Установка для очищення водойм і водотоків від скупчень ціанобактерій

Реферат: Установка для очищення водойм і водотоків від скупчень ціанобактерій містить забірний пристрій, виконаний з можливістю взаємодії з приймальною ємністю. Забірний пристрій являє собою трубопровід, оснащений щонайменше одним всмоктувальним патрубком з впускним отвором. Всмоктувальний патрубок виконаний з можливістю розміщення впускного отвору нижче рівня поверхні води. Трубопровід виконаний з можливістю взаємодії з насосом і приймальною ємністю. UA 121048 U (12) UA 121048 U UA 121048 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель стосується технічних засобів для очищення водойм і водотоків від водоростей, а саме від скупчень ціанобактерій. Внаслідок економічної діяльності людства значна частина водойм в усьому світі зазнає постійної евтрофікації, тобто насичується біогенами, які викликають бурхливе розмноження нижчих водних організмів, насамперед ціанобактерій (синьо-зелених водоростей), що спричиняє так зване цвітіння води, екологічні наслідки якого вкрай негативні. Дослідження показують, що проблема евтрофікації актуальна для 54% прісноводних водойм в Азії, 53% - в Європі, 48% - в Північній Америці; 41% - в Південній Америці, 28% - в Африці. Особливо гострою ця проблема є у випадку штучних водойм - водосховищ, що не мають налагоджених природних механізмів самоочищення. Такими в Україні є водосховища дніпровського каскаду. Джерела евтрофікації водойм різні. Одним з основних є надходження біогенів разом зі сніговими і дощовими стоками з полів, де вода вбирає в себе добрива. В умовах України, де майже вся земля задіяна під сільське господарство, це означає і надалі неминучу евтрофікацію більшої частини її водойм і водотоків. При неможливості перекрити надходження біогенів у водойми і водотоки єдиним способом послабити негативні екологічні й економічні наслідки цвітіння води є штучне вилучення у значних обсягах біомаси нижчих водних організмів, насамперед ціанобактерій, з уражених водойм і водотоків. Відомий спосіб збирання концентрованої біомаси синьо-зелених водоростей, а саме ціанобактерій, з акваторії водосховищ за патентом UA 104743 U. Збирання водоростей до приймальної ємності здійснюють самотоком. Недоліком відомого способу є те, що подання водоростевої фітомаси з плям їх скупчення до приймальної ємності самотоком можливе лише при розміщенні приймальної ємності нижче рівня водної поверхні, тому спосіб можна реалізувати тільки на греблях гідроелектростанцій, розмістивши приймальну ємність на нижньому б'єфі. При цьому, вилучення ціанобактерій здійснюється лише в одному місці водойми - на греблі гідроелектростанції, що обмежує можливість очищення від ціанобактерій решти площі водосховища. Відомий пристрій для очищення водойм від синьо-зелених водоростей за патентом RU 2551172 C1. Пристрій містить забірний механізм, що являє собою прямокутний каркас, у верхній частині якого закріплена увігнута сітка з дрібними комірками, у нижній частині закріплена увігнута сітка з великими комірками, а знизу розташований ніж на ширину каркаса. Каркас встановлений з можливістю зміни положення відносно поверхні водойми за допомогою лебідки, а сам пристрій розміщений на на плавучому засобі. Плавучим засобом пристрій транспортують у місце збирання водоростей, за допомогою лебідки опускають частину каркаса з великокомірчастою сіткою у водойму на глибину залягання синьо-зелених водоростей, а частину каркаса з дрібнокомірчастою сіткою встановлюють на рівні поверхні води. У процесі руху плавучого засобу синьо-зелені водорості і зрізані ножем водорості рослинного характеру осідають на сітці з великими комірками, а ряска збирається на сітці з дрібними комірками. Після заповнення сіток каркас з водоростями піднімають з води, при цьому водорості звільняються від води, і розвантажують у місті збору і утилізації. Недоліками відомого пристрою є складність і габаритність конструкції, збільшені трудовитрати, пов'язані з технічним і технологічним обслуговуванням пристрою, а також необхідність залучення плавучого засобу, що робить процес збирання водоростей енергоємним. Крім того, конструкція забірного механізму не придатна для збирання ціанобактерій. Відомий самохідний, автономно діючий агрегат для очищення водойм від синьо-зелених водоростей за патентом RU 2612445 C1. Відомий агрегат містить забірний пристрій, виконаний з можливістю взаємодії з приймальною ємністю. Забірний пристрій виконаний у вигляді барабана, по зовнішньому периметру якого закріплені ковші-черпалки. Барабан взаємодіє з приймальноюємністю через шнек, встановлений усередині барабана. Забірний пристрій розміщений на плавучому засобі. Для приведення в дію забірного пристрою на плавучому засобі встановлені сонячні батареї. В процесі роботи барабан обертається від приводу, при цьому ковші-черпалки витягають водорості і одночасно працюють як лопаті, забезпечуючи рух плавучого засобу. Водорості з ковшів-черпалок потрапляють у шнек і далі транспортуються у приймальну ємність. Недоліками відомого рішення є складність, знижена надійність і дорожнеча конструкції за рахунок наявності обертових механізмів, які до того ж потребують додаткового технічного обслуговування, і сонячних батарей. Крім того, агрегат дозволяє лише частково вилучати з водойм ціанобактерії, які потрапляють у ковші і затримуються на водоростях рослинного походження. 1 UA 121048 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 В основу корисної моделі поставлена задача спростити конструкцію установки, спростити процес очищення водойм і водотоків від скупчень ціанобактерій і знизити економічні витрати на його здійснення, підвищити якість процесу очищення водойм і водотоків від ціанобактерій. Поставлена задача вирішується тим, що в установці для очищення водойм і водотоків від скупчень ціанобактерій, яка містить забірний пристрій, виконаний з можливістю взаємодії з приймальною ємністю, згідно з корисною моделлю забірний пристрій являє собою трубопровід, оснащений щонайменше одним всмоктувальним патрубком з впускним отвором, всмоктувальний патрубок виконаний з можливістю розміщення впускного отвору нижче рівня поверхні води, а трубопровід виконаний з можливістю взаємодії з насосом і приймальною ємністю. З метою охоплення більшої території, забрудненої ціанобактеріями, забірний пристрій містить декілька всмоктувальних патрубків, розміщених на відстані один від одного вздовж трубопроводу. Для забезпечення потрапляння у всмоктувальний патрубок лише насиченої ціанобактеріями маси води забірний пристрій оснащений платформою з отвором, в якому встановлений всмоктувальний патрубок, при цьому платформа виконана з можливістю розміщення нижче рівня поверхні води. Для утримання платформи на плаву і забезпечення її горизонтального положення на заданій глибині платформа оснащена поплавцями. Забірний пристрій містить декілька платформ, кількість яких відповідає кількості всмоктувальних патрубків. Запропонована корисна модель направлена на рішення негативних екологічних і економічних проблем, таких як замори промислових риб, складнощі з очищенням води на водозабірних станціях тощо, що виникають в період цвітіння води в евтрофікованих водоймах. Установка, на відміну від відомих пристроїв, має просту надійну конструкцію, легко обслуговується і експлуатується, її виготовлення і використання не потребує значних матеріальних і енергетичних витрат. Виконання забірного пристрою з можливістю розміщення впускного отвору всмоктувального патрубка на заданій глибині від поверхні води дозволяє розташовувати його безпосередньо в насиченому ціанобактеріями шарі води, тим самим здійснювати якісне очищення водойм і водотоків від ціанобактерій, а додаткове використання платформи, яка не тільки утримує всмоктувальний патрубок на плаву, але й при всмоктуванні насиченої ціанобактеріями водної маси перешкоджає потраплянню у впускний отвір чистої або мало насиченої ціанобактеріями води з нижнього шару, що забезпечує викачування тільки концентрованої водної маси ціанобактерій. Суть установки для очищення водойм і водотоків від скупчень ціанобактерій, що заявляється, пояснюється фігурами креслення. На фіг. 1 показано установку, в якій трубопровід забірного пристрою знаходиться на бетонному укосі водосховища, а впускний отвір всмоктувального патрубка у прибережній зоні нижче рівня поверхні води (приклад 1); на фіг. 2 показано установку, в якій забірний пристрій оснащений платформою, вид збоку (приклад 2); на фіг. 3 - вид А фіг. 2; на фіг. 4 показано варіант експлуатації установки, в якій забірний пристрій оснащений платформою; на фіг 5 показано установку, в якій забірний пристрій оснащений декількома висмоктувальними патрубками і платформами, вид збоку (приклад 3); на фіг. 6 - вид Б фіг. 5. Приклад 1. Установка для очищення водойм і водотоків від скупчень ціанобактерій містить забірний пристрій, насос і приймальну ємністю. Забірний пристрій включає трубопровід 1 зі всмоктувальними патрубками 2 (фіг. 1). Всмоктувальні патрубки 2 розміщені на відстані один від одного вздовж трубопроводу 1, виконані у вигляді гнучких труб і оснащені впускними отворами 3. Трубопровід 1 зв'язаний з приймальною ємністю і насосом (на фіг. не показано). Установку пропонованої конструкції доцільно використовувати на рукотворних ділянках берегів водосховищ, що являють собою забетонований укіс з майже скрізь прямою лінією берега. Саме вздовж берегів під дією вітру і течії властиво скупчуватися ціанобактеріям. Трубопровід 1 прокладають вздовж берегової лінії по забетонованому укосу 4 вище від найвищого можливого рівня води. Вільні кінці всмоктувальних патрубків 2 розміщують у насиченому ціанобактеріями шарі води біля берега так, щоб впускні отвори 3 були розташовані нижче рівня поверхні води. Трубопровід 1 підключають до насоса і сполучають з приймальною ємністю. Включають насос і концентрована водна маса ціанобактерій через впускні отвори 3 потрапляє у трубопровід 1 і далі у приймальну ємність. На зимовий період всмоктувальні патрубки 2 від'єднують від трубопровода 1, а перед штормовою погодою всмоктувальні патрубки 2 можна просто вибрати на берег. 2 UA 121048 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Приклад 2. Установка для очищення водойм і водотоків від скупчень ціанобактерій містить забірний пристрій, насос і приймальною ємністю. Забірний пристрій включає трубопровід 5 зі всмоктувальним патрубком 6 і платформу 7, при чому всмоктувальним патрубком 6 виступає кінець трубопроводу 5 (фіг. 2, 3). Платформа 7 оснащена поплавцями 8, що являють собою надувні камери, напускання чи випускання повітря з яких дозволяє регулювати глибину занурення і горизонтальність платформи 7. Поплавці 8 закріплені на верхній поверхні платформи 7. Всмоктувальний патрубок 6 оснащений впускним отвором 9. Платформа 7 виконана з отвором, в якому встановлений патрубок 6 так, щоб його торець з впускним отвором 9 знаходився на одному рівні з верхньою поверхнею платформи 7. Трубопровід 5 з'єднаний з приймальною ємністю і насосом (на фіг. не показано). Використовують установку таким чином. В будь-якому місці водойми, де має місце найбільше скупчення ціанобактерій, платформу 7 з встановленим в неї патрубком 6 притоплюють на глибину 30-40 см, забезпечуючи її горизонтальність за допомогою поплавців 8. Трубопровід 5 підключають до насосу і сполучають з приймальною ємністю. Включають насос і насичена ціанобактеріями водна маса через впускний отвір 9 потрапляє у трубопровід 5 і далі у приймальну ємність. При цьому платформа 7 підрізує поверхневий шар води таким чином, що лише насичена ціанобактеріями маса води потрапляє у всмоктувальний патрубок 6. Також до забірного пристрою можна підводити насичений біомасою поверхневий шар води, використовуючи при цьому невід 10, нижній край якого занурюють на глибину 40-50 см, а верхній край за допомогою поплавців тримається на рівні поверхні води або вище (фіг. 4). Невід 10 може бути виготовлений із суцільного полотна або дуже дрібної сітки. Невід 10 заводять так, щоб забірний пристрій знаходився всередині охопленої ним ділянки водойми. Далі впродовж усього процесу викачування біомаси невід повільно вибирають, підводячи таким чином насичений ціанобактеріями поверхневий шар води до впускного отвору 9 всмоктувального патрубка 6. Приклад 3. Установка для очищення водойм і водотоків від скупчень ціанобактерій містить забірний пристрій, насос і приймальну ємність. Забірний пристрій включає трубопровід 11 зі всмоктувальними патрубками 12 і платформи 13 (фіг. 5, 6). Всмоктувальні патрубки 12 виконані з гнучких труб, встановлені на відстані один від одного вздовж трубопроводу 11 і оснащені впускними отворами 14. Кінці всмоктувальних патрубків 12 розміщені в отворах платформ 13. Кожна платформа 13 оснащена поплавцем 15, закріпленим так, щоб верхній торець всмоктувального патрубка 12 з впускним отвором 14 постійно знаходився нижче рівня поверхні водойми. Трубопровід 11 зв'язаний з приймальною ємністю і насосом (на фіг. не показано). Використовують установку таким чином. Враховуючи те, що ціанобактеріям властиво скупчуватись у прибережній зоні, у воді вздовж берега, повторюючи його контур, прокладають трубопровід 11. Трубопровід 11 заводять на таку відстань від кромки берега, яка є доцільною з урахуванням можливих коливань рівня води у водоймі. При цьому торці всмоктувальних патрубків 12 з впускними отворами 14 знаходяться нижче рівня поверхні водойми в насиченому ціанобактеріями шарі води. Трубопровід 11 підключають до насосу і сполучають з приймальною ємністю, що знаходяться у береговій станції 16. Включають насос і насичена ціанобактеріями водна маса через впускні отвори 14 всмоктувальних патрубків 12 потрапляє у трубопровід 11 і далі у приймальну ємність. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 60 1. Установка для очищення водойм і водотоків від скупчень ціанобактерій, що містить забірний пристрій, виконаний з можливістю взаємодії з приймальною ємністю, яка відрізняється тим, що забірний пристрій являє собою трубопровід, оснащений щонайменше одним всмоктувальним патрубком з впускним отвором, всмоктувальний патрубок виконаний з можливістю розміщення впускного отвору нижче рівня поверхні води, а трубопровід виконаний з можливістю взаємодії з насосом і приймальною ємністю. 2. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що забірний пристрій містить декілька всмоктувальних патрубків, розміщених на відстані один від одного вздовж трубопроводу. 3. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що забірний пристрій оснащений платформою з отвором, в якому встановлений всмоктувальний патрубок, при цьому платформа виконана з можливістю розміщення нижче рівня поверхні води. 3 UA 121048 U 4. Установка за п. 3, яка відрізняється тим, що платформа оснащена поплавцями. 5. Установка за п. 3 або 4, яка відрізняється тим, що забірний пристрій містить декілька платформ, кількість яких відповідає кількості всмоктувальних патрубків. 4 UA 121048 U 5 UA 121048 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6