多应用场景的海洋漂浮垃圾回收装置

1.本发明涉及一种垃圾回收装置，尤其涉及一种多应用场景的海洋漂浮垃圾回收装置。


背景技术：

2.近年来，海洋垃圾污染已成为国际广泛讨论的重大环境议题，海洋垃圾的数量和种类逐渐增多，其危害从局部逐步扩展到全球。海洋垃圾是指海洋和海岸环境中具持久性的、人造的或经加工的固体废弃物。海洋垃圾中最典型代表为漂浮在海面的塑料垃圾，大量漂浮垃圾的存在，不但破坏生态、影响水质、海洋景观，威胁航海安全，还对海洋生态系统的健康产生影响，进而对海洋经济产生负面效应。
3.面对海洋漂浮垃圾污染的严峻形势，由于传统的海漂垃圾回收方法(水上垃圾拦截浮体清理、人工小船清理和专业垃圾船清理)耗时耗力，回收效率低，并且只能在小区域内进行垃圾回收，因此研究人员正致力于寻找一种更加环保有效的回收方法解决海洋漂浮垃圾污染问题。到目前为止，已有研究方法主要包括：改进垃圾打捞船的设计；采用固定式新型电驱动垃圾回收装置；结合海洋特性，设计固定式垃圾回收装置，并利用水动力驱动。其中垃圾回收装置由于制备方法简单、可利用性强、回收效率相对传统方式显著提高等优点，引起广泛关注。但是改进的垃圾船只能在聚集大量漂浮垃圾的较小海域应用，并且在垃圾打捞回收中会消耗大量的传统能源，在治理海洋环境的同时，又产生了新的污染。
4.研究人员多是利用单层“回收桶”的形式研究垃圾回收装置，但装置结构相对简单、适用场景较为单一；本研究基于绿色环保的潮汐能、太阳能等，实现对海上漂浮垃圾的无能耗回收，不受区域、天气、能耗等的约束，从而实现对海洋垃圾的有效治理。
5.专利名称为“一种水面垃圾自动回收装置”，授权公告号为cn213114568u的实用新型专利，公开了利用光伏电池板连接锂电池提供电能，带动水泵运行，通过水泵产生的吸力吸引漂浮垃圾向下进入回收装置内部，回收的漂浮垃圾由压缩轮压缩后储存在回收装置内。船体连接的伸缩杆带动垃圾回收装置往返运动，以期通过控制船只定点停靠对水面进行清理。
6.由此可见，现有技术制作回收装置成本高，实行定点划区域回收，适应场景较为单一。回收装置虽容量大，但后期垃圾回收操作较为复杂，并且利用船只定点停靠，一定程度上会有传统能源的消耗，造成不必要污染。


技术实现要素：

7.发明目的：本发明旨在提供一种低能耗、高效率回收的多应用场景的海洋漂浮垃圾回收装置，利用清洁能源对海洋漂浮垃圾进行无能耗回收，不受区域、天气、能耗的限制，且适应场景多样。
8.技术方案：本发明所述的多应用场景的海洋漂浮垃圾回收装置，包括水泵，回收装置和供电单元，回收装置包括顶部开口的桶身和设于桶身内的滤网，回收装置与水泵通过
管道相连，利用水泵工作带动水体向回收装置内部移动，使水面漂浮垃圾自动进入回收装置内，实现垃圾回收，该装置同时适用于岸上和海上垃圾回收。
9.优选地，桶身顶部加装浮盘，浮盘与水平面接触，桶身底部设有配重环，使桶身始终保持浸入水体的状态。
10.优选地，所述滤网可拆卸，并且为双层结构。
11.优选地，所述回收装置侧面设有连接板，连接板与桶身入水高度调节固定装置相连。
12.优选地，所述桶身与水泵入水管连接，入水管采用可调节软管，可调节不锈钢直管连接可调节软管和桶身入水高度调节固定装置。
13.优选地，滤网顶部设有提手，提手固定在桶身内部的挂钩上。
14.优选地，所述供电单元为太阳能板或水轮机。
15.优选地，太阳能板与环保蓄电池连接，环保蓄电池与水泵连接。
16.优选地，岸上工作时，水轮机处加装蓄水池，蓄水池位于水泵出水口下方，回收系统运行过程中，水泵抽取的海水回收到蓄水池内，进一步带动水轮机工作，实现能量的回收；海上工作时，无需安装蓄水池结构，水泵出水口于水轮机上方，通过船身移动带动水轮机发电。
17.本发明所述的垃圾回收装置利用潮汐能、太阳能等绿色可再生能源，为水泵提供能量。在水泵的工作下，使回收系统与周围海水液面形成一个高度差，从而带动水体向回收系统内部运动，最终使海上漂浮垃圾自动进入装置内。利用装置内部的双层细孔结构，一方面将海水过滤排出，另一方面可将漂浮垃圾、微塑料等留在系统内部，形成一个循环系统。回收装置可以固定在任意码头或者岸边，还可以固定在渔船或者游艇上，实现对沿海和海上的垃圾回收。
18.有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：(1)装置的可应用场景多，可固定在码头、岸边，还可固定在渔船、游艇等，也可以在海上进行移动回收，解决了现有装置回收区域小的问题，回收效率大幅度提高；(2)回收效率高，该装置的动力部分通过潮汐能与太阳能协同，两种能量的生产周期在一定程度上相互补充，回收效率受天气的影响程度小；(3)回收装置利用绿色环保的潮汐能、太阳能等可再生能源，无需额外电量的消耗，节约能耗；(4)通过双重滤网设计，既可回收常规海洋漂浮垃圾，亦可回收较大尺寸的微塑料(0.15mm-5mm)；(5)通过使用可拆卸的滤网结构，后期垃圾回收处理更加方便，并且节省了人力和额外的清洁费用。
附图说明
19.图1为本发明的装置结构图；
20.图2为本发明所述装置的岸上全流程结构示意图；
21.图3为本发明所述装置的海上全流程结构示意图；
22.图4为本发明所述装置的局部放大图；
23.图5为本发明回收装置内部结构图；
24.图6为本发明装置的工作原理图；
25.图7为本发明装置实物图。
具体实施方式
26.下面结合具体实例对本发明的技术方案作进一步说明。
27.如图1-5所示，本发明提出了一种多应用场景的海洋漂浮垃圾回收装置，包括滤网1、太阳能板2、环保蓄电池3、水泵4、水轮机5、回收装置6、连接板7、桶身入水高度调节固定装置8、可调节不锈钢直管9、可调节软管10、桶身11、提手12、浮盘13、环形弹力环14、0.1mm级二次滤网15、配重环16、挡板17、挂钩18和2mm级一层滤网19。
28.在回收系统中，太阳能板2与环保蓄电池3连接，且环保蓄电池3与水泵4连接，水轮机5与太阳能板2可分别为水泵4提供电能；水泵4上设有出水管与入水管；入水管设置于回收装置6底部，通过水泵4工作使回收装置6与海平面形成液面差，带动水体向回收装置6内部移动，使漂浮垃圾自动进入回收装置6内部；回收装置6主体设有连接板7；连接板7右侧连接桶身入水高度调节固定装置8，左侧连接桶身11；桶身11下方与水泵4的入水管连接，入水管采用可调节软管10；可调节不锈钢直管9连接可调节软管10和桶身入水高度调节固定装置8；桶身11顶部两侧加装浮盘13，与水平面接触；桶身11底部两侧包含配重环16，使桶身11保持浸入水中的状态；桶身11内部装有可拆卸的滤网1；内部滤网结构包括0.1mm级二层滤网15，其外部包裹2mm级一层滤网19，利用双层滤网结构过滤排出海水，并将漂浮垃圾、微塑料等留在系统内部，形成完整的循环系统。滤网1顶部包含提手12；提手12固定在桶身11顶端内部的挂钩18上，固定滤网1。可拆卸滤网结构使垃圾处理方式更简便。
29.岸上工作时，水泵4右侧安装水轮机5，水轮机5处加装蓄水池，蓄水池位于水泵4出水口下方。回收系统运行过程中，水泵4抽取的海水，可回收到蓄水池内，进一步带动水轮机工作，实现能量的回收；海上工作时，水泵4右侧安装水轮机5，水泵4出水口于水轮机5上方，无需安装蓄水池结构，主要通过船身移动带动水轮机发电。
30.图2所述回收装置的岸上全流程工作过程为：太阳能板2利用光能转化为电能，与环保蓄电池3连接，可将能量储存；储存的能量带动水泵4运行，水泵4入水口处于回收装置6下方，其抽取海水使回收装置液面与海平面形成液面差，使得海水带动漂浮垃圾自动进入回收装置6内部，海上漂浮垃圾由于双层滤网结构被留在回收装置6内部，而海水经过双层滤网孔隙抽出回收装置，进入可调节软管10，进一步经出水口流入水轮机5所在的蓄水池内，水流带动水轮机5运行，水轮机5同样与环保蓄电池3连接，实现了能量的回收利用。
31.图3所述回收装置的海上全流程工作过程为：船只在海上运行时，水流带动水轮机5发电，水轮机5与环保蓄电池3连接，将能量储存并带动水泵4运行；同时，太阳能板2产生能量储存于环保蓄电池3中。水泵4运行，使回收装置6与海平面形成液面差，带动水体向回收装置6内部运动，最终使海上漂浮垃圾自动进入装置内。进入装置内的海水通过水泵出水口流出，出水口位于水轮机5上方，流出的海水可进一步带动水轮机5发电。
32.如图6所示，装置利用潮汐能、太阳能等绿色可再生能源，为水泵提供能量。如图箭头方向代表水流方向。在水泵的工作下，水流向水泵入水口方向流动，使回收装置与周围海水液面形成一个高度差。与此同时，挡板受压下降，从而维持此时的高度差，使海水带动漂浮垃圾向回收装置内部运动，从而实现对海上漂浮垃圾回收。
33.图7所示为本发明装置实物图，由太阳能板与蓄电池组成的太阳能发电装置21、桶身调节固定装置20、模拟水轮机发电装置22以及垃圾回收装置23组成。太阳能发电装置21发电带动水泵工作，水泵入水口连接垃圾回收装置23，由于水泵工作使垃圾回收装置23与
水面形成液面差，从而使水流带动漂浮垃圾进入垃圾回收装置23内部。垃圾回收装置23由桶身调节固定装置20进行高度的调节与固定，从而适应于不同的海域。水泵出水口位于模拟水轮机发电装置22上方，水泵抽取的水带动水轮机发电，实现一定的能量回收。
34.本发明的装置利用绿色再生能源，不需要额外电量的消耗，环保高效、成本较低，在解决海洋环境污染问题上可发挥较好的作用。

技术特征：
1.一种多应用场景的海洋漂浮垃圾回收装置，其特征在于，包括水泵(4)，回收装置(6)和供电单元，回收装置(6)包括顶部开口的桶身(11)和设于桶身(11)内的滤网(1)，回收装置(6)与水泵(4)通过管道相连，利用水泵(4)工作带动水体向回收装置(6)内部移动，使水面漂浮垃圾自动进入回收装置(6)内，实现垃圾回收，该装置同时适用于岸上和海上垃圾回收。2.根据权利要求1所述的多应用场景的海洋漂浮垃圾回收装置，其特征在于，桶身(11)顶部加装浮盘(13)，浮盘(13)与水平面接触，桶身(11)底部设有配重环(16)，使桶身(11)始终保持浸入水体的状态。3.根据权利要求1所述的多应用场景的海洋漂浮垃圾回收装置，其特征在于，所述滤网(1)可拆卸。4.根据权利要求1所述的多应用场景的海洋漂浮垃圾回收装置，其特征在于，所述滤网(1)为双层结构。5.根据权利要求1所述的多应用场景的海洋漂浮垃圾回收装置，其特征在于，所述回收装置(6)侧面设有连接板(7)，连接板(7)与桶身入水高度调节固定装置(8)相连。6.根据权利要求5所述的多应用场景的海洋漂浮垃圾回收装置，其特征在于，所述桶身(11)与水泵(4)入水管连接，入水管采用可调节软管(10)，可调节不锈钢直管(9)连接可调节软管(10)和桶身入水高度调节固定装置(8)。7.根据权利要求1所述的多应用场景的海洋漂浮垃圾回收装置，其特征在于，滤网(1)顶部设有提手(12)，提手(12)固定在桶身(11)内部的挂钩(18)上。8.根据权利要求1所述的多应用场景的海洋漂浮垃圾回收装置，其特征在于，所述供电单元为太阳能板(2)或水轮机(5)。9.根据权利要求8所述的多应用场景的海洋漂浮垃圾回收装置，其特征在于，太阳能板(2)与环保蓄电池(3)连接，环保蓄电池(3)与水泵(4)连接。10.根据权利要求8所述的多应用场景的海洋漂浮垃圾回收装置，其特征在于，岸上工作时，水轮机(5)处加装蓄水池，蓄水池位于水泵(4)出水口下方，回收系统运行过程中，水泵(4)抽取的海水回收到蓄水池内，进一步带动水轮机工作，实现能量的回收；海上工作时，无需安装蓄水池结构，水泵(4)出水口于水轮机(5)上方，通过船身移动带动水轮机(5)发电。

技术总结
本发明公开了一种多应用场景的海洋漂浮垃圾回收装置，包括水泵，回收装置和供电单元，回收装置包括顶部开口的桶身和设于桶身内的滤网，回收装置与水泵通过管道相连，利用水泵工作带动水体向回收装置内部移动，使水面漂浮垃圾自动进入回收装置内，实现垃圾回收。此外，选用双层滤网结构，既可回收常规海洋漂浮垃圾，亦可回收较大尺寸的微塑料(0.15mm-5mm)。该装置同时适用于岸上和海上垃圾回收。该装置利用清洁能源对海洋漂浮垃圾进行无能耗回收，不受区域、天气、能耗的限制，且适应场景多样。且适应场景多样。且适应场景多样。


技术研发人员：夏明 苏朋月 周华兰 陆绘丞 陈海雨 郭桓艺 刘莎 杨钦霖 张兰君 赵兰明 张洪铭
受保护的技术使用者：江苏海洋大学
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/8/16