一种波浪能驱动的海上漂浮式垃圾回收装置的制作方法

本发明涉及海洋环境清洁技术领域，尤其涉及一种波浪能驱动的海上漂浮式垃圾回收装置。

背景技术：

美国佐治亚大学研究组在2015年发行的美国《科学》杂志上发表的统计结果显示，全球每年流入海洋的塑料垃圾达480万至1270万吨。其中中国是全球垃圾流出量最多的国家（132万至353万吨）。根据我国国家海洋局发布的《2015年中国海洋环境状况公报》，我国海域海面漂浮垃圾主要为聚苯乙烯泡沫塑料碎片、塑料袋和塑料瓶等。聚苯乙烯泡沫塑料类垃圾数量最多，占46%，其次为塑料类和木制品类，分别占31%和16%。随着全球沿海地区经济的快速发展和人口的增长，海漂垃圾已成危害海洋环境的主要污染物之一，而内港作为沿岸人口聚集地，船舶活动频繁，海漂垃圾和船舶溢油污染尤为严重。

海漂垃圾对自然界生物、人类及海洋环境的危害是多方面的，大量的海漂垃圾不仅造成严重的海洋污染问题，破坏海岸、沙滩景观、妨碍船只正常航行，影响食品安全也给海洋生物造成严重的伤害。海洋生物经常被较大的海漂垃圾缠绕或是撞伤，较小的碎片则常被误食从而引起海洋生物的各种疾病甚至死亡。此外，海漂垃圾上附着的各种细菌、藻类、被囊类、水螅虫和藤壶等作为入侵物种和其上的有毒物质将被带到世界各地。目前，海漂垃圾对海洋生物的伤害已达到惊人的程度：每年至少有100万只海鸟、不计其数的海洋哺乳动物因其丧生。更糟的是，这些漂浮垃圾直接危及像夏威夷僧海豹、赤蠵龟等多种濒临灭绝的海洋生物。为此在减少排放的同时如何采用合适的方法回收海洋漂浮垃圾已成为摆在人们面前的重大课题。

目前，应用最为广泛的传统海漂垃圾清理方式有：人工小船清理和专业垃圾船清理。由于海上漂浮垃圾分布分散，依靠传统的人工小船清理极为耗时耗力，而专业垃圾船目前只适用于某一较小海域聚集大量海漂垃圾的情况且清理同时消耗了大量的传统能源，造成新的污染。此外，传统清理方式还存在清理费用很高、效率低下等诸多问题。同时，在近岸和内港开阔水域目前无完善的漂浮垃圾及海面油污回收处理的解决方案。因此，开发一种无能耗且可同时对海漂垃圾和水面油污进行回收的装置很有必要，具有重大生产实践与现实意义。

技术实现要素：

为了弥补现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种波浪能驱动的海上漂浮式垃圾回收装置，该装置高效清洁无污染，可应用于内港和近海，且可同时完成对漂浮式垃圾和海面油污的回收处理。

为解决上述技术问题，本发明包括浮式水上垃圾桶以及与浮式水上垃圾桶相连接的两个浮式栅栏，所述浮式水上垃圾桶通过设置在其底部的抽水管与波浪能水泵相连，所述波浪能水泵设置在波浪能捕获装置上并通过出水管与油污分离池相连。

进一步的，所述两个浮式栅栏之间的夹角为90~165^o，两个浮式栅栏呈“V”型，所述浮式水上垃圾桶顶部开设有凹口。

进一步的，所述两个浮式栅栏分别设置在凹口的两侧边缘。

进一步的，所述波浪能水泵内部设有空腔，该空腔由压水板和竖直挡水板分隔为左腔室和右腔室，所述压水板与旋转轴固定连接，所述竖直挡水板与波浪能水泵壳体固定连接；所述波浪能水泵的左腔室设有左侧进水单向阀和左侧出水单向阀，所述波浪能水泵的右腔室设有右侧进水单向阀和右侧出水单向阀；分别与左侧进水单向阀和右侧进水单向阀相连的水管均接入浮式水上垃圾桶底部抽水管，分别与左侧出水单向阀和右侧出水单向阀相连的水管均接入出水管。

进一步的，所述波浪能捕获装置包括支撑杆以及与支撑杆滑动连接的滑杆，所述滑杆的一端与旋转轴转动连接，另一端与浮体相连，所述旋转轴固定连接有摇摆板。

进一步的，所述波浪能捕获装置包括一对对称设置的支撑杆以及与支撑杆滑动连接的一对滑杆，所述滑杆（3）呈直角“7”字形；所述摇摆板与旋转轴固定连接，波浪能水泵有两个且对称设置在摇摆板两侧。

进一步的，所述支撑杆开设有通槽，所述滑杆配合设置在通槽内并相对通槽上下滑动。

进一步的，所述摇摆板底部固定连接有重物块。

进一步的，所述浮式水上垃圾桶内设有可更换透水垃圾收集袋。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述浮式水上垃圾桶通过设置在其底部的抽水管与波浪能水泵相连，依靠港内过往船舶之船行波或外海波浪从而将海漂垃圾和内港表面油污聚集到浮式栅栏中心处回收，无需消耗传统能源即可实现海漂垃圾和内港表面油污的主动吸收；且浮式水上垃圾桶底部通过抽水管与波浪能水泵吸水口连接，使得浮式水上垃圾桶顶部水面形成旋涡，易于将浮式水上垃圾桶附近的漂浮垃圾和液面油污吸入垃圾桶中；

2. 本发明所述支撑杆开设有通槽，所述滑杆配合设置在通槽内并相对通槽上下滑动，使得波浪能捕获装置可随潮位变化自动升降。因而本发明可适用于受潮位影响较大、潮差较大的近海和内港水域；

3.本发明所述浮式水上垃圾桶通采用呈“V”型两个浮式栅栏拦截海漂垃圾，在近海波浪或内港船行波的作用下，漂浮垃圾主动向栅栏靠拢，并向“V”型浮式栅栏的中心汇集；

4. 本发明所述浮式水上垃圾桶顶部开设有凹口，一对浮式栅栏分别设置在凹口的两侧边缘，并使凹口的开口深度略低于液面，使得漂浮垃圾和溢油更容易进入浮式水上垃圾桶中。

5. 本发明所述浮式水上垃圾桶内部布置有可更换透水垃圾收集袋，可通过更换垃圾袋起到清理垃圾的作用。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明波浪能捕获装置侧视结构示意图；

图3为本发明波浪能水泵结构示意图；

其中，1是浮式栅栏；2是凹口；3是滑杆；4是支撑杆；5是波浪能水泵；6是旋转轴；7是压水板；8是出水管；9是油污分离池；10是浮式水上垃圾桶；11是可更换透水垃圾收集袋；12是抽水管；13是浮体；14是重物块；15是摇摆板；16是竖直挡水板；17是通槽；18是波浪能水泵壳体；19是左腔室；20是左侧出水单向阀；21是左侧进水单向阀；22是右腔室；23是右侧出水单向阀；24是右侧进水单向阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

如图1所示，本发明所提供的一种波浪能驱动的海上漂浮式垃圾回收装置，包括浮式水上垃圾桶10、油污分离池9和设置在波浪能捕获装置上的波浪能水泵5。其中浮式水上垃圾桶10设置在呈“V”型的两个浮式栅栏1的中心点，在浮式水上垃圾桶10的顶部开设有凹口2，凹口2的开口深度略低于液面，两个浮式栅栏1分别设置在凹口2的两侧边缘，使得两个浮式栅栏1之间的夹角为90~165^o。呈“V”型的两个浮式栅栏1拦截海漂垃圾，在近海波浪或内港船行波的作用下，漂浮垃圾主动向浮式栅栏1靠拢，并向两个浮式栅栏1的中心汇集，两个浮式栅栏1对海漂垃圾起到良好的拦截作用。浮式水上垃圾桶10底部与侧壁焊接或者一体成型，浮式水上垃圾桶10内设有可更换透水垃圾收集袋11，可将该装置置于海上自动完成垃圾的收集工作，工作人员只需定期更换垃圾袋即可。浮式水上垃圾桶10的底部设置有抽水管12，抽水管12分别与波浪能水泵5的左侧进水单向阀21和右侧进水单向阀24相连，波浪能水泵5依靠波浪能使得浮式水上垃圾桶10顶部水面形成旋涡，易于将漂浮垃圾和液面油污吸入浮式水上垃圾桶10中。浮式水上垃圾桶10通过锚链固定于港内或者近海。

如图1所示，波浪能水泵5设置在波浪能捕获装置上，波浪能捕获装置包括一对对称设置的支撑杆4以及与支撑杆4滑动连接的一对滑杆3，所述滑杆3呈直角“7”字形，且截面为矩形，滑杆3只能沿支撑杆4上下滑动而不能转动，滑杆3的一端与波浪能水泵5外侧壳体固定连接，另一端与浮体13相连，浮体13为整个装置提供浮力。所述摇摆板15固定连接在旋转轴6上，一对波浪能水泵5对称设置在摇摆板15两侧。旋转轴6的一端与波浪能水泵5内侧壳体转动连接，且波浪能水泵5内侧壳体与旋转轴6为机械密封结构。摇摆板15底部固定连接有重物块14，使得在无风浪的情况下，摇摆板15可处于竖立状态。本发明整个装置呈对称结构以保持整个装置良好的平衡，当然，本发明也可以设置单个或者多个波浪能水泵5，只要使得整个装置能够在较为平衡的状态下正常工作即可。

如图2所示，支撑杆4开设有通槽17，滑杆3配合设置在通槽17内，通过滑轮或者滑轨使得滑杆3可相对通槽17上下滑动，且滑杆3下部连接设有浮体13，使得波浪能捕获装置可随潮位的变化而上下升降，因而本装置可应用于潮位多变的近海和内港水域。

如图3所示，波浪能水泵5的内部空腔由相互配合的压水板7和竖直挡水板16分隔为左腔室19和右腔室22，所述压水板7一端与旋转轴6固定连接，另一端与波浪能水泵5壳体转动连接，使得压水板7可随旋转轴6的转动而转动，同时波浪能水泵5壳体不发生转动。竖直挡水板16的一端固定在波浪能水泵5壳体内壁上，竖直挡水板16的另一端与旋转轴6机械密封。波浪能水泵5的左腔室19设有左侧进水单向阀21和左侧出水单向阀20，所述波浪能水泵5的右腔室22设有右侧进水单向阀24和右侧出水单向阀23。如图2所示，与左侧进水单向阀21和右侧进水单向阀24相连的水管均接入浮式水上垃圾桶10底部抽水管12，与左侧出水单向阀20和右侧出水单向阀23相连的水管均接入出水管8。在波浪作用下，当摇摆板15带动旋转轴6顺时针旋转时，压水板7也随旋转轴6顺时针旋转，从而在左腔室19形成负压，右腔室22形成正压，左侧进水单向阀21在负压作用下开启，左侧出水单向阀20则关闭，从而将浮式水上垃圾桶10内的水由底部抽水管12抽入波浪能水泵5的左腔室19；右侧出水单向阀23在右腔室22正压的作用下开启，右侧进水单向阀24则关闭，从而使得右腔室22内的水由出水管8流入油污分离池9。依次类推，当摇摆板15带动旋转轴6逆时针旋转时，左侧出水单向阀20在左腔室19正压作用下开启，左腔室19内的水通过出水管8流入油污分离池9，右侧进水单向阀24在右腔室22负压的作用下开启，使得浮式水上垃圾桶10内的水由底部抽水管12抽入波浪能水泵5的右腔室22。由此循环往复，只摇摆板15可带动旋转轴6旋转，便会有水流源源不断地从浮式水上垃圾桶10流入油污分离池9，且整个过程中总能保持波浪能水泵5与浮式水上垃圾桶10之间处于一定的负压状态，使得浮式水上垃圾桶10顶部水面形成漩涡，将附近的垃圾及污水吸入浮式水上垃圾桶10中。由此可见，本发明不仅清洁无能耗，且能取得良好的垃圾收集清理效果。

如图1所示，含有液面油污的海水通过出水管8流入油污分离池9，经油污分离池9处理后实现油水分层，油污层通过排油管导流至储油罐，清水层经过滤后通过排水管排入海中。其中油污分离池9为现有常规装置，安装在岸上、堤坝或者海上平台上。

本发明工作原理：

将本发明浮式水上垃圾桶10布置于港内或者近岸，将波浪能捕获装置和波浪能水泵5布置在波浪较大海域，油污分离池9布置在岸上、堤坝或者海上平台上。在內港船行波或者近岸波浪的作用下，漂浮垃圾和溢油在向港岸靠近的时候被本发明装置的浮式栅栏1拦截，被拦截下来的漂浮垃圾和溢油在船行波或者波浪的作用下主动向浮式栅栏1中心点运动。由波浪能捕获装置不断带动波浪能水泵5持续从水上垃圾桶10底部抽水，从而在浮式水上垃圾桶10表面形成持续的漩涡将靠近的漂浮垃圾和溢油吸入浮式水上垃圾桶10中，吸入水上垃圾桶的漂浮垃圾可通过更换可更换透水垃圾收集袋11取出，吸入的溢油最终进入油污分离池9分离。本发明浮式水上垃圾桶10及波浪能捕获装置都可随潮位变化自动升降，使得本发明可有效应用于潮差较大的内港或近海。

本发明中所采用固定连接方式均为本领域惯常的技术手段，如焊接、螺纹固定连接等，本发明中所采用转动连接方式通过轴承、转轮等实现。