Способ аэрации водоемов и устройство для его осуществления

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2478583:

Таран Анатолий Петрович (RU)

Изобретение относится к обеспечению охраны водной среды и может быть использовано при обогащении кислородом воздуха естественных и искусственных водоемов, и, в частности, застойных зон при очистке бытовых и производственных сточных вод в биологических прудах. Способ аэрации воды включает забор воды из водоема, забор воздуха из атмосферы, смешивание потоков воды и воздуха и сброс водовоздушной смеси в водоем. Забор воды производят из глубинных придонных слоев водоема водоподъемной трубой 1, закрепленной на поплавке 8 и выходящей в открытую атмосферу. Аэрацию воды производят в верхней части водоподъемной трубы 1 нагнетанием воздуха в воду действием скоростного напора атмосферного ветра. Аэрированную воду поднимают выше уровня свободной поверхности воды в водоеме и сбрасывают в водоем путем выноса ее при вакуумировании верхнего торца водоподъемной трубы 1 скоростным потоком атмосферного ветра. Нагнетатель воздуха в воду верхней части водоподъемной трубы выполнен в виде конфузоров 2, размещенных по периметру вокруг водоподъемной трубы 1. Средство для выдачи аэрированной воды в водоем выполнено в виде двух криволинейных в зеркальном отображении зонтообразных поверхностей 5 и 6, образующих сужающийся канал над торцом водоподъемной трубы 1. Изобретение позволяет обеспечить аэрацию воды без ориентации устройств навстречу ветру, без преобразования энергии ветра в другие виды энергии и аэрировать в первую очередь глубинные придонные слои водоема. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Известны аэраторы для сточных вод, в которых смешивание воды и воздуха производится с применением механических устройств с приводом от промышленных источников энергии (Б.М.Худенко. Аэраторы для очистки сточных вод. Стройиздат, 1973 г. - 112 стр.). Недостаток известных механических аэраторов заключается в их большой энергоемкости и металлоемкости, так как используется энергия от промышленных источников и проводятся ее многократные преобразования прежде, чем совершается полезное действие.

Известен передвижной плавающий аэратор (RU 2082683, опубл. 27.06.1997 г.), в котором используется энергия ветра. Способ аэрации водоема по этому патенту включает операции: забор воды из водоема, забор воздуха из атмосферы, смешивание воды и воздуха, сброс водовоздушной смеси в водоем. Но для совершения полезного действия в этом аэраторе энергию ветра преобразовывают в механическую энергию дополнительных устройств. Это снижает кпд и делает аэраторы металлоемкими. Эти аэраторы насыщены контрольной и измерительной аппаратурой, что требует использования высококвалифицированного персонала для их обслуживания. Все это удорожает процесс аэрации. Кроме того, их недостатками является необходимость ориентации навстречу ветру и ограничены возможности этих устройств аэрацией только поверхностных слоев водоемов.

Задача изобретения - обеспечить аэрацию воды без ориентации устройств навстречу ветра, без преобразований энергии ветра в другие виды энергии и аэрировать, в первую очередь, глубинные придонные слои водоема.

Технический результат достигается тем, что в способе аэрации, включающем забор воды из водоема, забор воздуха из атмосферы, смешивание воды и воздуха, сброс водовоздушной смеси в водоем, согласно изобретению, воду забирают из глубинных придонных слоев водоема, поднимают выше уровня свободной поверхности воды в водоеме в открытую атмосферу, насыщают воздухом с помощью конфузоров скоростным напором атмосферного ветра через радиальную перфорацию в водоподъемной трубе. Для формирования потока воды и аэрации ее используют водоподъемную трубу, смонтированную на поплавке. Над верхним торцом водоподъемной трубы, открытым в атмосферу, вакуумируют перемещением скоростного потока атмосферного ветра. Причем гидравлические сопротивления движению воды через приемное отверстие водоподъемной трубы выполняют больше величины гидравлических сопротивлений перфорации в водоподъемной трубе при освобождении воздушной трубы от воды в момент запуска устройства, предпочтительно, на порядок.

Пример аэрации водоема

Способ аэрации воды реализуется с помощью устройства для аэрации. В водоем опускают и фиксируют якорем поплавок с водоподъемной трубой и размещенными по ее периметру конфузорами, предназначенными для направления атмосферного ветра в водоподъемную трубу через радиальную перфорацию ниже свободной поверхности воды в водоеме. На этом подготовка устройства к работе заканчивается.

При появлении в приземном слое воздуха перемещений воздушных масс через конфузоры скорости движения воздуха усиливаются и за счет скоростного давления воздуха формируется сила, выталкивающая воду из воздушной трубы в водоподъемную трубу через радиальную перфорацию. Одновременно над верхним торцом водоподъемной трубы вакуумируют потоком движущихся воздушных масс. Поэтому создается ситуация, когда в воздушной трубе формируется давление выше атмосферного, а над торцом водоподъемной трубы формируется давление ниже атмосферного. Под действием указанной разности давлений формируется поток жидкости из воздушной трубы в водоподъемную. Поскольку гидравлическое сопротивление движению воды через приемное отверстие в нижнем торце подъемной трубы больше, чем гидравлическое сопротивление движению воды через боковую перфорацию, то в первую очередь, движется жидкость из воздушных труб. Воздушные трубы конфузоров быстро освобождаются от воды и этим обеспечивается свободный приток воздуха из атмосферы в водоподъемную трубу. Образующаяся в водоподъемной трубе водовоздушная смесь облегчает вес столба жидкости в водоподъемной трубе. Поэтому гидростатическое давление в придонном слое воды поднимает вверх столб жидкости в водоподъемной трубе. Это гарантирует устойчивый непрерывный процесс движения жидкости из придонных слоев водоема и ее аэрацию при наличии атмосферного ветра.

Таким образом, вода из придонного слоя водоема поднимается вверх, смешивается с воздухом на уровне радиальной перфорации и через верхний торец водоподъемной трубы в виде водовоздушной смеси атмосферным воздушным потоком сбрасывается в водоем.

Устройство для аэрации водоема

Известны механические аэраторы (Б.М.Худенко. Аэраторы для очистки сточных вод. Стройиздат, 1973 г. - 112 стр.). Недостаток известных механических аэраторов заключается в их большой энергоемкости и металлоемкости, так как используется энергия от промышленных источников и проводятся ее многократные преобразования прежде, чем совершается полезное действие.

Известен передвижной плавающий аэратор (RU 2082683, опубл. 27.06.1997 г.), в котором используется энергия ветра. Аэратор содержит плавающее средство в виде понтона, водозаборную трубу, воздухозаборник, диспергатор. Аэратор оснащен контрольно-измерительной аппаратурой, требующей высококвалифицированного обслуживания. Для совершения полезного действия энергию ветра преобразовывают в механическую энергию дополнительных устройств. Это делает аэратор металлоемким и энергоемким. К тому же аэратор нужно ориентировать навстречу ветру. Он аэрирует только поверхностные слои водоема.

Задача изобретения - обеспечить аэрацию воды глубинных слоев водоема в автоматическом режиме только за счет энергии ветра без обязательной ориентации устройства на встречу ветра и без преобразований энергии ветра в другие виды энергии.

Технический результат достигается тем, что аэратор, содержащий плавающее средство, водозаборную трубу, воздухозаборник, диспергатор, согласно изобретению, плавающее средство выполнено в виде поплавка, водозаборная труба заглублена до придонных слоев водоема и, выполняя роль водоподъемной трубы, открытым верхним торцом выходит в атмосферу, по периметру верхнего торца ее размещены конфузоры, соединяющие воздушными трубами атмосферу с радиальной перфорацией водоподъемной трубы ниже уровня свободной поверхности воды в водоеме, а верхний торец водоподъемной трубы снабжен двумя криволинейными выпуклыми элементами в виде ограниченных поверхностей зонтообразной формы, зеркально расположенных друг к другу и образующих на подходе к продольной оси открытой в атмосферу водоподъемной трубы сужающийся канал с любого направления.

Устройство для аэрации воды в водоеме изображено на прилагаемом к описанию чертеже.

Устройство смонтировано на заякоренном поплавке 8 и содержит водоподъемную трубу 1, конфузоры 2, воздушные трубы 3 конфузоров 2, радиальную перфорацию 4 водоподъемной трубы 1. Верхний торец водоподъемной трубы, открытый в атмосферу, снабжен зонтообразными выпуклыми навстречу друг другу зеркально расположенными ограниченными поверхностями 5 и 6, образующими сужающийся канал, в виде конфузора А, в направлении из атмосферы к продольной оси водоподъемной трубы 1. При этом нижняя выпуклая поверхность 5 размещена на уровне верхнего торца водоподъемной трубы 1 и ограничена стенками водоподъемной трубы. Она закреплена на воздушных трубах 3 и поплавке 8. А верхняя выпуклая ограниченная поверхность 6 смонтирована на воздушных трубах 3 и конфузорах 2.

Устройство для аэрации воды в водоеме работает следующим образом. Поплавок 8 со смонтированным на нем устройством для аэрации выводят в акваторию водоема и заякоривают в нужном месте. На этом подготовка устройства для аэрации воды заканчивается.

Запуск и работа аэратора производится в автоматическом режиме. С какой бы стороны ни перемещался поток атмосферного воздуха, он в обязательном порядке улавливается одним из конфузоров 2 и конфузором А над торцом водоподъемной трубы 1, образованным ограниченными поверхностями 5 и 6. В конфузорах скорость движения воздуха усиливается, и одновременно над торцом водоподъемной трубы 1 формируется вакуум с остаточным атмосферным давлением, а в каналах 3 избыточное давление, под действием которого вода и воздух выталкиваются в трубу 1 через перфорацию 4 в направлении дневной поверхности. Вакуум (величина понижения атмосферного давления) в конфузоре А и избыточное давление в конфузоре 2 складываются и формируют силу, которая поднимает воду по трубе 1 с аэрацией и сбрасывает ее в водоем через верхний торец водоподъемной трубы 1.

Для повышения надежности запуска и работы аэратора площадь поперечного сечения отверстия в приемном сопле 7 принимают на порядок меньше суммарной площади поперечного сечения радиальной перфорации 4 в каждой из отдельно взятых воздушных труб нагнетательных конфузоров. Это гарантирует при запуске первоочередное опорожнение от воды воздушных труб, последующую аэрацию воды и вынос ее.

Таким образом, происходит аэрация воды в водоеме в автоматическом режиме за счет энергии окружающей среды, а именно, за счет одновременного нагнетания воздуха в воду, находящуюся в водоподъемной трубе, и вакуумирования торца водоподъемной трубы за счет энергии движущихся атмосферных воздушных масс.

1. Способ аэрации воды в открытом водоеме, включающий забор воды из водоема, формирование потока воды, забор воздуха из атмосферы, смешивание потоков воды и воздуха, сброс водовоздушной смеси в водоем, отличающийся тем, что забор воды производят из глубинных придонных слоев водоема водоподъемной трубой, закрепленной на поплавке и выходящей в открытую атмосферу, аэрацию воды производят в верхней части водоподъемной трубы нагнетанием воздуха в воду действием скоростного напора атмосферного ветра, поднимают аэрированную воду выше уровня свободной поверхности воды в водоеме в открытую атмосферу и сбрасывают аэрированную воду в водоем путем выноса ее при вакуумировании верхнего торца водоподъемной трубы скоростным потоком атмосферного ветра.

2. Устройство для аэрации водоемов, содержащее водоподъемную трубу, средства аэрации воды и средство выдачи аэрированной воды в водоем, отличающееся тем, что водоподъемная труба соединяет придонные слои водоема с атмосферой, нагнетатель воздуха в воду верхней части водоподъемной трубы выполнен в виде конфузоров, улавливающих атмосферный ветер и размещенных по периметру вокруг водоподъемной трубы, а средство для выдачи аэрированной воды в водоем выполнено в виде двух криволинейных в зеркальном отображении зонтообразных поверхностей, образующих сужающийся канал для прохода атмосферного ветра с любого направления над выходящим в атмосферу торцом водоподъемной трубы.

Аэратор // 2452695

Изобретение относится к смесительной технике. .

Способ обработки среды путем насыщения ее полезными веществами, выделяемыми растениями, и устройство для его осуществления // 2433963

Изобретение относится к насыщению различных газовых, жидких, гелеобразных, твердых, в том числе порошкообразных, и смешанных сред ингредиентами, выделяемыми вегетирующими растениями, и может быть использовано для улучшения экологии офисов, жилищ, водоемов, а также в пищевой промышленности, фармацевтике, рыбном и сельском хозяйстве, в том числе для улучшения качества воздуха в помещениях, для приготовления напитков, пищевых продуктов и добавок, лекарств, парфюмерно-косметических продуктов, для ингаляций, приема ванн, повышения устойчивости и продуктивности рыб, других полезных животных и микроорганизмов, а также для приготовления средств обработки растений.

Установка для аэрации водоемов с плотиной // 2422382

Изобретение относится к охране водной среды. .

Устройство для аэрации водоемов // 2372298

Изобретение относится к области энергетики, в частности к двигателям, использующим нетрадиционные виды энергии, и может быть применено для аэрации прудов охлаждения атомных станций с целью улучшения экологической обстановки и увеличения в них рыбных запасов.

Способ очистки потока реки // 2371396

Комбинированный саморегулирующийся способ очистки сточных вод и устройство для его осуществления // 2367621

Изобретение относится к комбинированным саморегулирующимся системам, включающим способ и устройство для глубокой биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод активным илом во взвешенном состоянии, используемых как в отдельно стоящих коттеджах, приусадебных домах, так и в гостиничных комплексах, школах, спортивных клубах, поселках, предприятиях общественного питания и т.д.

Аэрирующее устройство // 2339457

Изобретение относится к устройствам для аэрации сточных вод в аэротенках-отстойниках и может быть использовано в области обогащения полезных ископаемых, в частности в устройствах для аэрации пульпы, при переработке рудного и нерудного сырья, а также в ферментационных установках пищевой промышленности, при флотационной очистке сточных вод, в целлюлозно-бумажной промышленности и др.

Способ газонасыщения воды и барботажная установка для его реализации // 2316484

Аэратор // 2299180

Изобретение относится к оборудованию для аэрации и может быть использовано для насыщения жидкости газом, преимущественно кислородом различных химических, массообразных процесах, в том числе при биологической очистке воды или сточных вод.

Способ аэрации водоема и устройство для его осуществления // 2489367

Изобретение относится к обеспечению охраны водной среды и может быть использовано при обогащении кислородом воздуха естественных и искусственных водоемов, в частности, застойных зон при очистке бытовых и производственных сточных вод в биологических прудах

Флотационный аэратор // 2495724

Изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и нефтедобывающей, пищевой и легкой промышленности, на предприятиях черной и цветной металлургии, машиностроительных заводах. Флотационный аэратор содержит корпус, содержащий перегородку 10 с центральным отверстием, делящую его пространство на верхнюю 2 и нижнюю 3 зоны; ввод воды, расположенный в нижней части нижней зоны 3; воздуховод 7; вывод водовоздушной смеси; электродвигатель 1 с закрепленными на его валу 4 рабочими колесами 5 и 6, размещенными в различных зонах корпуса. Перегородка 10 выполнена в виде диафрагмы. Воздуховод 7 соединен с верхней зоной 2. Вывод водовоздушной смеси выполнен в виде перфорации в боковых стенках нижней зоны 3 корпуса. Рабочее колесо 6, расположенное в нижней зоне 3, выполнено в виде ротора с вертикальными сменными лопатками. Лопатки выполнены перфорированными и/или с зубчатыми краями. Вывод воды в нижнюю зону выполнен с возможностью ее поступления через съемную регулирующую диафрагму 12 с центральным отверстием и насадок 11. Электродвигатель 1 расположен в объеме аэрируемой воды. Изобретение позволяет повысить эффективность приготовления мелкодисперсной водовоздушной смеси, а также повысить надежность работы аэратора. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формирователь водовоздушной смеси // 2495834

Формирователь водовоздушной смеси устанавливается на водяном коллекторе и содержит патрубок подачи воды, струеформирующий элемент в виде сопла трапециевидной формы, камеру формирования ядра струи, камеру смешения и канал (каналы) подачи воздуха. Формирование водовоздушной смеси происходит непосредственно в насадке. Подвод воздуха может быть боковым или центральным. При боковом подводе воздух через канал подачи воздуха подается в камеру формирования ядра струи или в камеру смешения, или в обе камеры одновременно. При центральном подводе воздух поступает в центр камеры формирования ядра струи или на границу струеформирующего элемента в виде сопла трапециевидной формы и камеры формирования ядра струи. Изобретение позволяет повысить эффективность функционирования устройства за счет создания более устойчивой и сформированной струи водовоздушной смеси и снижения потерь напора. Устройство может быть использовано для направленного перемещения рыб, преимущественно для ограждения зон скопления рыб или трасс их перемещения от попадания рыбы в водозабор, а также для очистки рыбозащитных устройств от мусора, поднятия взвесей, промывки фильтрующих элементов (сетчатых поверхностей, песчано-гравийных фильтров и т.п.). 4 ил.

Способ аэрации воды и устройство для его осуществления // 2507162

Изобретение может быть использовано при обогащении кислородом воздуха естественных и искусственных водоемов, в частности застойных зон при очистке бытовых и производственных сточных вод в биологических прудах, а также в помещениях на очистных сооружениях водоснабжения. Способ аэрации включает забор из водоема ограниченной порции воды, изоляцию ее от водоема, создание на поверхности этой порции избыточного давления весом физического тела, формирование истечения скоростной струи воды в камеру смешения, эжектирование этой струей воздуха из атмосферы, смешение воды и воздуха, сброс водовоздушной смеси в водоем, возвращение физического тела - вытеснителя в исходное верхнее положение. Устройство содержит водоприемную трубу с всасывающим клапаном, размещенную на понтоне, физическое тело - вытеснитель с водоподъемной трубой, расположенной внутри водоприемной трубы с возможностью возвратно-поступательного движения, подвешенное на коротком плече неравноплечего коромысла, имеющего на каждом плече промежуточные водосборные емкости, оснащенные сифонными сливными трубами. Изобретение позволяет производить аэрацию воды за счет энергии поля гравитации Земли как в открытых водоемах, так и в помещениях. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство соединения аэраторов // 2509735

Устройство соединения аэраторов относится к области биологической очистки сточных вод и может быть использовано для соединения труб воздуховодов аэраторов в плеть. Устройство соединения аэраторов содержит последовательно сообщенные соосно стыкующиеся торцами смежные отрезки труб воздуховода и уплотнение между их торцами. Также оно включает устройство герметизации стыка соосно стыкующихся смежных отрезков труб воздуховода, имеющее возможность герметично зажимать уплотнение между их торцами с помощью хомутов или полухомутов. На каждом концевом участке смежных отрезков труб воздуховода выполнена наружная кольцевая канавка, а отрезки труб воздуховода имеют продольные ребра жесткости. При этом глубина проточки наружных кольцевых канавок больше высоты продольных ребер жесткости. Боковые стенки кольцевых канавок со стороны торцов смежных отрезков труб скошены от дна канавок к вершинам продольных ребер под углом от 15 до 20 градусов к вертикальной плоскости поперечного сечения отрезков труб воздуховода аэратора. Достигаемый технический результат заключается в обеспечении помимо герметизации данного устройства, также и юстировку элементов аэратора. 4 ил.

Пневмогидравлический аэратор с плоскоструйным аэрирующим факелом (пгапаф) // 2515644

Изобретение относится к области биологической очистки сточных вод и может использоваться для аэрации в аэротенках, а также при флотационной очистке, обогащении полезных ископаемых, в частности в устройствах для аэрации пульпы. Аэратор включает корпус, внутреннюю перегородку, вставляемую в перегородку насадку с расположенными соосно и с зазором друг к другу каналами прямоугольного сечения для подачи жидкости и выхода газожидкостного факела, патрубок для ввода воздуха, патрубок для ввода жидкости. Отношение высоты входного канала а насадки к его ширине d составляет от 1,5:12 до 6:12, аналогичное соотношение для высоты выходного канала b и ширины d. Отношение длины входного канала L к его высоте а составляет от 22:1,5 до 22:6, аналогичное соотношение для длины выходного канала L и высоты b. Отношение длины воздушного зазора l к общей длине канала Н составляет 16:60. Технический результат - повышение окислительной способности аэратора при сохранении мелкодисперсности пузырьков воздуха, а также снижение затрат энергии на подачу единицы объема воздуха и повышение степени насыщения жидкости кислородом воздуха. 2 ил., 1 табл.

Способ аэрации водоемов // 2515681

Изобретение относится к способам аэрации водоемов в условиях длительного морозного периода. Способ аэрации водоемов включает устройство лунок для поступления к поверхности воды атмосферного воздуха. Лунки выполняют на участке ледового покрытия, который затем вывешивают на расстоянии 5-20 см от водной поверхности путем откачивания воды из водоема на берег или сброса части воды через водопропускное устройство. Обеспечение вентиляции образованной воздушной подушки и отсутствие прямого контакта лунок с поверхностью воды позволяет снизить трудоемкость и повысить надежность аэрации в сильные морозы. 2 пр.

Устройство для аэрации и перемешивания сточных вод // 2522336

Изобретение относится к области очистки сточных вод и может быть использовано, в частности, в аэротенках, локальных очистных сооружениях, аэрируемых прудах для аэрации и перемешивания очищаемых сточных вод. Изобретение состоит из источника сжатого воздуха - вентилятора, двух конусов - наружного и внутреннего, закрепленных с помощью регулировочных шайб на плавающем диске. В центре диска имеется отверстие, в котором закрепляется гибкий водозаборный рукав. Вентилятор, закрепленный на наружном конусе, нагнетает воздух между двумя конусами. Воздух равномерно протекает в пространстве между конусами, изменяя направление с вертикального на горизонтальное. Выходя через щель, образованную наружным конусом и водной поверхностью, он захватывает поверхностные слои воды и выносит их из устройства, интенсивно аэрируя их. Образовавшийся на поверхности водоема поток воды перемешивает ее, а через водозаборный рукав поднимает из глубины обескислороженные слои воды. Таким образом, происходит перемешивание и аэрация всего объема воды в водоеме. Техническим результатом изобретения является обеспечение равномерной аэрации и перемешивания воды при низких энергозатратах. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство для улучшения кислородного режима рыбоводных прудов // 2560059

Устройство содержит плавучую платформу, удерживаемую якорем, с возможностью регулирования её положения относительно солнца. На платформе расположен паровой двигатель, оснащенный светоотражающей параболой с установленным в её фокусе парогенератором со сбросным клапаном и пароподводящей и отводящей магистралями. Кроме того, установлены водяной расходный резервуар, водяное гребное колесо с лопастями, соединенное с шатуном, передающим ему возвратно-поступательное движение от парового двигателя, преобразующееся во вращательное движение колеса. Парабола механически соединена с солнечной батареей. Солнечная батарея соединена с аккумуляторной батареей, блоком определения положения солнца и управляющим электродвигателем с редукторным устройством, приводящим в движение параболу. Гребное колесо установлено в металлический обод, снабженный грузом в виде эксцентрика. Изобретение обеспечивает аэрацию пруда с использованием солнечной энергии. 1 ил.

Способ аэрации водоема в период ледостава // 2569959

Изобретение относится к озерному рыбоводству и может быть использовано для создания и поддержания незамерзающей зоны акватории (майны) в заморных рыбных водоемах, обогащения кислородом воздуха естественных и искусственных водоемов. Технической задачей изобретения является создание и поддержание незамерзающей зоны акватории (майны) в заморных рыбных водоемах, обогащение кислородом воздуха естественных и искусственных водоемов. Способ включает формирование под водой водовоздушных струй путем прорубания как минимум двух майн - центральной и периферийной, которую огораживают по периметру высоким ледяным бруствером. В случае если периферийных майн две или более, то их прорубают в равноудаленных направлениях под равным углом друг к другу на расстоянии более 50 м. В направлении от центральной майны к периферийным пропиливают и прорубают несквозные прямолинейные каналы или устанавливают сборные желоба с организацией постоянного перемешивания потока воды и воздуха. Насосом подают водовоздушную смесь из канала или желоба в периферийную майну, при этом смена периферийных майн происходит попеременно. Подо льдом размещают подвешенную разветвленную сеть водонепроницаемых энергосберегающих светодиодных лент. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.