Всасывающее устройство, перемещаемое по дну водоема с водой для осуществления фильтрования воды из указанного водоема

Номер патента: 23276

Опубликовано: 31.05.2016

Автор: Фишманн Торрес Фернандо Бенджамин

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Всасывающее устройство, перемещаемое по дну водоема с водой, которое всасывает поток воды с флокулированными частицами для осуществления фильтрования воды из указанного водоема; при этом указанное всасывающее устройство включает несущий каркас со средством соединения с насосной системой, средство движения качением с горизонтальным валом для перемещения по дну водоема, средство вращательного скольжения с вертикальным валом для перемещения вблизи стенок водоема, средство всасывания, включающее множество всасывающих трубопроводов, средство очистки и средство поворота средства движения качением относительно несущего каркаса и крепежные средства для прикрепления средства всасывания и средства очистки к несущему каркасу, где крепежные средства включают тросы, на которых средство всасывания и средство очистки подвешены к несущему каркасу.

2. Всасывающее устройство по п.1, где несущий каркас включает средство принудительного поворота для присоединения тягового средства.

3. Всасывающее устройство по п.1, где горизонтальные валы средства движения качением изготовлены из нержавеющей стали и в них расположены полужесткие полиуретановые защитные ролики и опорные колеса, изготовленные из полиэтилена высокой плотности для поддержания и перемещения несущего каркаса.

4. Всасывающее устройство по п.3, где средства поворота, которые соединяют несущий каркас, средство движения качением и средство всасывания, расположены вокруг горизонтальных валов.

5. Всасывающее устройство по п.4, где указанное средство движения качением дополнительно включает вспомогательные валы, изготовленные из нержавеющей стали, во вкладышах из эпоксидной смолы, расположенных на краях средства всасывания и средства очистки, причем на указанных вспомогательных валах расположены вспомогательные колеса, изготовленные из полиэтилена высокой плотности, для поддержания и перемещения средства всасывания и средства очистки.

6. Всасывающее устройство по п.1, где средство вращательного скольжения с вертикальным валом дополнительно включает боковые защитные колеса, изготовленные из полиэтилена высокой плотности.

7. Всасывающее устройство по п.1, где средство соединения включает патрубок для гибкого шланга, соединенного с насосной системой, соединительные элементы из ПВХ и гибкие гофрированные трубы, которые соединены со средством всасывания.

8. Всасывающее устройство по п.1, где средство всасывания включает всасывающий канал, изготовленный из согнутой нержавеющей стали, который соединяется с всасывающими входами, изготовленными из труб из нержавеющей стали, которые приварены в атмосфере аргона непрерывным сварным швом к указанному всасывающему каналу; соединительные элементы из ПВХ и гибкие гофрированные трубы, присоединенные к средству соединения.

9. Всасывающее устройство по п.1, где крепежные средства включают тросы, на которых средство всасывания и средство очистки подвешены к несущему каркасу на расстоянии, не превышающем 2 см от дна водоема.

Текст

Смотреть все

ВСАСЫВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, ПЕРЕМЕЩАЕМОЕ ПО ДНУ ВОДОЕМА С ВОДОЙ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ФИЛЬТРОВАНИЯ ВОДЫ ИЗ УКАЗАННОГО ВОДОЕМА Изобретение включает эффективный способ фильтрования воды из водоема, где осуществляют фильтрование малого объема воды, а не всего количества воды из водоема; данный способ включает следующие стадии: (а) излучение ультразвуковых волн в водоем; (b) добавление флокулянта в воду; (с) обработку дна водоема всасывающим устройством, которое всасывает поток воды с флокулированными частицами и направляет его в выпускной коллектор; (d) фильтрование выходящего потока всасывающего устройства из указанного выпускного коллектора и (е) возврат отфильтрованного потока в водоем. Изобретение дополнительно охватывает всасывающее устройство, применяемое в указанном эффективном способе фильтрования. Фишманн Торрес Фернандо Бенджамин (CL) Поликарпов А.В., Борисова Е.Н. (RU) Область изобретения Настоящее изобретение описывает способ фильтрования воды в больших водоемах, таких как фонтаны, зеркальные пруды, пруды и озера, с низкими капиталовложениями и эксплуатационными расходами. Предпосылки создания изобретения Когда воду помещают в рекреационные или декоративные водоемы, вода часто становится мутной,несмотря на хорошее ее качество и низкие уровни взвешенных твердых частиц в источнике воды. В водоем попадают пыль, грунт, органические вещества и т.д. из окружающей среды. Однако основным источником взвешенных частиц, приводящих к помутнению воды, часто является неизбежное разрастание микроорганизмов, особенно микроводорослей, которые широко распространены в природе и которые находят подходящие условия для жизни в данной водной среде. Водоросли представляют собой группу разнообразных растений, которые встречаются в широком интервале мест обитания в окружающей среде. Они представляют собой фотосинтетические растения,содержащие хлорофилл, которые имеют очень простые репродуктивные структуры, а их ткани не дифференцируются на корни, стволы или настоящие листья. Средний размер одиночных микроскопических одноклеточных водорослей составляет приблизительно 1 мкм. Водоросли встречаются повсеместно и могут приводить к возникновению проблем в водоемах. Уничтожение водорослей является давно назревшей проблемой. Водоросли представляют собой одноклеточные растительные организмы, которые размножаются при солнечном свете. Они присутствуют в растительности, воздухе, почве и воде. Их микроскопические споры непрерывно заносятся в водоемы и в другие массы воды ветром, песчаными бурями, дождем и т.д. Они быстро разрастаются в стоячей воде при воздействии солнечного света и температур выше 4 С. Они могут вызывать образование ила и/или запахов. Они могут мешать надлежащему фильтрованию и могут приводить к значительному увеличению расхода хлора в общественных бассейнах. Присутствие фосфатов и нитратов в воде способствует их росту. Планктонные водоросли представляют собой одноклеточные микроскопические растения, которые свободно плавают в воде. Когда данные растения чрезмерно распространяются или "цветут", они окрашивают воду в водоемах в зеленый цвет. Реже они могут окрасить воду в другие цвета, включая желтый,серый, коричневый или красный. Краткое изложение сущности изобретения Согласно одному из аспектов данного изобретения предложен способ фильтрования воды в водоемах. Осуществляют процесс фильтрования малого объема воды, а не всей воды из водоема. Данный способ включает излучение ультразвуковых волн в водоем, добавление флокулянта в воду, обработку дна водоема всасывающим устройством, которое всасывает поток воды с флокулированными частицами для получения выходящего потока всасывающего устройства, выпуск выходящего потока всасывающего устройства в выпускной коллектор, фильтрование выходящего потока всасывающего устройства из указанного выпускного коллектора для получения отфильтрованного потока и возврат отфильтрованного потока в водоем. Согласно другому аспекту данного изобретения предложено всасывающее устройство, перемещаемое по дну водоема с водой. Всасывающее устройство всасывает поток воды с флокулированными частицами для осуществления фильтрования воды из указанного водоема. Всасывающее устройство включает несущий каркас со средством соединения с насосной системой, средство движения качением с горизонтальным валом для перемещения по дну водоема, средство вращательного скольжения с вертикальным валом для перемещения вблизи стенок водоема, средство всасывания, включающее множество всасывающих трубопроводов, средство очистки и средство поворота средства движения качением относительно несущего каркаса. Следует понимать, что как предшествующее общее описание, так и последующее подробное описание представляют собой примеры, являются поясняющими и предназначены для того, чтобы дать дополнительное пояснение изобретения, представленного в формуле изобретения. Краткое описание чертежей На следующих чертежах, которые являются частью данной заявки, представлены воплощения описанных ниже систем и способов; они не подразумевают какое-либо ограничение объема изобретения,который определен прилагаемой формулой изобретения. На фиг. 1 изображен вид сверху водоема, где применяли способ по настоящему изобретению. На фиг. 2 изображен вид сверху водоема с традиционной системой фильтрования. На фиг. 3 изображено дно водоема, где наблюдаются диспергированные флокулы, полученные в результате совместного действия ультразвука и применения флокулянта. На фиг. 4 изображен схематический вид сверху всасывающего устройства. На фиг. 5 изображен схематический вид снизу средства всасывания вместе с всасывающим устройством. На фиг. 6 изображен вид спереди всасывающего устройства. На фиг. 7 изображен вид снизу всасывающего устройства. На фиг. 8 изображен вид спереди продольного сечения всасывающего устройства. На фиг. 9 изображен вид сбоку поперечного сечения всасывающего устройства. На фиг. 10 изображен вид сверху элемента всасывающего устройства. На фиг. 11 изображен вид сверху дополнительного элемента всасывающего устройства. Описание изобретения Настоящее изобретение описывает эффективный и экономичный способ фильтрования воды из водоемов, таких как фонтаны, зеркальные пруды, общественные плавательные бассейны и искусственные озера. Взвешенные в воде твердые частицы осаждают с помощью совместного действия флокулянтов и ультразвуковых волн, а затем их собирают со дна посредством всасывания с помощью всасывающего устройства. Затем сток из указанного всасывающего устройства фильтруют и возвращают в водоем, устраняя мутность всей воды в водоеме фильтрованием только очень малого потока, который соответствует стоку из всасывающего устройства, по сравнению с потоками, которые требуются в традиционных системах фильтрования, в которых фильтруют всю воду из водоема. Кроме того, описано всасывающее устройство, необходимое для осуществления способа по настоящему изобретению. Как было указано выше, к помутнению воды, помещенной в водоемы, может привести ряд факторов. Для устранения из водоемов взвешенных твердых частиц, таких как водоросли, пыль, органические вещества и т.д., обычно применяют системы фильтрования. Фильтрование представляет собой технологию, состоящую в пропускании смеси твердых веществ и текучих сред, газов или жидкостей, через пористую или фильтрующую среду, которая может являться частью устройства, которое называют фильтром, где удаляют большинство твердых компонентов данной смеси. Применения способов фильтрования разнообразны и встречаются во многих областях человеческой деятельности, в быту и в промышленности, где особенно важным является производственный процесс,который требует технологий химического машиностроения. Фильтрование развивалось вместе с эволюцией человека; большее внимание теории фильтрования стали уделять, начиная с 20 века. Существуют различные классификации способов фильтрования и фильтровального оборудования, а категории классификации, в общем случае, не являются взаимоисключающими по отношению друг к другу. Разнообразие фильтровальных устройств и фильтров так же широко, как разнообразие типов имеющихся в наличии пористых материалов для их применения в качестве фильтрующих сред и конкретные условия для каждого применения: от простых устройств, таких как бытовые фильтры для кофе или фильтровальные воронки для разделения в лабораторных условиях, до огромных сложных систем, которые полностью автоматизированы, таких как системы, которые применяют в нефтехимической промышленности и очистке для извлечения дорогостоящего катализатора, или системы очистки питьевой воды для городского водопровода. Фильтрование представляет собой механическую или физическую операцию, применяемую для отделения твердых веществ в текучих средах (таких как жидкости или газы), в которые помещают фильтрующую среду, и текучая среда может течь через фильтрующую среду, а твердые вещества (или по меньшей мере их часть) удерживаются. Обычно принимают во внимание, что разделение является неполным и зависит от размера пор и толщины среды, а также от механики процессов, которые происходят во время фильтрования. Обычно в процессе фильтрования фильтрующая среда имеет несколько слоев,но в процессе принимают участие также и другие механизмы, такие как прямой перехват, диффузия и действие центробежной силы, в результате которых частицы не могут следовать по извилистым каналам фильтрующей среды, через которые проходят линии потока, и они задерживаются на волокнах фильтрующей среды. Существуют две основные методики фильтрования. Фронтальное фильтрование, являющееся наиболее известным, при котором текучая среда проходит перпендикулярно поверхности фильтрующей среды. Данную методику применяют, например, в бытовых фильтрах для кофе. Фильтр задерживает частицы; ограничением данной методики является накопление частиц на поверхности фильтрующей среды, которая в итоге засоряется. Тангенциальное фильтрование, с другой стороны, при котором текучая среда проходит по касательной к поверхности фильтрующей среды. Давление текучей среды предоставляет ей возможность прохождения через фильтр. В данном случае частицы остаются в тангенциальном потоке, и засорение фильтра происходит медленнее. Однако данную методику применяют только для очень маленьких частиц, размером от 1 нм до 1 мкм. Кроме того, типы фильтрования можно классифицировать в зависимости от размера пор фильтрующей среды: осветляющее фильтрование: когда диаметр пор составляет от 10 до 450 мкм; стерилизующее фильтрование: когда диаметр пор превышает 0,22 мкм; микрофильтрование: когда диаметр пор составляет от 10 нм до 10 мкм; ультрафильтрование: когда диаметр пор составляет от 1 до 10 нм; обратный осмос: когда диаметр пор составляет от 0,1 до 1 нм. Эффективность фильтрования зависит от ряда переменных параметров, таких как давление, фильт-2 023276 рующая среда, вязкость, температура, размер и концентрация частиц. В общем случае, если увеличение давления приводит к значительному увеличению производительности или скорости фильтрования, это является признаком образования слоя гранулированного осадка. Однако для толстых или очень тонких слоев осадков увеличение давления насоса не приводит к значительному увеличению производительности фильтрования. В других случаях осадок характеризуется критическим давлением, выше которого скорость фильтрования даже снижается. На практике предпочтительно работать при постоянной скорости, начиная с низкого давления, хотя из-за широкого применения систем с центробежными насосами обычными условиями являются переменное давление и скорость потока. Теория показывает, что помимо учета характеристик фильтрующей среды, средняя скорость потока обратно пропорциональна количеству осадка и прямо пропорциональна квадрату площади фильтрующей поверхности. В результате действия двух данных переменных параметров для одинакового количества текучей среды, подлежащей фильтрованию, следует отметить, что скорость ее потока обратно пропорциональна квадрату толщины слоя осадка в конце процесса. Данное наблюдение влечет за собой то, что максимальной производительности теоретически достигают для таких осадков с очень малой толщиной,сопротивление которых превышает сопротивление фильтрующей среды. Однако другие факторы, такие как время восстановления осадка, трудность его удаления и стоимость фильтрующей поверхности большего размера, объясняют то, что на практике предпочтительнее работать в условиях с более толстыми слоями осадка. Скорость потока фильтрата в любой момент времени обратно пропорциональна вязкости фильтрата. При повышении температуры фильтрата его вязкость снижается и, следовательно, скорость потока фильтрата возрастает. Размер частиц оказывает значительное влияние на сопротивление осадка и пленки. Даже малые изменения из-за замены частиц влияют на коэффициент в уравнении для сопротивления осадка, а большие изменения влияют на сжимаемость. По указанным выше причинам фильтрование является непростым процессом, особенно когда фильтруют большие потоки. В декоративных и рекреационных водоемах, таких как общественные бассейны и фонтаны, применяют диатомовые, патронные и песчаные системы, причем последние являются наиболее распространенными системами. Песчаные фильтры представляют собой элементы, которые наиболее широко применяют при фильтровании воды с низким или средним содержанием примесей, которое требует удаления частиц размером до 20 мкм. Взвешенные частицы, которые приносит вода, задерживаются, когда они проходят через фильтрующий слой песка. После того как примеси засоряют фильтр, достигая заданного снижения содержания, фильтр можно регенерировать путем промывки против течения. Качество фильтрования зависит от различных параметров, среди прочего, от формы фильтра, высоты фильтрующего слоя, свойств и гранулометрических характеристик фильтрующей массы, скорости фильтрования и т.д. Данные фильтры можно изготовить из полиэфирных смол и стекловолокна, которые пригодны для фильтрования речной и морской воды из-за их абсолютной устойчивости к коррозии. Для воплощений, в которых требуется лучшая стойкость к давлению, также применяют нержавеющую сталь и углеродистую сталь. Применение систем фильтрования в декоративных и рекреационных водоемах, таких как зеркальные пруды и плавательные бассейны, широко распространено во всем мире, однако при увеличении размера данных водоемов возникают две проблемы, которые ограничивают их масштабы. Первым ограничением являются высокие капиталовложения и эксплуатационные расходы. Действительно, в мире имеется очень мало рекреационных водоемов с отфильтрованной водой, объем которых превышает 2500 м 3 (объем Олимпийского бассейна), а эксплуатационные расходы для водоемов с объемами, близкими к указанному значению, являются высокими. Например, если речь идет о бассейне объемом 9000 м 3 в жилищном кондоминиуме, то требуется скорость фильтрования, составляющая 416 л/с, чтобы удовлетворять рекомендациям санитарных правил для фильтрования в общественных бассейнах. Данные рабочие объемы неосуществимы в строительном проекте такого рода из-за начальных капиталовложений, площади, которую занимают системы фильтрования, сложности и особенно эксплуатационных расходов. Однако существует и вторая проблема, которая осложняет фильтрование больших количеств воды,и она связана с трудностью однородного фильтрования всего объема воды. В обычном бассейне или фонтане одной точки всасывания и одной точки слива достаточно для достижения относительно однородного фильтрования всей воды. При увеличении объема воды влияние точки всасывания ограничено ближайшей зоной, и она не оказывает влияния на весь объем. Это означает, что необходимо проектировать сложную и дорогую систему трубопроводов с большим количеством точек всасывания и слива. В системе такого типа наблюдаются большие потери давления, а также возникает каналообразование в по-3 023276 токе фильтрата, т.е. одну и ту же воду фильтруют несколько раз, что снижает эффективность системы. По указанным выше причинам обслуживание больших количеств воды с помощью систем фильтрования является экономически невыгодным и очень неэффективным, и поэтому в мире отсутствуют большие фильтруемые водоемы для декоративных или рекреационных применений. Из уровня техники известен патент ЧилиCL 43534, направленный на получение больших количеств воды для рекреационных применений, в котором описан способ получения (т.е. установки и обслуживания) больших объемов или количеств воды для рекреационных целей, например, озер и бассейнов с превосходным цветом, высокой прозрачностью и чистотой, аналогичными указанным свойствам для бассейнов или тропических морей, с низкой стоимостью, особенно для количеств воды, превышающих 15000 м 3. Настоящее изобретение определяет особенности конструкции, такие как приспособления для сбора нефти с поверхности воды, системы сбора воды, строительные элементы, типы и цвета прокладок, системы циркуляции и введения добавок, требования к подаче воды, измерение значения рН,добавление солей, применение альгицидов и флокулянтов, изменение скоростей подачи свежей воды,добавок и скорости процессов окисления и всасывающее средство, приводимое в движение лодкой. В патенте CL 43534 применяют незамкнутую систему циркуляции воды, поэтому не рассматривают какой-либо способ регенерации воды и не применяют какой-либо тип фильтрования. Также не решена проблема образования биопленки на стенках и дне водоема; при малых количествах воды биопленку удаляют вручную, но это невозможно осуществить в больших водоемах. Задача настоящего изобретения отличается от задачи патента CL 43534 и, напротив, в настоящей заявке на патент описана недорогая система фильтрования, которая предоставляет возможность регенерации воды без необходимости фильтрования всей воды из водоема, что происходит при применении дорогих систем фильтрования воды в водоемах, известных до настоящего времени, а также без сброса воды из системы всасывания, что происходит в указанном выше патенте, который подразумевает применение большего количества воды и, в итоге, выпуск воды с осадком в природные потоки. В патенте CL 43534 воду сбрасывают, и он не включает систему фильтрования, поэтому эффективность системы всасывания и, следовательно, самого фильтрования не является критически важной. Однако всасывание донного осадка из больших водоемов эффективным образом с применением малых потоков воды (критически важный момент, когда необходимо фильтровать сток) является сложной задачей,поскольку всасывающее устройство должно передвигаться с большой скоростью, чтобы обработать большие поверхности, и поэтому поднимает облако осадка, что приводит к помутнению воды и снижает эффективность системы. В свою очередь, существуют экономические и законодательные ограничения в применении больших количеств флокулянтов из-за их стоимости, исходя из применяемых больших объемов воды и санитарных ограничений. С другой стороны, свойства данного осадка не подходят для эффективного фильтрования. Решение проблемы экономичного фильтрования воды в больших водоемах без необходимости фильтрования всего объема воды, что происходит при применении современных систем, было найдено с помощью разработки и подтверждения совместного применения флокулянтов и ультразвука, в результате чего на дне водоема образуются диспергированные флокулы, отделенные друг от друга и легко поддающиеся всасыванию с помощью специально сконструированного всасывающего устройства, которое может обрабатывать большие поверхности за короткое время; затем указанные флокулы отфильтровывают с высокой эффективностью, в зависимости от качества фильтрата, с помощью простого приспособления, такого как песчаный фильтр или другой небольшой и экономичный фильтр, имеющийся на рынке,с применением малых концентраций флокулянтов. Применение ультразвука в больших водоемах предоставляет возможность очень эффективного и простого всасывания с помощью всасывающего устройства, не только из-за образования больших и диспергированных флокул, которые легко всасывать и фильтровать, но также предоставляет возможность применения ультразвука, который позволяет контролировать рост биопленки в водоемах и устранять среду, в которой водоросли прикрепляются к стенкам и дну водоемов. Биопленка состоит из слоев бактерий, образовавшихся на принимающих их поверхностях, что создает точки сцепления для водорослей,которые трудно удалить с поверхностей водоема. В таких случаях ультразвуковые волны препятствуют образованию базового слоя биопленки, чтобы избежать превращения большинства плавающих планктонных бактерий в неподвижные бактерии с сильной адгезионной способностью и их роста на поверхности. Базовый слой биопленки начинает образовываться спустя короткий интервал времени, составляющий от 20 мин до 3 ч после очистки поверхности, погруженной в водоем. При применении ультразвуковых волн в процессе флокуляции способ по настоящему изобретению,действительно, в основном удаляет из воды клетки водорослей, частицы, пыль и муть, значительно повышая эффективность флокуляции из-за воздействия ультразвука на коагулирующие флокулянты. Обычно обработка ультразвуком снижает количество флокулянтов на две трети при достижении 90% удаления водорослей, частиц, пыли и мути. Значительное преимущество способа по настоящему изобретению по сравнению с предшествующим способом фильтрования воды из водоемов заключается в очень низких капиталовложениях и эксплуатационных расходах и в высокой эффективности фильтрования воды. Действительно, по сравнению с традиционными системами фильтрования для водоемов достигают превосходных результатов в уровне прозрачности воды при значительно более низких капиталовложениях и эксплуатационных расходах, поскольку применяют синергетического действия систему из флокуляции и обработки ультразвуком взвешенных частиц, которые легко отсасывают с помощью всасывающего устройства из-за образования флокул большого размера, которые по отдельности объединяют и легко всасывают в отсутствии биопленок, а также эффективно фильтруют из-за качества осадка с помощью небольшого стандартного недорогого фильтра, который легкодоступен на рынке. Этого достигают с применением очень малых количеств флокулянтов. В итоге, путем фильтрования только малой доли от всего объема воды, соответствующей стоку из всасывающего устройства, достигают результата, который аналогичен результату, достигаемому с применением традиционных систем, в которых фильтруют все количество воды, или превосходит указанный результат. Настоящее изобретение предлагает эффективное и экономичное фильтрование воды из водоема, где осуществляют фильтрование малого объема воды, а не всей воды из водоема; данное фильтрование включает следующие стадии:a) излучение ультразвуковых волн в водоем;c) обработка дна водоема всасывающим устройством, которое всасывает поток воды с флокулированными частицами и направляет его в выпускной коллектор;d) фильтрование выходящего потока всасывающего устройства из указанного выпускного коллектора и е) возврат отфильтрованного потока в водоем. Предпочтительно на стадии а) настоящего изобретения ультразвуковые волны излучают в течение интервала времени, составляющего от 1 до 24 ч в сутки, с частотой от 20 до 100 кГц и с мощностью в интервале от 10 до 45 Вт. Предпочтительно на стадии а) способа по настоящему изобретению ультразвуковые волны излучают в течение интервала времени, составляющего от 12 до 24 ч, более предпочтительно от 20 до 24 ч. Ультразвуковые волны можно излучать с помощью излучателей. Данные приспособления излучают ультразвуковые волны по радиусу в диапазоне 180, а радиус их действия составляет 150 м, поэтому излучатели ультразвуковых волн расположены под поверхностью воды на определенном расстоянии друг от друга, соответствующем радиусу их действия, составляющему приблизительно от 100 до 150 м, таким образом, излучаемые ультразвуковые волны проходят через всю воду в водоеме. Обычно излучатели ультразвуковых волн устанавливают на краях водоема; однако в случае, когда диаметр водоема превышает 300 м, можно создать центральный островок или другую центральную платформу, что предоставляет возможность установки излучателей в центре водоема, расположенных таким образом, чтобы вся поверхность подвергалась воздействию ультразвуковых волн согласно дальности действия применяемого излучателя. Целью стадии а) способа по настоящему изобретению является снижение количества микроводорослей, которые являются основным компонентом взвешенных в воде твердых частиц, что облегчает процесс всасывания и повышает эффективность последующего фильтрования с применением недорогого экологически чистого способа, который снижает применение химических веществ и способствует достижению конечной цели, состоящей в снижении эксплуатационных расходов; устранение образования биопленки, которая обычно образуется на стенках и дне водоема и является причиной роста водорослей, что повышает эффективность использования всасывающего устройства и снижает необходимость ручной очистки стенок, образуя синергетического действия систему; снижение количества флокулянта и облегчение коагуляции водорослей и частиц в целом для удаления со дна с помощью всасывающего устройства; облегчение всасывания с помощью всасывающего устройства в результате синергетического действия ультразвуковых волн и флокулянта, поскольку оно предоставляет возможность получения флокул большего размера, которые легче всасывать без образования мути взвешенных частиц, которая возникает, когда всасывающее устройство обрабатывает дно водоема; облегчение фильтрования с применением простых песчаных фильтров без дополнительной флокуляции и устранение мутности воды в водоеме совместно с флокулянтом. Предпочтительно на стадии b) способа по настоящему изобретению флокулянт представляет собой ионный полимер. Более предпочтительно указанный ионный полимер представляет собой катионный полиэлектролит, поддающийся биологическому разложению. Предпочтительно на стадии b) способа по настоящему изобретению флокулянт добавляют в воду в водоеме в концентрации от 0,005 до 2 ppm (частей на миллион) по меньшей мере один раз каждые 6 дней, предпочтительно в концентрации от 0,01 до 0,5 ppm по меньшей мере один раз каждые 4 дня; более предпочтительно в концентрации от 0,0125 до 0,04 ppm каждые 24 ч. Предпочтительно на стадии с) способа по настоящему изобретению скорость потока воды с флоку-5 023276 лированными частицами находится в интервале от 1 до 30 л/с. Более предпочтительно скорость потока воды с флокулированными частицами находится в интервале от 10 до 20 л/с. С другой стороны, на стадии с) настоящего изобретения, когда дно водоема обрабатывают всасывающим устройством, устройство можно перемещать с помощью различных тяговых средств, таких как лодка на поверхности водоема; тележка, движущаяся по рельсам на дне водоема; оснащенный двигателем робот, автоматизированный робот и/или робот с дистанционным управлением; или с помощью системы с канатным шкивом. На стадии d) скорость потока воды меняют в зависимости от размера всасывающего устройства, который, в свою очередь, связан с объемом водоема. Предпочтительно на стадии d) способа по настоящему изобретению скорость фильтрования потока, выходящего из всасывающего устройства, находится в интервале от 1 до 30 л/с, более предпочтительно в интервале от 10 до 20 л/с. Поток, выходящий из всасывающего устройства, перекачивают с помощью передвижного насоса,присоединенного к всасывающему устройству с помощью гибкого всасывающего шланга, расположенного вдоль края водоема на поверхности воды на подвижной или неподвижной платформе или на лодке. Поток, выходящий из всасывающего устройства, направляют в выпускной коллектор; из указанного выпускного коллектора воду перекачивают для фильтрования с применением центробежного насоса со скоростью потока предпочтительно от 1 до 30 л/с, более предпочтительно со скоростью потока от 10 до 20 л/с и при давлении от 100 до 300 кПа (от 1 до 3 бар) по направлению к фильтру. Указанный фильтр может представлять собой песчаный, диатомовый или патронный фильтр, в зависимости от выходящего потока, всасываемого всасывающим устройством. На стадии е) отфильтрованную воду возвращают в водоем с применением рециркуляционного насоса, расположенного на краю водоема и присоединенного с помощью шланга или трубы к питающему трубопроводу; с применением инжекторов отфильтрованную воду возвращают в водоем из указанного питающего трубопровода, чтобы замкнуть рециркуляционный цикл и, таким образом, сохранить воду внутри системы. Важно иметь в виду, что задачей всасывающего устройства в способе по настоящему изобретению является очистка дна водоема, что происходит с помощью всасывающих устройств в традиционных бассейнах, но также наряду с применением флокулянта и излучения ультразвука полностью заменяют традиционную систему фильтрования для общественных плавательных бассейнов. Иными словами, всасывающее устройство удаляет не только материал, естественным образом находящийся на дне (листья, ветки, грунт и т.д.), но также и все взвешенные частицы, а в случае общественных плавательных бассейнов,их удаляют путем фильтрования всей воды 4 раза в сутки. В случае настоящего изобретения взвешенные частицы превращают в флокулы с помощью ультразвука и флокулянта (крупные частицы легче всасывать), и всасывают их с помощью всасывающего устройства, а затем отфильтровывают, снижая расходы на их устранение на два порядка величины. Иначе говоря, вместо фильтрования всей воды с помощью традиционных систем фильтруют только поток, выходящий из всасывающего устройства. Если требуется, фильтрат по настоящему изобретению может включать воду из размещенных на поверхности канавок или стоков (приспособлений для удаления с поверхности воды загрязняющих веществ), чтобы устранить, в частности, поверхностный слой воды в водоеме, который может включать масла и плавающие частицы. Поток, извлеченный с применением приспособлений для удаления с поверхности воды загрязняющих веществ, можно включить в выпускной коллектор, чтобы отфильтровать его на стадии d) настоящего изобретения, поскольку приспособления для удаления с поверхности воды загрязняющих веществ удаляют только поверхностный слой воды с очень низкой скоростью потока, например от 1 до 5 л/с. Это не влияет на производительность недорогих фильтров, имеющихся на рынке,которые применяют в способе по настоящему изобретению. Важно отметить, что в некоторых традиционных системах фильтрования воду из приспособлений для удаления с поверхности воды загрязняющих веществ включают в фильтр, но в данном случае это соответствует большим потокам, которые предполагают не только удаление поверхностного слоя, но также и фильтрование всей воды. В способе по настоящему изобретению речь идет о фильтровании только поверхностного слоя, так что фильтруемые потоки меньше на два порядка величины. В настоящем изобретении необходимо всасывающее устройство, способное обрабатывать большие поверхности под водой в водоеме, например устройство, способное обрабатывать 1 га за 3 ч, т.е. способное продвигаться со скоростью 0,93 м/с; указанное устройство отсутствует на рынке, поэтому всасывающее устройство специально сконструировали для осуществления стадии с) способа по настоящему изобретению; указанное устройство обрабатывает поверхность, которая по меньшей мере в 100 раз больше дна водоема, быстрее чем любое другое существующее устройство за такой же интервал времени. Как видно на фиг. 4-11, всасывающее устройство, применяемое на стадии с) способа по настоящему изобретению, главным образом, включает несущий каркас (10); средство (20) соединения с насосной системой; средство (30) движения качением с горизонтальным валом для перемещения по дну водоема; средство (40) вращательного скольжения с вертикальным валом для перемещения вблизи стенок водо-6 023276 ема; средство (50) всасывания, включающее множество всасывающих трубопроводов, которые всасывают поток воды с флокулированными частицами со дна водоема по направлению к средству (20) соединения; средство (60) очистки, которое включает ряд щеток; средство (70) поворота средства (30) движения качением относительно несущего каркаса (10) для адаптации всасывающего устройства к неровностям дна водоема; несущий каркас (10) включает средство (80) принудительного поворота (means of pivotablesubjection) для присоединения тягового средства, такого как механизированная подводная тележка с дистанционным управлением; и средство (90) прикрепления средства (50) всасывания и средства (60) очистки к несущему каркасу (10). Как видно из фиг. 5, средство (30) движения качением включает горизонтальные валы (31) из нержавеющей стали, где расположены полужесткие полиуретановые защитные ролики (32) и опорные колеса (33), изготовленные из самосмазывающейся пластмассы, такой как полиэтилен высокой плотности,для поддержания и перемещения несущего каркаса (10). Кроме того, указанное средство (30) движения качением включает вспомогательные валы (34), изготовленные из нержавеющей стали, во вкладышах(35) из эпоксидной смолы, расположенных на краях средства (50) всасывания и средства (60) очистки; на указанных вспомогательных валах (34) расположены вспомогательные колеса (36), изготовленные из самосмазывающейся пластмассы, такой как полиэтилен высокой плотности, для поддержания и перемещения средства (50) всасывания и средства (60) очистки. Кроме того, средство (40) вращательного скольжения включает вертикальные валы и боковые защитные колеса, изготовленные из самосмазывающейся пластмассы, такой как полиэтилен высокой плотности. Как видно из фиг. 6, средство (20) соединения включает патрубок (21) для гибкого шланга, соединенного с насосной системой, соединительные элементы (22) из ПВХ и гибкие гофрированные трубы(23), которые соединены со средством всасывания и позволяют распределять всасывающую силу насосной системы. Как видно из фиг. 7, средство (50) всасывания включает всасывающий канал (51), изготовленный из согнутой нержавеющей стали, который соединяется с всасывающими входами (52), изготовленными из труб из нержавеющей стали, которые приварены в атмосфере аргона непрерывным сварным швом к указанному всасывающему каналу (51), и соединительные элементы (53) из ПВХ и гибкие гофрированные трубы (54), присоединенные к средству (20) соединения. Как видно из фиг. 8, средство (70) поворота соединяет несущий каркас (10), средство (30) движения качением и средство (50) всасывания вокруг горизонтальных валов (31). Кроме того, следует отметить,что средство (80) принудительного поворота соединяет тяговые средства (не показаны на данном чертеже) с несущим каркасом (10). На фиг. 9 отмечено, что крепежные средства (90) включают тросы, например пластиковые тросы, на которых средство (50) всасывания и средство (60) очистки подвешены к несущему каркасу (10) на расстоянии, не превышающем 2 см от дна водоема. Как видно из фиг. 10, несущий каркас (10) состоит из перекрещивающихся дуг (11), определяющих границы внутреннего пространства, которое содержит средство (50) всасывания и средство (60) очистки,подвешенные на крепежных средствах (90). Перекрещивающиеся дуги (11) несущего каркаса (10) закреплены с помощью пластмассовых болтов. На нижних концах указанных перекрещивающихся дуг закреплены средства (70) поворота, которые поворачиваются вокруг горизонтальных валов (31). Между каждым опорным колесом (33), защитными роликами (32) и вспомогательными колесами (36), как и между средствами (70) поворота и средством (80) принудительного поворота, предусмотрены прокладки из полиэтилена высокой плотности (не показаны на чертежах). На фиг. 11 показано распределение всасывающих входов (52) в средстве (50) всасывания и средство(60) очистки в виде центрального ряда щеток. Пример применения. Для осуществления способа по настоящему изобретению, который предоставляет возможность эффективного фильтрования воды в водоемах, таких как фонтаны, зеркальные пруды, плавательные бассейны и озера, с низкими капиталовложениями и эксплуатационными расходами, выполнение происходило следующим образом. Построили водоем (А), аналогичный искусственному озеру, расположенному на центральном побережье Чили, площадью приблизительно 6000 м 2 и объемом 90000 м 3, как показано на фиг. 1. На фиг. 1 представлен вид сверху водоема (А) со схемой, необходимой для осуществления способа по настоящему изобретению. На фиг. 2 представлен вид сверху такого же водоема со схемой, необходимой для осуществления традиционного фильтрования, где фильтруют всю воду из водоема. Различие схем для традиционного фильтрования и для фильтрования согласно способу по настоящему изобретению можно видеть из фиг. 1 и 2; схема, изображенная на фиг. 1, проще и экономичнее, чем схема, изображенная на фиг. 2. В частности, на фиг. 2 показано оборудование, необходимое для традиционного фильтрования, где можно видеть, что для функционирования всех необходимых фильтров крайне требуются трубы на краях водоема, а также зона фильтрования. Можно видеть, что вся инфраструктура, необходимая для традиционного фильтрования, приводит к очень большим эксплуатационным расходам и расходам на создание инфраструктуры; с другой стороны, на фиг. 1 видна простота схемы, необходимой для способа фильтрова-7 023276 ния воды согласно настоящему изобретению, что, таким образом, приводит к экономии эксплуатационных расходов и расходов на создание инфраструктуры. Способ по настоящему изобретению осуществляли с применением следующих стадий. На стадии а) излучали ультразвуковые волны с помощью оборудования (8) для излучения ультразвуковых волн, в дальнейшем называемого генератором ультразвука, товарный знак LG Sonics, модельXL, с двумя рабочими частотами 20 и 100 кГц, мощностью 45 Вт, производства компании LG SOUND,Gerrit van der Veenstraat 752321 CD, Leiden, Нидерланды; с помощью данного устройства предотвратили образование биопленок и понизили применение полимерного флокулянта на 75%. Указанные генераторы(8) ультразвука разместили под поверхностью воды на глубине от 10 до 30 см с применением поплавков и на краю водоема, как показано на фиг. 1. Как показано на фиг. 3, в результате совместного действия излучения ультразвуковых волн и применения флокулянта происходила систематическая коагуляция взвешенных частиц в диспергированные флокулы большого размера, что позволяет облегчить всасывание и эффективное фильтрование потока,выходящего из всасывающего устройства. На стадии b) добавляли катионный полимер, Crystal Clear, который представляет собой поддающийся биологическому разложению катионный полиэлектролит производства компании АР AquariumProducts, США, в концентрации 0,08 ppm каждые 24 ч. На стадии с) дно водоема обрабатывали всасывающим устройством, изображенным на фиг. 4-6, которое захватывало флокулированные частицы, всасывая воду вместе с указанными флокулированными частицами со скоростью 15 л/с в течение 2 ч каждые 2 дня. Как показано на фиг. 1, поток, выходящий из всасывающего устройства (2 с), всасывают с помощью передвижного насоса (2 е) мощностью 6,98 кВт(9,5 л.с.), присоединенного к всасывающему устройству с помощью гибкого пластмассового шланга (2d) диаметром 10,16 см (4 дюйма) и длиной 150 м, по направлению к выпускному коллектору (4), который выпускает указанный поток в несколько бетонных сточных камер (2 а); все указанные сточные камеры соединены с помощью выпускного коллектора (4). Указанное всасывающее устройство, погруженное в воду водоема, обрабатывает дно водоема со скоростью 0,93 м/с и 1 га за 3 ч. Указанная скорость значительно превышает скорость любого аналогичного оборудования, имеющегося на рынке. Указанное специально сконструированное устройство обрабатывает по меньшей мере в 100 раз больше поверхности дна водоема, чем любое другое устройство, имеющееся на рынке, за такой же интервал времени. На стадии d) фильтровали поток, выходящий из всасывающего устройства, прокачивая его с помощью центробежного насоса модели VOGT Serial N 628 мощностью 5,52 кВт (7,5 л.с.) с производительностью 15 л/с, присоединенного к желобу с внутренним диаметром 10,16 см (4 дюйма), из одной или нескольких бетонных сточных камер. Применяли песчаный фильтр модели Aguasin QMA-210-E, заполненный носителем - гравием С-5 и двумя фильтрующими слоями: один слой CARENTI С-8, а другой слой CARENIT AN. На стадии d) способа по настоящему изобретению весь выходящий поток из всасывающего устройства фильтровали за 1,5 ч, следовательно, фильтрование производили в течение 1,5 ч в сутки со скоростью 15 л/с. На стадии е) отфильтрованную воду возвращали в водоем с применением трех рециркуляционных насосов; мощность каждого насоса составляла 1,84 кВт (2,5 л.с.), а производительность 5 л/с, следовательно, в целом получали скорость рециркуляции, равную 15 л/с. Биопленки не образовывались, поэтому отсутствовала необходимость ручной очистки стенок и всасывающего устройства; устраняли общую мутность воды и легко и эффективно полностью удаляли осажденные полимером примеси, оставляя дно полностью чистым. Данное устройство, всасывающее воду со дна водоема со скоростью 15 л/с, оставляло дно водоема свободным от частиц, флокул и слоя осадка,как при тонкой очистке, в отличие от простого драгирования. Всасывающее устройство применяли на дне озера в течение 2 ч каждые 2 дня для всасывания потока с флокулированными частицами со дна водоема, сохраняя воду полностью прозрачной, что соответствует стандартам для прозрачности воды для рекреационных применений при непосредственном контакте и нормативам для плавательных бассейнов в стране применения воплощения изобретения, т.е. нормативам NCh 1333, NCh 209 и NCh 409, и превосходит их. Таблица 1 Сравнительная таблица для воды, очищенной с применением способа по настоящему изобретению, по сравнению с нормативом NCh 1333 для воды для рекреационных применений при непосредственном контакте Официальные нормативы Чили (страна применения воплощения изобретения), где использовали норматив NCh 1333. Таблица 2 Сравнительная таблица для воды, очищенной с применением способа по настоящему изобретению, по сравнению с нормативом NCh 209 для бассейнов Официальные нормативы Чили (страна применения воплощения изобретения), где использовали норматив NCh 209. Фильтрование больших объемов воды является технически сложным и дорогостоящим процессом и поэтому препятствует увеличению масштаба количества прозрачной воды. Всасывающее устройство по настоящему изобретению устраняет взвешенные твердые частицы,флокулированные с помощью флокулянта и обработки ультразвуком, эффективным и экономичным образом, уменьшая потоки через фильтр почти в 100 раз, снижая капиталовложения в фильтры, трубы и энергозатраты во время эксплуатации по сравнению с традиционными системами фильтрования для водоемов. Они предоставляют возможность снижения применения дезинфицирующих средств, флокулянтов, альгицидов и средств для удаления биопленок, устраняют необходимость ручной очистки стенок водоема и повышают эффективность работы всасывающего устройства. Традиционные системы фильтрования являются дорогостоящими, а кроме того, не очищают дно водоема. Описанная здесь методика, с помощью которой достигают значительного снижения капиталовложений и эксплуатационных расходов, предоставляет возможность устранения одного из главных препятствий для строительства больших водоемов для прозрачной воды для рекреационных и декоративных применений. Основными преимуществами предлагаемого способа являются значительная экономия энергии и химических веществ, согласующаяся с защитой окружающей среды, и преимущество в капиталовложениях и эксплуатационных расходах, которое показано в следующей сравнительной таблице: Таблица 3 Сравнение приблизительных расходов между традиционной системой фильтрования и данным всасывающим устройством Норматив NCh 209 предполагает Т = 4 (минимальная скорость фильтрования для бассейна).+ Не учтена стоимость земли под хранилищем площадью 1000 м 2. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Всасывающее устройство, перемещаемое по дну водоема с водой, которое всасывает поток воды с флокулированными частицами для осуществления фильтрования воды из указанного водоема; при этом указанное всасывающее устройство включает несущий каркас со средством соединения с насосной системой, средство движения качением с горизонтальным валом для перемещения по дну водоема, средство вращательного скольжения с вертикальным валом для перемещения вблизи стенок водоема, средство всасывания, включающее множество всасывающих трубопроводов, средство очистки и средство поворота средства движения качением относительно несущего каркаса и крепежные средства для прикрепления средства всасывания и средства очистки к несущему каркасу, где крепежные средства включают тросы, на которых средство всасывания и средство очистки подвешены к несущему каркасу. 2. Всасывающее устройство по п.1, где несущий каркас включает средство принудительного поворота для присоединения тягового средства. 3. Всасывающее устройство по п.1, где горизонтальные валы средства движения качением изготовлены из нержавеющей стали и в них расположены полужесткие полиуретановые защитные ролики и опорные колеса, изготовленные из полиэтилена высокой плотности для поддержания и перемещения несущего каркаса. 4. Всасывающее устройство по п.3, где средства поворота, которые соединяют несущий каркас,средство движения качением и средство всасывания, расположены вокруг горизонтальных валов. 5. Всасывающее устройство по п.4, где указанное средство движения качением дополнительно включает вспомогательные валы, изготовленные из нержавеющей стали, во вкладышах из эпоксидной смолы, расположенных на краях средства всасывания и средства очистки, причем на указанных вспомогательных валах расположены вспомогательные колеса, изготовленные из полиэтилена высокой плотности, для поддержания и перемещения средства всасывания и средства очистки. 6. Всасывающее устройство по п.1, где средство вращательного скольжения с вертикальным валом дополнительно включает боковые защитные колеса, изготовленные из полиэтилена высокой плотности. 7. Всасывающее устройство по п.1, где средство соединения включает патрубок для гибкого шланга, соединенного с насосной системой, соединительные элементы из ПВХ и гибкие гофрированные трубы, которые соединены со средством всасывания. 8. Всасывающее устройство по п.1, где средство всасывания включает всасывающий канал, изготовленный из согнутой нержавеющей стали, который соединяется с всасывающими входами, изготовленными из труб из нержавеющей стали, которые приварены в атмосфере аргона непрерывным сварным швом к указанному всасывающему каналу; соединительные элементы из ПВХ и гибкие гофрированные трубы, присоединенные к средству соединения. 9. Всасывающее устройство по п.1, где крепежные средства включают тросы, на которых средство всасывания и средство очистки подвешены к несущему каркасу на расстоянии, не превышающем 2 см от дна водоема.

МПК / Метки

МПК: B01D 21/01

Метки: указанного, водоема, фильтрования, осуществления, всасывающее, водой, воды, дну, перемещаемое, устройство

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/18-23276-vsasyvayushhee-ustrojjstvo-peremeshhaemoe-po-dnu-vodoema-s-vodojj-dlya-osushhestvleniya-filtrovaniya-vody-iz-ukazannogo-vodoema.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Всасывающее устройство, перемещаемое по дну водоема с водой для осуществления фильтрования воды из указанного водоема</a>

Похожие патенты