水动力河面垃圾清除装置

肖 军

一、项目背景

水是维系人类生存、保障经济建设和维护社会发展的重要自然要素之一。然而随着工业进步、社会发展和城市化的不断加快,世界正面临着水资源短缺、水污染严重的挑战。

中国是全球缺水国家之一,水资源的污染情况尤其严重。日趋加剧的水污染不仅严重地破坏了河流以及海洋的生态平衡,还使本来已经严重紧缺的水资源更加难以利用。而河流的漂流垃圾污染作为造成水污染的主要原因之一,已经开始威胁到人类的健康并已成为制约经济和社会可持续发展的重大障碍。

二、基本思路

将本装置设置在河流中央,利用河水流动的动能推动其工作。因为河面漂浮垃圾大都为塑料袋、快餐盒等轻质垃圾,所以采用水动力叶轮带动两侧的螺旋叶片转动,并将螺旋叶片后面挡板所截流的垃圾推送至河岸两侧的方式对河面漂流垃圾进行清除。

三、结构、原理及工作过程

结构:本装置由水动力叶轮、齿轮传动结构、螺旋叶片、浮力升降装置、防阻塞挡板、拦截挡板、垃圾收集箱构成。

原理:水流推动叶轮转动并带动螺旋叶片旋转,旋转的螺旋叶片将垃圾带入叶片间,并依靠垃圾自身重量和拦截挡板对垃圾摩擦阻力的作用,将垃圾向两岸方向推移。

工作过程:将本装置安装在河流中央,当河水推动水动力叶轮时,叶轮转动的力量通过齿轮传动结构带动螺旋叶片转动。螺旋叶片将后挡板拦截到的漂浮垃圾依靠旋转的力量推至岸边的垃圾收集箱内。在叶轮的前方有防阻塞挡板,可以防止漂浮垃圾阻塞叶轮;螺旋叶片后的拦截挡板可以将漂浮垃圾拦截住,以使螺旋叶片能够有效地将垃圾推至岸边。当垃圾收集箱内的垃圾积累到一定程度时,便可以运输到指定地点集中处理。浮力升降装置可以使本装置随着河面的水位高低变化进行上下位置的自动调整。

本装置可以广泛应用于河面较窄、漂流垃圾较多的河段。本装置的推广和使用必定会在一定程度上改变目前的河面垃圾顺流直下、污染下游以及严重破坏海洋生态平衡的局面。

但是,生态环境的彻底改观还需要人类整体的努力。只有人们的环保意识提高了,生存危机感增强了,才会自觉地不再把江河湖海当作垃圾场对待。

四、创新部分

1. 针对河流附近输送电力困难的现状,充分利用河水流动的动能进行工作。

2. 可以有效解决人工捕捞漂流垃圾的劳动强度过大,以及需投入较多的人力、物力、财力等问题。

3. 利用已被工矿企业广泛采用的物料螺旋输送机的原理,依靠水流推动叶轮产生的动力带动螺旋叶片旋转将漂浮垃圾推送到河流两岸。

五、使用情况和完善设想

使用情况:目前,正在联系相关部门试制产品并进行实际使用效果的技术性试验。

完善设想:

(1)利用风能提供辅助或补助动力,依靠棘轮等装置将水动力与风力有机地结合起来。可以有效地解决河水流动速度不够大时,推动垃圾动力不足的现象。

(2)可以将本装置安装在垃圾捕捞船或日常在河中行驶的船上,使本装置的固定位置清除垃圾状态变成动态清除垃圾。

(3)在本装置上安装小功率水力发电和电动系统,利用蓄电池将发的电储存起来以供水动力不足的情况下依靠电动机继续工作。

评委点评

该项目是利用工矿企业广泛采用的物料螺旋输送机原理,依靠水流推动叶轮产生的动力带动螺旋叶片将漂浮垃圾推送到河流两岸垃圾收集箱的河面漂浮物清除装置,是典型的巧妙利用现有技术和水流的作用,改变了原有设备用途的小发明。对城市、乡村中较窄的河段,用途十分广泛。对减少污染、促进环保和生态平衡发挥了作用。有一定的推广应用价值。