一种水面垃圾自动收集装置的制作方法

1.本实用新型涉及水面垃圾收集处理领域，尤其涉及一种水面垃圾自动收集装置。


背景技术：

2.在城市河道，生活垃圾、工业垃圾、建筑垃圾、植物垃圾等充斥其中,造成了水环境的污染,不仅使河道水质变差，而且还会影响水生动植物的生存，更重要的是会阻塞河道，影响水上交通，影响河道景观。目前河道垃圾打捞难度增大，尽管政府耗费大量的人力物力去打捞处理这些漂浮垃圾,但往往治标不治本。提高民众环境保护意识,建立配套的法案政策,配以高效的打捞方案,才能从根本上解决河道漂浮垃圾问题。目前,目前河道垃圾清理的主要方式有人工巡河保洁船人工打捞、搭建跨河拦截网，以及使用无人船自动巡航打捞,前者效率低、工具简陋且消耗大量人力财力,后者则体积大，吃水量大，仅适用于大江大河，而且成本高。
3.水是人类赖以生存的重要自然资源之一，其质量安全与人们的生产和生活息息相关，对人们的身体健康造成直接影响。目前我国不仅水资源短缺，分布不均，而且水污染现象严重，需要通过科学技术手段来提升治理效率、改善生态环境、实现可持续发展。随着工业的不断发展，我国在经济水平不断提升和增长的同时，水源的污染程度也越来越严重，大量的废气废物排入江河湖海之中对水质产生了严重的破坏，甚至对一些水生动植物的生存环境产生了影响，为了保护和净化水环境，需要相关技术人员定期对水进行采样检查，根据实际情况制定相关的水环境保护政策，从根本上遏制对水环境的破坏，水质监测工作在保护水资源、控制水污染、提升饮用水品质等方面扮演着关键角色。其主要监测指标有ph值、电导率、氨氮、总磷、cdd、浊度等。此外，河湖水质变差的根本原因在于污染物排入导致水的富营养化，从而使得例如藻类等大量耗氧植物和生物过度繁衍，造成水缺氧，从而破坏水体的原始生态系统。因此，就水循环处理的原理而言，通过增加水体水的含氧量，是一种根本性的解决方法。进一步，可以采用溶氧曝气的方法来增加水体水的含氧量。水体曝气净化技术通过向河道充氧，可增强河道的自净能力，改善水质、恢复河道的生态环境。曝气装置的好坏，不仅影响河水的生化处理效果，而且直接影响到处理场占地，投资及运行费用。现常用的曝气方法有：微孔曝气法、机械曝气法、射流曝气法。
4.如中国发明专利申请号为202020921730.6的实用新型专利申请，公开了一种水面垃圾自主收集船及水面垃圾自主收集系统，水面垃圾自主收集船包括双体船体，安装于双体船体的船头功能组件，安装于双体船体的显示屏、前监控摄像头、防撞轮、缓冲器，与双体船体可拆式连接的延伸臂，安装于双体船体表面的防撞条，安装于双体船体尾部的垃圾提取装置，安装于双体船体尾部且位于垃圾提取装置后端的垃圾筐，用于检测垃圾筐的垃圾收集量的感应器，以及设置于垃圾筐的垃圾摊平装置；实现了水面垃圾识别，沿边清扫等功能，高效地收集水面垃圾，实时监控水面情况，解决了之前无人船电池需要取出带回充电的问题，大幅节省了人力，降低了人员劳动强度。
5.本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有的技术缺陷，提供一种水面垃圾自
动收集装置，该收集装置可以自动收集水面漂浮的垃圾，可实现远程监控和启停操作，并且该收集装置和水质监测系统与曝气装置相结合，可以根据需要随时监测水体中各个参数，并且根据水质监测结果适时向水体内充氧曝气，大大减少了人力打捞清理和水质监测与治理的成本。


技术实现要素：

6.本实用新型针对现有技术中无法自动收集水面漂浮的垃圾以及无法在收集垃圾的同时进行水质监测等缺点，提供了一种水面垃圾自动收集装置，该收集装置可以自动收集水面漂浮的垃圾，可实现远程监控和启停操作，并且该收集装置和水质监测系统与曝气装置相结合，可以根据需要随时监测水体中各个参数，并且根据水质监测结果适时向水体内充氧曝气，大大减少了人力打捞清理和水质监测与治理的成本。
7.为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：
8.一种水面垃圾自动收集装置，包括固定架、安装在固定架上的收集筒、设置在固定架上的电源控制系统、设置在收集筒内的水质检测系统和潜水泵，还包括与潜水泵相连的曝气装置，所述曝气装置包括依次相连的曝气池、进水管道、进水阀、流量计、曝气器、反冲洗泵、出水管道。固定架用于将垃圾自动收集装置固定在河岸上，避免其被水流冲走或者翻转位置，收集筒用于将水面漂浮的垃圾收集起来，当装置运行至指定时间后，地面工作人员会集中清理收集好的水面垃圾。电源控制系统用于给整个收集装置供电。潜水泵从收集筒底部对水体进行抽吸，使收集筒内部形成负压，水面上的漂浮垃圾在压力的作用下被抽吸进入收集筒内部。
9.水质检测系统设置在收集筒内部，当需要进行水质监测时，地面工作人员开启水质检测系统，检测腔内的传感器模块用于对水质进行多种参数的检测并将检测结果传输到数据处理与传输单元，由数据处理与传输单元通过通讯单元传输到无线终端，根据水质检测结果确定哪些指标超标，以便后期更精准的分析超标原因及找出应对方案。曝气装置设置在潜水泵后端，是用曝气池中的曝气器向水体中废水混合充氧的装置，潜水泵从收集筒内抽出来的水体通过进水管道进入到曝气装置内部，装设在曝气池内的叶轮或涡轮曝气器转动，剧烈地翻动水面，使水体不断循环流动混合，并使空气中的氧溶于水中。可以根据需要改变叶轮的轮径和转速，可适应不同深度、宽度或直径水体的要求。进水阀用于控制曝气器的开关，流量计用于监测通入曝气器内部的空气量，反冲洗泵用于冲洗曝气装置，避免曝气装置使用时间太长造成腐蚀或者堵塞。
10.作为优选，所述收集筒包括外筒，设置在外筒内部的内筒，以及设置在内筒内部的垃圾收集网，所述外筒壁上部设置有进水网孔，内筒壁下部设置有出水口，垃圾收集网本体为网孔状，垃圾收集网上部设置有提手。由于潜水泵的抽吸力造成的负压，带有漂浮垃圾的水体首先被吸入到垃圾收集网内部，经过垃圾收集网的过滤，漂浮垃圾被留在了垃圾收集网内部，剩余水体进入内筒中，经过内筒壁下部的出水口流入外筒中，同时外筒壁上部也设置有进水网孔，水可以从进水网孔进入到外筒内部。当垃圾收集网收集满时或者达到设定的收集时间时，工作人员可以在岸上用工具提起提手将收集到的垃圾进行集中处理，有必要时更换新的垃圾收集网，收集简单快捷，前期无需人工操作即可快速收集垃圾，后期只需将垃圾集中处理即可，节省人力物力。
11.作为优选，所述内筒底部和外筒底部之间有空腔，所述潜水泵设置在空腔内，潜水泵前端与空腔相连，潜水泵后端连接排水出口，排水出口设置在外筒下部，与曝气装置相连通。空腔内部用于盛装吸入的水样以供检测，检测后的水样通过排水腔又排出到空腔中，实现了水样的自动循环利用。潜水泵与外部控制面板相连，也与外部电源控制系统相连，潜水泵可以根据需要启停，潜水泵的抽吸力使得水体带动漂浮垃圾一起进入到收集装置内部，水体经过内筒、外筒、检测腔后，通过外筒下部的排水出口被排出到外部水体中。排水出口一端连接空腔，另一端连接曝气装置，将空腔内抽出来的水体抽入曝气装置中，增大了水体的循环流动与混合，为水体内增加了溶氧。
12.作为优选，所述排水出口与进水管道连通，所述曝气器设置有至少2个，所述曝气器为叶轮或者叶片。曝气器的高速旋转使空气(或纯氧)通过扩散作用进入叶轮下面的水中，利用叶轮将气泡打散，空气在曝气池内快速与水体充分混合。
13.作为优选，所述固定架上部设置有安装支架，固定架下部设置有自动升降装置，自动升降装置与收集筒相连，可控制收集筒的升降。安装支架用于将整个收集装置固定在河岸上，操作人员可以根据不同地区、不同水域以及不同降水量等因素来调整自动升降装置，进而调整垃圾收集筒在水面上的位置，以适应不同水域的需求。如果需要收集水体中心处的漂浮垃圾，可以将安装支架设置得长一些，并且安装支架也可以设置成可伸缩的，以便定点收集水体中不同水平位置上的漂浮垃圾。
14.作为优选，所述外筒上端沿外筒入口外圆周方向一体成型有浮板，所述外筒壁上还设置有与安装支架固定连接的安装片。浮板的横截面积比收集筒的横截面积大，并且浮板为薄板状，起到增大收集筒的浮力的作用，使收集筒在水面能够更好地保持平衡而不会水平移动或者翻转。进水网孔用于将外部水体引入到外筒内部，增加内筒的浮力。安装片用于将外筒固定安装在河岸上。
15.作为优选，所述水质检测系统包括检测腔、电磁阀、数据处理与传输单元，所述检测腔至少包括5个传感器模块，所述传感器模块分别为溶解氧检测传感模块、ph值检测传感模块、重金属检测传感模块、有机污染物检测传感模块、微生物检测传感模块。另外，可以根据不同地区、不同地理位置的水质的特点设置不同数量和精度的传感器类型，例如：盐度测量传感器、叶绿素测量传感器、温度测量传感器、电导率测量传感器、氨氮测量传感器、总磷测量传感器、cdd测量传感器、浊度测量传感器等。
16.作为优选，所述水质检测系统设置在空腔内，所述检测腔前端连接进水分流装置，检测腔后端连接排水腔，所述排水腔与空腔相连。检测人员可以根据不同的需要选择不同的检测传感器，或者选择多种检测传感器相结合，通过控制系统设定选择检测的参数后，分流装置中与选择的参数对应的所述电磁阀开启，水样通过分流器的分流，经与选择的参数对应的所述电磁阀进入所述检测腔中，检测完毕后水样通过排水腔排出。
17.作为优选，所述电源控制系统由锂离子电池或者太阳能电池板供电，所述水质检测系统、潜水泵、自动升降装置、检测腔、电磁阀、数据处理与传输单元、曝气装置均与电源控制系统相连，检测腔、流量计与数据处理与传输单元连接。在晴天太阳光照充足的情况下使用太阳能电池板供电，在夜间或者阴暗的天气时采用锂离子电池供电。电源系统用于对整个装置进行供电，检测腔用于对水质进行多种参数的检测并将检测结果传输到数据处理与传输单元，由数据处理与传输单元通过通讯单元传输到无线终端。
18.作为优选，所述自动升降装置、电磁阀、潜水泵和曝气装置均与外部控制面板电连接，所述水面垃圾自动收集装置还包括远程监控系统、gps定位系统及无线通讯系统，可以实现完全的无人化操作，适应各种不同水况的淡水及海域。
19.本实用新型由于采用了以上技术方案，具有以下显著的技术效果：
20.(1)本实用新型的收集装置可以自动收集水面漂浮的垃圾，可实现远程监控和启停操作，大大减少了人力打捞清理的成本。
21.(2)本实用新型的收集装置和水质监测系统与曝气装置相结合，可以根据需要随时监测水体中各个参数，并且根据水质监测结果适时向水体内充氧曝气，大大减少了人力打捞清理和水质监测与治理的成本。
22.(3)操作人员可以根据不同地区、不同水域以及不同降水量等因素来调整自动升降装置以及安装支架的位置，进而调整垃圾收集筒在水面上的位置，可适应不同水域的需求，以便定点收集水体中不同水平位置上的漂浮垃圾。
附图说明
23.图1是本实用新型各个部件的拆分图。
24.图2是本实用新型的剖视图。
25.图3是本实用新型水质检测系统的示意图。
26.附图中各数字标号所指代的部位名称如下：1-固定架；11-安装支架；12
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自动升降装置；13-安装片；2-收集筒；21-外筒；22-内筒；23-垃圾收集网；24
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进水网孔；25-出水口；26-提手；27-空腔；28-浮板；3-电源控制系统；4-水质检测系统；41-检测腔；42-电磁阀；43-数据处理与传输单元；44-传感器模块； 441-解氧检测传感模块；442-ph值检测传感模块；443-重金属检测传感模块； 444-有机污染物检测传感模块；445-微生物检测传感模块；45-进水分流装置； 46-排水腔；5-潜水泵；51-排水出口；6-远程监控系统；7-gps定位系统；8-无线通讯系统；9-曝气装置；91-曝气池；92-进水管道；93-进水阀；94-流量计； 95-曝气器；96-反冲洗泵；97-出水管道。
具体实施方式
27.下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步详细描述。
28.实施例1：
29.如图1-3所示，一种水面垃圾自动收集装置，包括固定架1、安装在固定架1上的收集筒2、设置在固定架1上的电源控制系统3、设置在收集筒2内的水质检测系统4和潜水泵5，还包括与潜水泵5相连的曝气装置9，所述曝气装置 9包括依次相连的曝气池91、进水管道92、进水阀93、流量计94、曝气器95、反冲洗泵96、出水管道97。
30.所述收集筒2包括外筒21，设置在外筒21内部的内筒22，以及设置在内筒22内部的垃圾收集网23，所述外筒21壁上部设置有进水网孔24，内筒壁下部设置有出水口25，垃圾收集网23本体为网孔状，垃圾收集网23上部设置有提手26。
31.所述内筒22底部和外筒21底部之间有空腔27，所述潜水泵5设置在空腔 27内，潜水泵5前端与空腔27相连，潜水泵5后端连接排水出口51，排水出口51设置在外筒21下部，与曝气装置9相连通。
32.所述排水出口51与进水管道92连通，所述曝气器95设置有至少2个，所述曝气器95为叶轮或者叶片。
33.所述固定架1上部设置有安装支架11，固定架1下部设置有自动升降装置 12，自动升降装置12与收集筒2相连，可控制收集筒2的升降。
34.所述外筒21上端沿外筒21入口外圆周方向一体成型有浮板28，所述外筒 21壁上还设置有与安装支架11固定连接的安装片13。
35.所述水质检测系统4包括检测腔41、电磁阀42、数据处理与传输单元43，所述检测腔41至少包括5个传感器模块44，所述传感器模块44分别为溶解氧检测传感模块441、ph值检测传感模块442、重金属检测传感模块443、有机污染物检测传感模块444、微生物检测传感模块445。
36.所述水质检测系统4设置在空腔27内，所述检测腔41前端连接进水分流装置45，检测腔41后端连接排水腔46，所述排水腔46与空腔27相连。
37.所述电源控制系统3由锂离子电池或者太阳能电池板供电，所述水质检测系统4、潜水泵5、自动升降装置12、检测腔41、电磁阀42、数据处理与传输单元43、曝气装置9均与电源控制系统3相连，检测腔41、流量计94与数据处理与传输单元43连接。
38.所述自动升降装置12、电磁阀42、潜水泵5和曝气装置9均与外部控制面板电连接，所述水面垃圾自动收集装置还包括远程监控系统6、gps定位系统7 及无线通讯系统8。
39.实施例2：
40.本实用新型的工作原理为：首先根据需收集的漂浮垃圾的位置调整自动升降装置以及安装支架的位置，将安装支架固定在河岸上不易松动的位置，再将外筒上的安装片安装到自动升降装置上，适时控制收集筒的升高和降低。其次打开潜水泵，使潜水泵一直处于工作状态，由于潜水泵的抽吸力造成的负压，带有漂浮垃圾的水体首先被吸入到垃圾收集网内部，经过垃圾收集网的过滤，漂浮垃圾被留在了垃圾收集网内部，剩余水体进入内筒中，经过内筒壁下部的出水口流入外筒中，此时内筒在抽吸力的作用下继续向下运动。当内筒下降到水面以下时，大量水体从内筒涌入外筒中，同时外筒壁上部也设置有进水网孔，水可以从进水网孔进入到外筒内部，此时进入外筒内的水体慢慢增加，外筒内增加的水量大于潜水泵抽吸的水量，内筒的浮力增大，内筒开始向上运动，直到内筒口超过水面，此时外筒内部的水量减少，内筒的浮力减小，内筒在潜水泵的抽吸力的作用下继续向下运动，这样内筒周而复始地上下运动达到自动收集水面漂浮垃圾的效果。当垃圾收集网收集满时或者达到设定的收集时间时，工作人员可以在岸上用工具提起提手将收集到的垃圾进行集中处理，有必要时更换新的垃圾收集网，收集简单快捷，前期无需人工操作即可快速收集垃圾，后期只需将垃圾集中处理即可，节省人力物力。
41.实施例3：
42.水质检测系统设置在收集筒内部，当需要进行水质监测时，地面工作人员开启水质检测系统，检测人员可以根据不同的需要选择不同的检测传感器，或者选择多种检测传感器相结合，通过控制系统设定选择检测的参数后，分流装置中与选择的参数对应的所述电磁阀开启，水样通过分流器的分流，经与选择的参数对应的所述电磁阀进入所述检测腔中，检测完毕后水样通过排水腔排出，检测腔内的传感器模块用于对水质进行多种参数的检测并将检测结果传输到数据处理与传输单元，由数据处理与传输单元通过通讯单元传输
到无线终端，根据水质检测结果确定哪些指标超标，以便后期更精准的分析超标原因及找出应对方案。
43.根据测出的水体参数，当需要向水中充氧时，打开曝气装置，曝气装置设置在潜水泵后端，潜水泵从收集筒内抽出来的水体通过进水管道进入到曝气装置内部，装设在曝气池内的叶轮或涡轮曝气器转动，剧烈地翻动水面，使水体不断循环流动混合，并使空气中的氧溶于水中，增大水体的含氧量，改善水体生态环境，另一方面，曝气装置排出的水能推动水面漂浮垃圾向收集筒靠拢，起到推进器的作用。另外可以根据需要改变叶轮的轮径和转速，可适应不同深度、宽度或直径水体的要求，还可以调节进水管道的长度和位置来调整曝气装置在水体中的位置。