近年来,随着经济和社会的发展,在广大的农村区域,用于农田用肥的不合理性,再者对于生活用水不加限制的乱排乱放,以及对于生活垃圾的随地遗弃,造成水资源的污染,水体清洁与环保成为了我们目前亟待解决的问题。
国内外目前也对此有过研究先例,如加拿大的PELICAN公司研制的A系列1010型清扫船采用单体船型,具有清扫水面垃圾、油污水处理、曝气、消防4方面功能。主要的作业机具包括翻斗、垃圾箱、油水分离设备、油箱、喷气曝气装置、消防水枪。该项目借鉴了翻斗、垃圾箱的制作。
我们设计的水面除污装置主要针对市区、景点、校园内的小型人工湖泊,水面风浪不大,基本可看做静止水面。水面覆盖的垃圾主要包括落叶、塑料袋、饮料瓶、易拉罐等,它们体积小、质量轻,且主要分布在湖边区域。
本装置主要通过延着湖岸水域巡航,收集航道附近水面漂浮的各种污染物,然后带回岸边进行回收。本文设计该小型水面除污装置可实现以下功能:
1)驱动功能:驱动水面除污装置前进并收集水面漂浮的污染物,需要有稳定的电源来保证伺服电机或电动机的运转。目前国内外常用的电源装置主要包括一次性电源装置,如锌锰电池、铅酸电池及充电电池如锉电池、镍氢电池与镍铬电池,其中一次性电池使用成本较高,且在生产、使用和报废的过程中均会对环境造成一定的污染。而充电电池也因为其充电原理的不同存在各种问题,如锉电池的生产成本较高,镍氢电池对充放电要求较高,镍铬电池的储电量较小等,均不能适应本研发的小型水面除污装置的使用要求,故以锂电池作为除污装置的动力来源。
2)控制功能:本研究主要针对小型人工湖泊,即湖面覆盖面积不大,且轮廓不均,水面上的污染物又主要沿湖岸分布情况,这对水面除污装置的行进系统提出了较高的要求,除了可以进行简单的直行、转弯、掉头之外,本水面除污装置还能自动捕捉湖岸的轮廓并进行分析,且能选择合理的行进轨迹循迹行驶。
3)收集、处理、储存功能:本研究针对的污染物主要为水面漂浮的落叶、塑料袋、饮料瓶、易拉罐等,具有质量较轻、会在风浪的影响下无序运动、密度较小等特点,由于其在水里长期浸泡且具有表面摩擦系数较小的特点,完成对此类污染物的回收,除污装置必须能够有效地捕捉污染物,回收污染物,对其进行有效储存,并在除污结束后带回岸边进行分类处理。