CN220075240U - 一种多沙河流沉积物中微塑料的分离装置 - Google Patents

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李波
韩谞
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刘心愿
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Abstract

本实用新型公开了一种多沙河流沉积物中微塑料的分离装置,包括底座和曝气组件,曝气组件包括穿孔曝气干管、气泵、曝气支管,所述底座上安装有浮选液存放桶、浮选与消解组合仓、过滤组件、第一废液桶和第二废液桶,所述浮选与消解组合仓为整体结构,所述浮选与消解组合仓与过滤组件连通,所述浮选液存放桶与浮选与消解组合仓之间固定安装有浮选液输送管,所述浮选液输送管上固定安装有第一水泵伸入浮选与消解组合仓内部之后连接浮选液输送管出口端。本实用新型采用曝气孔释放微小气泡的方法对沉积物、浮选液和消解液进行搅拌,对于沙质沉积物而言,这种方法与传统使用螺旋桨搅拌相比,能搅拌得更加充分,微塑料与沉积物能迅速分离。

Description

一种多沙河流沉积物中微塑料的分离装置
技术领域
本实用新型涉及微塑料设备技术领域,具体为一种多沙河流沉积物中微塑料的分离装置。
背景技术
微塑料因其在水环境中的普遍性和持久性以及对生态系统健康的潜在风险而引起公众的关注。微塑料是指粒径小于5mm的塑料颗粒、碎片以及纺织纤维等,包括初生微塑料和次生微塑料,其体积小,易被水生生物摄食,而且可以沿着食物链传递。微塑料的比表面积大,能够吸附环境中的有毒物质如持久性有机污染物和重金属。由于物理和生物作用导致自身密度改变,微塑料可下沉至河底沉积物中,成为河流的内源污染物。河流中的微塑料也认为是海洋微塑料污染的重要来源之一。
实用新型内容
本实用新型用于解决背景技术的问题。
为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:一种多沙河流沉积物中微塑料的分离装置,包括底座和曝气组件,曝气组件包括穿孔曝气干管、气泵、曝气支管,所述底座上安装有浮选液存放桶、浮选与消解组合仓、过滤组件、第一废液桶和第二废液桶,所述浮选与消解组合仓为整体结构,所述浮选与消解组合仓与过滤组件连通,所述浮选液存放桶与浮选与消解组合仓之间固定安装有浮选液输送管,所述浮选液输送管上固定安装有第一水泵,第一水泵的出口伸入浮选与消解组合仓内部之后连接浮选液输送管出口端,所述浮选液输送管的一端延伸到浮选液存放桶的内部,所述浮选与消解组合仓的下端连接第一控制阀,第一控制阀位于所述第一废液桶的上端;所述过滤组件与所述第二废液桶连接;所述浮选与消解组合仓和过滤组件之间固定安装有三角溢流堰,浮选液输送管出口端位置高于三角溢流堰。
优选的,所述浮选与消解组合仓内自上而下依次安装有可拆卸的筛网和穿孔曝气干管,所述筛网位于浮选与消解组合仓下端,所述穿孔曝气干管位于浮选与消解组合仓的底部。
优选的,所述过滤组件内自上而下依次安装有可拆卸的第一滤膜、第二滤膜和第三滤膜,所述第二滤膜的孔径小于第一滤膜的孔径且大于第三滤膜的孔径,所述过滤组件底部安装有抽滤吸管一端,第二废液桶与第二水泵通过抽滤吸管连接,所述过滤组件底部且位于抽滤吸管的上端固定安装有第二控制阀。
优选的,所述筛网为矩形,浮选与消解组合仓的侧面开设有一个放置槽,所述筛网外侧分别固定接有边框,所述边框的边缘高于筛网与放置槽滑动连接,所述边框外部设有密封圈,所述边框固定安装有把手。
优选的,所述过滤组件包括过滤桶,所述过滤桶为圆形,分为三层,层与层之间通过螺纹固定连接,每层中间固定接有铁丝网格,第二层放置第二滤膜,第三层放置第三滤膜,每层边框的上边缘均高于各层所放置的滤膜,使微塑料位于边框的上边缘内部。扭开螺纹,三层分开,即可收集滤膜上的微塑料颗粒。
优选的,所述穿孔曝气干管上设有三十八根曝气支管,每根曝气支管上开设有曝气孔四个,曝气支管上的曝气孔覆盖整个浮选与消解组合仓底部。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果如下:
1.本实用新型采用曝气孔释放微小气泡的方法对沉积物、浮选液和消解液进行搅拌,对于沙质沉积物而言,这种方法与传统使用螺旋桨搅拌相比,能搅拌得更加充分,微塑料与沉积物能迅速分离;
2.本实用新型的装置和方法中,通过在过滤组件前设有消解组件,可以将悬浮层中的有机物质提前消解去除,使得微塑料表面不存在有机物质,提高所分离微塑料的纯净度,从而保障实验的准确性;
3.通过持续导入浮选液,使得悬浮层缓慢上升,最后通过三角溢流堰稳定流入过滤组件,避免了通过管道运输悬浮层时微塑料黏附在管壁上的情况。
附图说明
图1为本实用新型一种多沙河流沉积物中微塑料的分离装置的主视图;
图2为本实用新型一种多沙河流沉积物中微塑料的分离装置的俯视图;
图3为本实用新型筛网单元3的结构示意图;
图4为本实用新型三角溢流堰单元的结构示意图;
图5为本实用新型过滤单元的结构示意图;
图6为本实用新型曝气单元的结构图;
图7为本实用新型一种多沙河流沉积物中微塑料的分离装置的俯视图。
图中,1、第一水泵;2、浮选液存放桶;3、浮选与消解组合仓;4、筛网;5、穿孔曝气干管;6、三角溢流堰;7、气泵;8、过滤组件;9、第一滤膜;10、第二滤膜;11、第三滤膜;12、底座;13、第一废液桶;14、第二废液桶;15、第二水泵;16、抽滤吸管;17、第一控制阀;18、浮选液输送管;19、第二控制阀;20、浮选液输送管出口端;21、曝气支管;22、曝气孔;23、过滤桶;231螺纹;放置槽311;411密封圈;412把手;413边框。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的本实用新型附图,对本实用新型实施例中的本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,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,都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-7,本实用新型提供一种技术方案:一种多沙河流沉积物中微塑料的分离装置,通过持续输送浮选液进入浮选与消解组合仓3,使得非沉淀层匀速上升,最终经过三角溢流堰6均匀溢出,避免了沉淀物质通过三角溢流堰流出6,保持非沉淀层的纯净度,由于非沉淀层通过三角溢流堰6溢出,使得非沉淀层的进入过过滤桶23时分散的更加均匀,避免了非沉淀层进入过滤桶23时冲击同一位置,由于长时间冲击对过滤桶23造成损坏,同时非沉淀层分散进入过滤桶23,避免微塑料沉积在同一位置,造成堵塞,影响过滤桶23的过滤效果,有效提高过滤效率。
进一步优化方案,浮选与消解组合仓3为透明玻璃桶,穿孔曝气干管5和曝气支管21材质为不锈钢,曝气支管21上开有曝气孔22;浮选与消解组合仓3底部固定安装有穿孔曝气干管5和曝气支管21,曝气支管21与穿孔曝气干管5连通,穿孔曝气干管5与气泵7相连。使用时,将沉积物样品放入浮选与消解组合仓3中,加入消解液,接着启动气泵7,曝气支管21释放气泡,将沉积物样品和消解液搅拌均匀,加速有机物的消解,有机物充分消解后(根据具体实验要求确定所需消解时间),关闭气泵7,打开第一控制阀17消解液排入第一废液桶13,待消解液排尽后,关闭第一控制阀17,打开第一水泵1,将浮选液存桶2内的浮选液输送到浮选与消解组合仓3内,当浮选液淹没沉积物样品后,关闭第一水泵1,启动气泵7,曝气支管21释放气泡,将沉积物样品和浮选液搅拌均匀,加速非沉淀层和下层的沉淀层的分离,关闭气泵7,然后静置直至浮选与消解组合仓3的物料分为非沉淀层和下层沉淀层,非沉淀层内含有微塑料。
开启气泵7后,空气通过曝气支管21上的小孔22分割成微小的气泡,释放到浮选和消解组合仓3的混合液中,加快沉积物样品中的有机物的消解,将沉积物样品与微塑料分离开,利用气泡将微塑料颗粒带着向上浮动,加速非沉淀层与沉淀层分离。
进一步的优化方案,曝气组件包括穿孔曝气干管5和曝气支管21。曝气支管21上的曝气孔22能尽可能的覆盖整个浮选与消解仓3底部,使得曝气搅拌时有机物消解的更加充分,微塑料与沉积物分离的更加彻底。
非沉淀层经过第一滤膜9、第二滤膜10和第三滤膜11过滤,将不同粒径的微塑料附着在第一滤膜9、第二滤膜10和第三滤膜11过滤上,非沉淀层经过滤后留下浮选液,浮选液流入过滤桶23底部,开启第二排液管24上的第二控制阀19,使得浮选液排入第二废液桶14内。
进一步的优化方案,非沉淀层通过三角溢流堰6溢出,过滤桶23底部的第二水泵15、抽滤吸管16可以加快过滤,提高过滤效果。
进一步优化方案,第二滤膜10的孔径大于第三滤膜11小于第一滤膜9,第一滤膜9为20-80目滤膜,优选为50目,第二滤膜10为100-200目滤膜,优选为150目,第三滤膜11为300-500目滤膜,优选为350目。
进一步优化方案,筛网4为矩形,浮选与消解组合仓3侧面开设有一个放置槽311,筛网4外侧分别固定接有边框413,边框413边缘高于筛网4,使沉积物位于边框413内部,往外拉边框413时不会被放置槽311顶部刮落,边框413与放置槽311滑动连接,边框413外部包覆有密封圈411,保证边框413与放置槽311之间不会有缝隙,防止泄漏,边框413固定安装有把手412,方便推拉边框413,拉出边框413即可清理沉积物,清洗筛网4。
进一步优化方案,过滤桶23为圆形,分为三层,层与层之间通过螺纹231扭动连接保证层与层之间不会有缝隙,防止泄漏,每层中间固定接有铁丝网格,用于放置滤膜;第一层放置第一滤膜9,第一层上端无设有螺纹231,第二层放置第二滤膜10,第三层放置第三滤膜11,每层边框边缘均高于各层所放置的滤膜,使微塑料位于边框内部。扭开螺纹231,三层分开,即可收集滤膜上的微塑料颗粒。
一种多沙河流沉积物中微塑料的分离方法,具体步骤如下:
步骤一:采样
采集多沙河流底部的沉积物;
步骤二:预处理
将沉积物风干,除去沉积物中大颗粒等相关杂质,如石子等,颗粒使用,可使用5-8目尼龙筛网进行筛选,得到待处理的沉积物样品;
步骤三:消解
将沉积物样品放入浮选与消解组合仓3,加入消解液,接着启动气泵7、穿孔曝气干管5和曝气支管21将沉积物样品和消解液搅拌均匀,搅拌40-50min,然后关闭气泵7,沉积物经消解后余留下消解液,打开第一控制阀17,将消解液排入第一废液桶13内。
步骤四:浮选
打开第一水泵1,将浮选液存放桶2内一定量的浮选液输送至浮选与消解组合仓3内,当浮选液浸没沉积物一定深度后,关闭第一水泵1,启动气泵7、穿孔曝气干管5和曝气支管21将沉积物样品和浮选液搅拌均匀,搅拌12-20min,然后静置直至浮选与消解组合仓3中的物料分为上层的非沉淀层和下层的沉淀层,非沉淀层含有微塑料;
步骤五:过滤
打开第一水泵1,将浮选液存放桶2内的浮选液持续稳定输送至浮选与消解组合仓3内,随着浮选液的不断输入,非沉淀层的液面开始上升,最后通过浮选与消解组合仓3右壁上的开口流入过滤组件8,经过三角溢流堰6溢流入过滤桶23内,非沉淀层经第一滤膜9、第二滤膜10和第三滤膜11过滤,将不同粒径的微塑料附着在第一滤膜9、第二滤膜10和第三滤膜11上,非沉淀层经过滤后余留下浮选液,浮选液流入过滤桶23底部,将浮选液排入第二废液桶14内。
在过滤过程中,非沉淀层通过三角溢流堰6溢流入过滤桶23内,可以避免第一滤膜9、第二滤膜10和第三滤膜11的堵塞,开启第二水泵15可以加快过滤速度。
步骤六:收集
将第一滤膜9、第二滤膜10和第三滤膜11上不同粒径的微塑料分类收集。
步骤七:清洗
打开第一控制阀17,将浮选与消解组合仓3内剩余的浮选液排入第一废液桶13内,拉出筛网4,将处理后的沉积物倾倒,然后清洗筛网4。
进一步优化方案,浮选液为NaCl溶液、ZnCl2溶液,消解液为H2O2、KOH和HNO3,步骤三中的消解液可以选择其中一种使用,也可以多种消解液交替使用。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种多沙河流沉积物中微塑料的分离装置,包括底座(12)和曝气组件,其特征在于,曝气组件包括穿孔曝气干管(5)、气泵(7)、曝气支管(21),所述底座(12)上安装有浮选液存放桶(2)、浮选与消解组合仓(3)、过滤组件(8)、第一废液桶(13)和第二废液桶(14),所述浮选与消解组合仓(3)与过滤组件(8)连通,所述浮选液存放桶(2)与浮选与消解组合仓(3)之间固定安装有浮选液输送管(18),所述浮选液输送管(18)上固定安装有第一水泵(1),第一水泵(1)的出口伸入浮选与消解组合仓(3)内部之后连接浮选液输送管出口端(20),所述浮选液输送管(18)的一端延伸到浮选液存放桶(2)的内部,所述浮选与消解组合仓(3)的下端连接第一控制阀(17),第一控制阀(17)位于所述第一废液桶(13)的上端;所述过滤组件(8)与所述第二废液桶(14)连接;所述浮选与消解组合仓(3)和过滤组件(8)之间固定安装有三角溢流堰(6),浮选液输送管出口端(20)位置高于三角溢流堰(6),孔曝气干管(5)与气泵(7)连通。
2.根据权利要求1所述的一种多沙河流沉积物中微塑料的分离装置,其特征在于,所述浮选与消解组合仓(3)内自上而下依次安装有可拆卸的筛网(4)和穿孔曝气干管(5)。
3.根据权利要求1所述的一种多沙河流沉积物中微塑料的分离装置,其特征在于,所述过滤组件(8)内自上而下依次安装有可拆卸的第一滤膜(9)、第二滤膜(10)和第三滤膜(11);所述过滤组件(8)包括过滤桶(23),过滤桶(23)为圆形,分为三层,层与层之间通过螺纹(231)固定连接,每层中间固定接有铁丝网格,第二层放置第二滤膜(10),第三层放置第三滤膜(11),每层边框的上边缘均高于各层所放置的滤膜,使微塑料位于边框的上边缘内部;所述第二滤膜(10)的孔径小于第一滤膜(9)的孔径且大于第三滤膜(11)的孔径,所述过滤组件(8)底部安装有抽滤吸管(16)一端,第二废液桶(14)与第二水泵(15)通过抽滤吸管(16)连接,所述过滤组件(8)底部且位于抽滤吸管(16)的上端固定安装有第二控制阀(19)。
4.根据权利要求2所述的一种多沙河流沉积物中微塑料的分离装置,其特征在于,所述筛网(4)为矩形,浮选与消解组合仓(3)的侧面开设有一个放置槽(311),所述筛网(4)外侧分别固定接有边框(413),所述边框(413)的边缘高于筛网(4)与放置槽(311)滑动连接,所述边框(413)外部设有密封圈(411),所述边框(413)固定安装有把手(412)。
5.根据权利要求2所述的一种多沙河流沉积物中微塑料的分离装置,其特征在于,所述穿孔曝气干管(5)上设有三十八根曝气支管(21),每根曝气支管(21)上开设有曝气孔(22)四个,曝气支管(21)上的曝气孔(22)覆盖整个浮选与消解组合仓(3)底部。
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