所述液体流的下游方向上；并且
所述较大气泡扩散器系统被配置成将多个大气泡扩散在所述液体流中，由此所述多个大气泡产生大气泡的漂浮层，以增加所述纳米气泡和污染物聚集体的上升速率。
5.如权利要求4所述的处理系统，其特征在于，其中所述纳米气泡扩散器系统相对于所述撇除器盒组件的间距基于所述纳米气泡和污染物聚集体的上升速率。
6.如权利要求1所述的处理系统，其特征在于，其中：
所述污染物包括：
尺寸小于25.0毫米的微塑料，和
尺寸大于25.0毫米的其他污染物；并且
所述液体包括水基液体。
7.如权利要求1所述的处理系统，其特征在于，其中：
所述污染物包括尺寸小于2.0毫米的微塑料；并且
所述液体包括水基液体。
8.如权利要求1所述的处理系统，其特征在于，还包括：
所述液体流中的多个大污染物；
一个或多个垃圾筛网，所述一个或多个垃圾筛网定位在所述纳米气泡扩散器系统的上游方向，由此所述一个或多个垃圾筛网从所述液体流中去除一部分所述大污染物；和
一个或多个带式筛网，所述一个或多个带式筛网定位在所述纳米气泡扩散器系统的下游方向，由此所述一个或多个带式筛网进一步从所述液体流中去除所述污染物。
9.如权利要求1所述的处理系统，其特征在于，其中：
对于所述处理区的所述通道的每米宽度和所述处理区的每米深度，所述液体流的体积流速大于1立方米每秒；并且
所述处理区的出口处的所述液体流中的所述污染物的体积比所述处理区的入口处的所述液体流中的所述污染物的体积小至少50％。
10.如权利要求9所述的处理系统，其特征在于，其中所述处理区的所述深度为5米。
11.如权利要求9所述的处理系统，其特征在于，其中所述污染物包括尺寸小于25.0毫米的微塑料。
12.如权利要求1所述的处理系统，其特征在于，其中：
对于所述处理区的所述通道的每米宽度和所述处理区的每米深度，所述液体流的体积流速大于3立方米每秒；
所述污染物包括尺寸小于25.0毫米的微塑料；并且
所述处理区的出口处的所述液体流中的所述污染物的体积比所述处理区的入口处的所述液体流中的所述污染物的体积小至少90％。
13.如权利要求12所述的处理系统，其特征在于，其中所述处理区的所述深度为5米。
14.一种与液体处理系统一起使用以过滤液体流的浮动撇除器盒组件，其特征在于，所述浮动撇除器盒组件包括：
撇除器叶片，所述撇除器叶片可运行地联接到一个或多个撇除器盒浮筒，由此所述撇除器叶片定位在所述液体流的表面附近；
所述撇除器刀片可运行地联接到撇除器驱动装置，由此所述撇除器驱动装置被配置成使所述撇除器刀片相对于所述液体流相对运动；
所述撇除器叶片的所述相对运动在与所述液体流相反的方向上；
所述撇除器刀片被配置成从所述液体流的表面延伸到撇除深度，由此所述撇除器刀片在所述撇除深度处接合来自所述液体流的污染物，并在与所述液体流相反的方向上移动所述液体流中的所述污染物；
具有倾斜海滩表面的撇除器海滩组件，由此当所述撇除器刀片在所述倾斜海滩表面上移动时，所述污染物在与所述液体流相反的方向上移动，移动到所述倾斜海滩表面上并离开所述液体流，其中，所述撇除器海滩组件包括：
在所述倾斜海滩表面中的螺旋钻通道，由此当所述撇除器刀片在所述倾斜海滩表面上移动时，所述污染物沉积在所述螺旋钻通道中；
定位在所述螺旋钻通道中的螺旋钻，所述螺旋钻被配置成从所述螺旋钻通道中去除所述污染物；和
波浪抑制边缘，所述波浪抑制边缘形成在所述撇除器海滩组件的前缘，以抑制所述处理区中的湍流。
15.一种用于从液体流中去除污染物的可配置液体处理系统，其特征在于，所述可配置液体处理系统包括：
由通道宽度、深度和长度限定的处理区；
所述通道宽度由一个或多个通道引导件限定，所述通道引导件被配置成将液体流从所述处理区的入口引导至所述处理区的出口；
纳米气泡扩散器系统，所述纳米气泡扩散器系统被配置成浸没在所述液体流中至所述深度；
所述深度限定所述处理区的底部；
撇除器盒组件，所述撇除器盒组件在距所述处理区的入口的一位置处并限定所述处理区的所述长度；
所述液体流包括带正电的污染物；
所述纳米气泡扩散器系统被配置成将带负电的纳米气泡扩散到所述液体流中，由此所述纳米气泡附着在所述污染物上作为纳米气泡和污染物聚集体，并且所述纳米气泡和污染物聚集体被推动朝向所述处理区的所述液体流的表面漂浮；并且
所述撇除器盒组件被配置成从所述液体流中去除所述纳米气泡和污染物聚集体，由此所述液体流中的污染物的体积在所述处理区的出口处的体积比在所述处理区的入口处的体积小，其中，所述撇除器盒组件包括：
撇除器刀片，所述撇除器刀片联接到撇除器驱动装置，由此所述撇除器驱动器被配置成使所述撇除器刀片相对于所述液体流相对运动；
所述撇除器叶片的所述相对运动在与所述液体流相反的方向上；
所述撇除器刀片被配置成从所述液体流的表面延伸到撇除深度，由此所述撇除器刀片在所述撇除深度处接合来自所述液体流的所述纳米气泡和污染物聚集体，并在与所述液体流相反的方向上移动所述液体流中的污染物；
具有倾斜海滩表面的撇除器海滩组件，由此当所述撇除器刀片在所述倾斜海滩表面上移动时，所述污染物移动到所述倾斜海滩表面上并离开所述液体流，其中，所述撇除器海滩组件包括：
在所述倾斜海滩表面中的螺旋钻通道，由此当所述撇除器刀片在所述倾斜海滩表面上移动时，所述污染物沉积在所述螺旋钻通道中；
定位在所述螺旋钻通道中的螺旋钻，所述螺旋钻被配置成从所述螺旋钻通道中去除所述污染物；和
波浪抑制边缘，所述波浪抑制边缘形成在所述撇除器海滩组件的前缘，以抑制所述处理区中的湍流。
16.如权利要求15所述的可配置液体处理系统，其特征在于，其中所述撇除器盒组件相对于所述纳米气泡扩散器系统的位置由所述纳米气泡的上升速率、通过所述通道的所述液体流的液体流动速率和所述深度限定。
17.如权利要求15所述的可配置液体处理系统，其特征在于，其中对于所述处理区的每米所述通道宽度和所述处理区的每米深度，所述液体流以大于1立方米每秒的体积流速流动。
18.如权利要求15所述的可配置液体处理系统，其特征在于，其中对于所述处理区的每米所述通道宽度和所述处理区的每米深度，所述液体流以大于3立方米每秒的体积流速流动。
19.如权利要求15所述的可配置液体处理系统，其特征在于，其中：
对于所述处理区的每米所述通道宽度和所述处理区的每米深度，所述液体流以大于1立方米每秒的体积流速流动；
所述污染物包括尺寸小于25.0毫米的微塑料；并且
所述液体流中的所述污染物的体积在所述处理区的出口处比在所述处理区的入口处小至少50％。
20.如权利要求15所述的可配置液体处理系统，其特征在于，其中：
对于所述处理区的每米所述通道宽度和所述处理区的每米深度，所述液体流以大于3立方米每秒的体积流速流动；
所述污染物包括尺寸小于25.0毫米的微塑料；并且
所述液体流中的所述污染物的体积在所述处理区的出口处比在所述处理区的入口处小至少90％。
21.一种过滤船，包括形成一个或多个通道的两个或更多个船体，其中被污染物污染的水在所述一个或多个通道中能够被移除，其特征在于，所述过滤船包括：
纳米气泡扩散器系统，所述纳米气泡扩散器系统被配置成将空气的纳米气泡扩散到在所述两个或多个船体之间流动的通道水流中，以将微气泡附着到所述污染物上并产生污染物和纳米气泡聚集体；
所述两个或多个船体限定一个或多个通道；
较大气泡扩散器系统，所述较大气泡扩散器系统被配置成在所述纳米气泡扩散器系统下游的点处分散较大气泡层，以增加所述污染物和纳米气泡聚集体的上升速率；
其中，能够改变和控制分散的污染物和纳米气泡聚集体与较大气泡层的比例，以调节和控制所述污染物和纳米气泡聚集体的上升速率；
位于所述一个或多个通道内的一个或多个浮动撇除器盒组件；
定位在所述纳米气泡扩散器系统下游的一个或多个浮动撇除器盒组件；并且
所述一个或多个浮动撇除器盒组件中的每一个包括：
多个撇除器叶片，所述多个撇除器叶片安装在一根或多根链上，具有旋转动力以撇除水面的污染物，
一个或多个浮筒，所述一个或多个浮筒安装在所述浮动撇除器盒组件的支撑结构上，配置成使所述一个或多个浮动撇除器盒组件漂浮在水面上，
撇除器海滩，所述撇除器海滩接收撇除的污染物并使其脱水；和
波浪抑制边缘，所述波浪抑制边缘形成在所述撇除器海滩的前缘，以抑制即将到来的水的波浪，产生用于气浮的静止处理区。
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