农大学生研发出水面清洁利器让河面上垃圾“自投罗网”

2017年8月31日讯，茶余饭后，到小区附近的公园湖泊、景观河道边漫步休闲，是很多人的一件乐事，然后水面上经常漂泊着的一些五颜六色的生活垃圾，又常常给人添堵。为此，通过“五水共治”、“河长制”等方式，城市管理者为“还清”河道想出了很多办法，就连生活在北京的大学生们也为此动起了脑筋。

来自中国农业大学的王淑萍、刘寒青等5位大学生研发出一套“水中垃圾桶”装置

来自中国农业大学的王淑萍、刘寒青等5位大学生研发出一套“水中垃圾桶”装置，利用水泵叶轮旋转时形成的压力差人工制造漩涡，让附近漂浮的水面垃圾“自投罗网”。他们的这件创意作品在前不久举行的第五届全国大学生水利创新设计大赛上获得了特等奖。

起因是为对付

小月河的垃圾

这5位大学生都是农大水利与土木工程学院的本科生。谈起“水中垃圾桶”的研发经历，刘寒青介绍，其实这不是最早安排好的“剧本”，他们原本期待和其他兄弟高校一争高下的是一部“温室除湿机”，但是就在距离答辩只有不到两周时，才发现他们的设想根本不可能实现。此时又赶上了期中考试周，大家一下子急了。“几乎想到了放弃。”刘寒青说，差不多在最后一次碰头会上，大家“死马当活马医”，再讨论讨论有没有替代的方案，不知是谁突然提了一句：学校东门外小月河上漂浮的垃圾特别讨厌。既然特别讨厌，我们就想办法对付它，做一个专门收集水面垃圾的“智能垃圾桶”！整个团队一下子找到了“救命稻草”。

可到底怎么收集水面上的垃圾呢？王淑萍想起了大一时去顺义温榆河的一次专业认知实践，当时她就发现在河中央的一处水流相对湍急处，一团团垃圾不断漂浮聚集到漩涡里。“我们可以人为制造漩涡，让附近的垃圾‘自投罗网’。”怎么人为制造漩涡？专门设计一种叶轮可以实现这个目的，可是答辩就在眼前，来不及了。还有一个办法就是利用水泵，水泵抽水时就能形成漩涡。

说干就干，他们直奔健翔桥附近的一家五金用品市场。可是反复寻找，都找不到合适的水泵。要么接口不对无法安装垃圾收集装置，要么就是功率、体积不够理想，最后还是万能的淘宝帮了大忙。他们找到了一种40瓦功率的潜水轴流泵，“它不仅可以泡在水里，而且跟离心泵相比，虽然扬程低，但流量大，稍加改造就能符合我们的需求。”刘寒青说，通常水泵抽水是把水由低处往高处从水底抽到岸边，而他们的诀窍是把水泵调个个儿，“泵的进水口靠近水面，抽水时形成漩涡，出水口在泵体下部排水，然后在进水口处加上双层滤网结构，垃圾就被滤网截住了。”

他们已经多次在实验室进行了尝试，效果不错。第二次选拔答辩时，老师建议他们应该去户外真正的河湖里验证一下。他们带着“水中垃圾桶”去了最近的清河闸。在河闸工作人员的帮助下，“水中垃圾桶”泡进了水里，一启动电源，进水口附近就哗哗地冒出水泡，一个漩涡快速形成，树叶、纸片等迅速向滤网汇集……实验获得成功，大家开心地击掌庆祝。

从200多支参赛队伍中

脱颖而出

户外实验成功后，王淑萍、刘寒青他们并没有就此满足。他们再次请教了指导老师丁涛、唐学林。从参赛开始，两位老师就一直全程帮助他们不断完善作品。在老师的点拨下，大家发现当时的“水中垃圾桶”还有一个不小的缺陷——对河底平整度要求较高，一旦水泵在河底放置不稳出现倾斜甚至倾覆，制造漩涡收集垃圾的效果便会大打折扣。

立即改进！团队反复讨论，决定为“水中垃圾桶”设计专门的高度调节和垃圾提取机构，可以固定在河岸上，并且能随时调整角度，确保垃圾桶的工作姿态稳定，能正常开展工作。有了设计图纸，他们找到了农大工学院的老师加工出了完美的支架，同时在“娘家”水利学院，实验教学中心的张再军老师也不断帮助他们完善“水中垃圾桶”的结构。

不断改进，不断户外试验。5位大学生找遍了农大附近的大小水域——小月河、清华园、海淀公园、奥森公园……很多时候，女生也需要搬运近10斤重的水泵。在奥森公园，他们录下了最后的参赛视频：“水中垃圾桶”配上近一米直径的白纱滤网，8厘米直径的进水口“掀起”旋涡，周围近两米范围内的水面垃圾被迅速吸附。

7月16日，“水中垃圾桶”被打包寄往参赛地——大连理工大学。7月18日，农大各参赛队出发前往大连。他们要面对的是200多支竞争队伍，来自清华大学、武汉大学、河海大学等全国84所高校。众望所归，“水中垃圾桶”在经过两轮评审答辩后勇夺特等奖。

未来将实现

垃圾搜集的智能化

水利学院团委书记黄振翔告诉记者，全国大学生水利创新设计大赛最看重学生结合专业知识的创新创意，“学以致用，以小见大，不要求你一下子做出多么精密的仪器设备，或者动辄融到了多少资本，但是要能够切实解决生产生活中的实际问题，这也是我们在本科生创新人才培养中一直强调的。”王淑萍、刘寒青等五位同学，胜就胜在了创意上，他们开了利用潜水轴流泵参与垃圾清理的先河，这是最宝贵的，目前相关创意的知识产权固定也已经启动。

据了解，在本届全国大学生水利创新设计大赛上，中国农业大学的学生们纷纷脑洞大开，取得了历史最佳成绩，派出的三支参赛队伍中，除了“水中垃圾桶”获全国特等奖外，汪斯雅等5位同学的作品“除霾调湿智能窗”以及江雅赛等5位同学的作品“基于船闸的过鱼装置”也获得全国一等奖。

王淑萍介绍，未来“水中垃圾桶”还可以装上自动化的监测设备，监控垃圾收集量；装上摄像头、GPS定位以及动力装置，可以自动“搜寻”垃圾，尽最大可能实现垃圾搜集的智能化。当然，研发的道路还很长，“我们把沉甸甸的‘水中垃圾桶’特意从大连又带回了学校，就不会轻易放弃这件作品的。”刘寒青说，她和王淑萍都已经打算攻读研究生，继续进行水利方面的学习深造，等“水中垃圾桶”真正实现软件、硬件的成熟，或许就会及时送入市场，让它在“五水共治”中发挥应有的作用。