【摘要】随着社会经济的快速发展和人民生活水平的提高，水质环境的问题日益突出，水环境的保护越来越受到重视。通过了解现有的小水域河流自动清理垃圾回收的采集方法，设计采集部分和传输部分相应的机械结构，并进行相应的仿真实验，验证其可行性和可操作性。迄今为止水面垃圾的处理情况以及漂浮物不同程度造成的污染问题，尝试建立水面垃圾收集系统，回收水面垃圾。根据水面垃圾自动清理和回收的理论性方法，探究实践性设备的相关技术的研发思路。

【关键词】小水域;河流自动清理;垃圾回收;设备

一、小水域河流自动清理垃圾回收设备概念

人类活动的密集和环境保护意识的缺乏使环境保护工作具有挑战性。漂浮在水面上的垃圾会在很大程度上影响水质和污染空气，而且很难清理。漂浮在水面上的物体给人类生活带来了严重影响。小水域的垃圾自动清理和回收的方法通常以人工清理为主，辅以少量的半自动设施和打捞工具。在河流流域和湖泊流域，或多或少的生活垃圾漂浮在水面之上，还有一部分是由于海藻的繁殖过盛，导致水质不清，沉积物过多的情况。虽然会定期安排工作人员进行人工清洁，但是无论是工作量还是劳动强度都非常大，如果不及时清理就会影响了水域的美观，水草繁殖过盛也会导致水域的生态环境遭到破坏。为了能够更有效地将水域内的垃圾自动回收减轻人工操作，所以，有必要设计出一款能够自动定时清理和回收垃圾的智能型设备，一个自动化的清理垃圾工具能够定时的收集水面垃圾，并做到资源回收，那么，对于小水域的环境保护便作出了杰出的贡献。例如，漂浮垃圾收集方法，可以定点定位的对水面上的垃圾进行拦截，然后再回收到特定的垃圾回收网内，定期由人工进行收网打捞，并根据水流的流向和力度，调节自动回收装置的网兜大小和清理力度。

二、水质污染的主要形式

（1）农村生活污水排放。大多数农民修建了卫生厕所和化粪池，而一些农民没有修建卫生厕所。厕所、厨房和生活污水直接排入周围环境，并通过渠道流入水体。部分农户雨水沟简单，基本为明沟，老化堵塞严重，雨污分流渠道少，生活污水收集管网设备或规格不足，雨污导流不足或不当，大部分雨污混合后直接排入附近水体。少量用于种植蔬菜或鱼类，其余直接或分散排放到沟渠、池塘、农田、地表水等水体中，直接影响农村居民的饮用水水质。

（2）农村生活垃圾污染。随着农村经济的发展，农村地区的生活水平逐步提高，人均产生的垃圾量逐渐增加。然而，农村生活垃圾的收集和处理设施并不完善。虽然每个村庄都配备了少量垃圾桶，但分类垃圾桶数量不足，可堆肥垃圾分类意识不强，垃圾转运车配备不足;管理不到位，部分农户生活垃圾随意丢弃、堆放，对村庄环境和景观造成不利影响。部分农村居民直接焚烧生活垃圾，对大气环境造成二次污染;处置方法不当，垃圾堆积量逐年增加，处置难度日益加大。

（3）畜禽养殖污染。流域内畜禽养殖以散养为主，以养猪为主，部分家庭存在散养现象。部分农户建设了粪池、沼气池、沼液储槽等处理设施，但处理设施数量少，规模小，与养殖规模要求的配套处理能力不一致。农户配套建设分散式沼气池的比例不高，没有沼气池的养殖排污物直接排入当地水体。修建沼气池的农户直接将发酵后的沼气残渣返回田间使用，无需消毒灭菌，容易导致细菌和病毒传播、蚊子滋生和明显的环境污染，特别是对于自由放养（10头以下）的农户。已建沼气池的农户也存在沼气池规模与现有养殖规模、粪尿处理量不匹配，设施不能正常运行，导致畜禽粪便和污水不能完全处理达标排放的情况;部分农户畜禽粪便经沼气池发酵后产生的沼液和沼渣不回用，未经进一步处理直接排放，对水体有潜在污染。 水面垃圾是水污染的主要元凶之一。塑料瓶、塑料罐、瓜果蔬菜皮、枯叶等。浮在水面上，不仅影响美观，还会污染空气和水质。这些垃圾的危害在于，长期不清理会导致水体富营养化。这些浪费的频率在不同的地区是不同的。如果水体周围绿化发展好，枯叶比例大，塑料袋、塑料瓶、瓶子比例小。

此外，浮油指的是水面上人类用于工业的汽油、柴油、食用油、机油。由于居民生活和餐饮业的发展以及工业生产废油的排放，通过雨水污水管道和地表径流排入河道，不排除人为倾倒。浮萍是一种漂浮植物，在水面上疯狂繁殖。繁殖周期只有2-7天。一般在水体营养丰富时，其生长速度极快，导致水体营养不足，水质迅速下降。所以这类浮萍植物一旦出现，一定要及时清除，以免后患。浮泥由富含有机质的底泥形成，通过其内部厌氧发酵产生的气泡带到水面。特别是夏秋季，厌氧发酵强烈，底泥上浮严重。浮泥松散，接触后容易散开，给清理带来很大难度。

三、水上漂浮物的危害

首先，水面感官变差。水面感官恶化是水面漂浮物造成的最直观的危害，包括视觉、嗅觉和心理等方面的影响。其次，水体自净能力变弱。水体被浮油或垃圾携带的少量化学物质覆盖，水面形成一层薄薄的油膜。油膜携带污染物，阻止空气进入水中，导致水中缺氧，不能主动转换水质，自净能力降低。再次，水中有机物浓度增加。垃圾中含有腐烂的有机物。当有机物浓度增加时，水中动植物的生命将受到威胁。

水生态系统的破坏。由于浮萍导致水中有机物浓度增加，营养物质减少，整体水质下降，水中好氧生物和水生动物面临死亡威胁。当污染物进入水体后，相关科学家的相关报告和媒体的研究数据表明，塑料垃圾是对水体最具杀伤力的污染，主要表现在水生动植物对塑料垃圾的摄食和水污染对生态系统的破坏。塑料不可降解，可塑性强。因此被人类广泛使用。当它流入水中，会对水生生物造成一定的威胁。水中还有一些携带病毒的化学塑料，会对生态平衡造成严重破坏。

小水域与河流是大量内陆废物进入海洋的主要途径，大部分塑料随河水流入海洋。一旦进入海洋，塑料将在阳光、风和波浪的机械风化作用下分解，最终变成更小的碎片，即“微塑料”但塑料的不可降解性质意味着这一过程可能需要数百年。与此同时，大块塑料和微塑料都对海洋生物造成了严重危害，使它们面临着被缠绕和饥饿的危险。塑料进入食物链后，还可能导致有毒物质进入动物体内，这将对食用这些动物的动物和人类产生影响，但这种影响的本质仍基本未知。水资源是全人类的基本能源。如果水域表面被藻类覆盖，阳光很难进入，这严重抑制了深海水体的光合作用，增加了溶解氧。

四、浮动对象收集方法的现状

（1）手动打捞。也可分为人工网袋打捞和栅栏牵引富集打捞。人工网袋主要收集固体垃圾，围栏牵引浓缩可以打捞浮油和泥浆。它的用途是：用竹竿和油栏围住特定水域，然后逐渐缩小范围，然后打捞。这两种方法都需要更多人的合作，这很困难。

（2）吸附收集。目前，选择的材料主要是吸油毡，它是亲油和疏水的。当它被放置在被浮油覆盖的水中时，它将选择性地吸入浮油。完全吸收后，将其取出并挤出，可重复使用。对汽油和柴油有良好的吸附效果，但对水生生物的浮油没有明显的吸附效果。

（3）机械收集。主要通过机械船、净化产品和净化器进行打捞和收集。其优点是打捞速度快，也是目前大多数人选择的漂浮物清理方法。其缺点是打捞不彻底、能耗高、环境保护意识不强。

五、漂浮物收集方法存在的问题和预期发展趋势

水面垃圾自动收集设备是一种独特的产品，用于收集和处理水面上漂浮的各种漂浮物和蓝藻。自动收集设备需要具备能耗低，实用性强的特征，而且需要适用于河流、湖泊、水库、人工景观湿地、水产养殖场、水电站水库、村镇河流、沟渠等各种水域的要求。水面垃圾自动收集设备可根据工作水域的液位自动提升和调整，持续及时清理水面污染源，解放大部分劳动力。

但是目前，水上垃圾自动清理回收的设备成本造价高，而且体积过大不适合小水域的垃圾清理。另一方面，目前小水域的垃圾清理仍然要依靠人力和捕捞网进行收集。对于大型湖泊和河流，一般采用大型机械收集方法，如船舶收集和打捞以及吸水净化器。目前市场上还没有收集效率高、使用方便的打捞机。对于水面上固体漂浮物地收集，在设计领域有许多相关的概念设计。虽然功能要求和技术要求太高，但对于这一现象的解决方案也有相应的意见。目前，考虑到成本和效率，通过牵引和浓缩回收垃圾是最合理的方式。未来将趋向智能化发展，水面漂浮物的清洗方法有很大的发展空间。

六、小水域河流自动清理垃圾回收设备方案设计内容

首先，小水域的垃圾自动清理和回收要根据水流的特性，制作感应系统。根据感应系统的指示，收集系统内旋转轮的旋转加速水流，将垃圾“吸引”到回收桶中，并制作滤网收集垃圾。旋转速度感测垃圾桶中的垃圾容量是否已满。其次，要水流感应水泵形成水位差水流驱动垃圾进入桶内，在桶内进行搅拌，使水流更顺畅，并将垃圾带入桶内向下堆积，重复提桶和清洗。

结构原理设计

材料：滤网采用粗棉、亚麻材料，桶体采用PVC材料（通常用作排水管）。

颜色：顶部太阳能电池板为白色和蓝色，桶体为白色和绿色的组合，符合绿色环保的理念。

设计实践：回收系统可以有效收集水中的各种废物，并在一定程度上疏通航道。与传统的垃圾打捞船相比，水上垃圾清洗器具有明显的优势。该项目促进和促进了我国水环境的保护，具有广阔的应用前景。这种设计不仅可以在一定程度上收集垃圾，而且可以提高水体的活性，是一种水友好型设计。需要注意的是小水域的地理位置要求，应注意靠近河流、湖泊和工业水域的排水口。能量供给主要以太阳能电池板来提供电能，因此需要在阳光充足的地方使用。设备放置的位置在栈道一侧的水中每隔80米放置一个垃圾桶。然后将收集装置放在特定的水域水面上，自动垃圾收集装置将自动的调试角度与水面平齐。定时打开出水阀，按启动键使其旋转并吸引垃圾。当涡流变小且装置发出警报时，关闭出口阀并关闭电源。取出垃圾清洗布袋，清洗后放入桶内，重复上述步骤。其中，第一步是太阳能电池板接收太阳辐射，为机器提供动能。操作机器装满垃圾后，单击“分离”按钮。第二步和第三步是点击分离按钮后，机器自动分离。第四步是取出并更换分离桶中装满垃圾的布袋。

七、结语

漂浮垃圾的污染已逐渐威胁到人们的饮用水、环境卫生和市容。我们不仅需要清澈的河流和湖泊，还需要美丽舒适的生活空间。控制水污染是我们义不容辞的责任。因此，小水域河流机械化清理水面垃圾已成为重要的水环境保护措施。

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