CZ305926B6 - Způsob zlepšení kvality stojatých vod venkovních vodních nádrží a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Vynález se týká zařízení pro zlepšení kvality stojatých vod venkovních vodních nádrží, zejména hypertrofních a eutrofních rybníků s nízkou průhledností vody. Podstata vynálezu spočívá v tom, že do nádrže se umístí uzavřené plovoucí těleso (1) z průsvitného materiálu tak, že těleso (1) vyčnívá svou kratší částí nad hladinu (2) a svou delší částí je zanořené pod hladinou (2), přičemž maximální rozměr (x) tělesa (1) ve vertikálním směru je alespoň dvojnásobkem maximálního rozměru (y) tělesa (1) v horizontálním směru.

Description

Způsob zlepšení kvality stojatých vod venkovních vodních nádrží a zařízení k provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká oblasti vodohospodářství a rybářství, konkrétně zařízení pro zlepšení kvality stojatých vod venkovních nádrží, zejména hypertrofních a eutrofních rybníků s nízkou průhledností vody.

Dosavadní stav techniky

U eutrofních a hypertrofních vodních nádrží dochází často od vrcholu vegetačního období ke kyslíkovým deficitům. Kvůli nim pak ve vodním sloupci dochází a anaerobním procesům. Tento stav je obvykle způsoben nadměrným rozvojem jednobuněčných řas a sinic, což se projevuje formou tzv. vodního květu, který v konečném důsledku vede k samozastínění vodního prostředí. V důsledku toho se velká část vodního sloupce ocitá ve tmě a asimilační procesy probíhají jen v horních 10 až 30 cm. U dna a v prostoru nade dnem pak nastávají kyslíkové deficity.

Při nedostatku kyslíku ve vodě se ze dna uvolňuje vázaný fosfor, který vodu zatěžuje živinami. V takovém prostředí pak probíhají rozkladné anaerobní procesy, které vodní prostředí zatěžují dalšími nebezpečnými plyny.

Nadměrný rozvoj řas a sinic je často umožněn nedostatkem velkého, nebo hrubého zooplanktonu, který je účinným fíltrátorem vody. Nicméně i přemnožení tohoto zooplanktonu způsobuje kyslíkové deficity ve vodních nádržích a to tím, že při jeho masovém výskytu dojte k vyfiltrování fotosyntetizujících zelených mikroorganizmů, které jsou dominantním producentem kyslíku ve vodě.

L hlediska rybářství má nedostatek kyslíku negativní dopad na chov ryb, protože dochází k omezení potravního a prostorového využití části vodní nádrže, omezování příjmu potravy, snížení účinnosti příjmu potravy a v extrémních situacích také k úhynu obsádky.

V současné době lze rozvoj řas a sinic regulovat udržováním optimální rovnováhy ve vodní nádrži mezi právě řasami a sinicemi, velkým zooplanktonem a obsádkou ryb. To je ovšem velmi složité, především z toho důvodu, že ryby v průběhu vegetačního období rostou, čímž zvyšují svoji biomasu, jakož i predační tlak na zooplankton, a to mnohonásobně.

Je známo zařízení popisováno v užitném vzoru CN 2422289, které se týká kultivačního zařízení pro mikrořasu Spirulina. Zařízení je tvořeno průhledným horním krytem vyčnívajícím nad hladinu, plastovým neprůsvitným potrubím pod hladinou, které je zalomené do tvaru „U“, reflexními zrcadly uspořádanými v potrubí a stabilním příslušenstvím na úrovni hladiny. Stabilní příslušenství není nijak specifikováno, může se jednat o pevnou konstrukci nebo o plovák. Dopadající sluneční světlo je přenášeno za použití zrcadel umístěných v armaturách potrubí až do nejhlubší části kultivační nádrže, čímž získává mikrořasa světlo potřebné pro fotosyntézu. Nevýhoda tohoto řešení spočívá zejména v přenosu světla pouze do jediného místa na dně nádrže z důvodu nepropustnosti materiálu, ze kterého je zařízení vytvořeno.

Dokument JP 2012016689 popisuje zařízení k čištění vody s nízkou průhledností, ve které nedochází k průniku slunečního světla až ke dnu, kde je přítomen fytoplankton. Zařízení je vytvořeno jako transparentní vak naplněný kapalinou, který je upevněn k pohyblivé struktuře, jako je bójka, záchranný nákladní člun či podobně. Nevýhody takto uspořádaných řešení spočívají zejména v nevhodnosti umístění těchto zařízení do větších hloubek, neboť světlo není přenášeno do velké hloubky, ale vyzáří se již pod hladinou do stran z důvodu tenkých rozměrů zařízení. Vzhledem

- 1 CZ 305926 B6 k tomu, že vak je naplněn vodou, dochází k postupnému zakalení a kazivosti vody. Tomu lze předejít aplikací různých antimikrobiálních látek, jejichž použití znamená zátěž pro životní prostředí.

Zařízení pro odstranění solí z vody popisuje dokument JPS 5748391, kde je přenos světla zajištěn soustavou optických vláken. Nevýhoda tohoto zařízení tkví zejména v bodovém přenosu světla pouze na dno nádrže a nákladnosti masivní konstrukce, do které jsou optická vlákna umístěna.

Jiným řešením je používání elektrických aerátorů, které promíchávají celý objem vody ve vodní nádrži. To ale vede často ke kyslíkovému deficitu v celém profilu vodního sloupce, což stav ve vodní nádrži v konečném důsledku spíš zhoršuje.

Úkolem vynálezu je vytvoření způsobu zlepšení kvality stojatých vod venkovních vodních nádrží a zařízení pro provádění tohoto způsobu, který by zamezil vzniku kyslíkových deficitů a pomáhal udržet optimální rovnováhu mezi biomasou řas a sinic, zooplanktonu a ryb ve vodních nádržích.

Podstata vynálezu

Tento úkol je vyřešen vytvořením zařízení pro zlepšení kvality stojatých vod venkovních vodních nádrží, zejména hypertrofních a eutrofních rybníků s nízkou průhledností, které je tvořeno uzavřeným plovoucím tělesem z průsvitného materiálu. Těleso je upraveno tak, že při plování je jeho kratší část uspořádána nad hladinou a jeho delší část je uspořádána pod hladinou. Podstata vynálezu spočívá v tom, že těleso je dutý válec s průsvitným pláštěm, jehož podstavy jsou tvořeny konvexními kulovými plochami. Díky tomu těleso zasahuje i do větší hloubky, kam přenáší denní světlo. Konvexní kulové plochy zabraňují ulpívání nečistot a tím i zanášení především části tělesa vynořené nad hladinou, skrz niž denní světlo proniká do části tělesa ponořené pod hladinou. Objemová hustota tělesa jako celku je menší než objemová hustota vody, přičemž maximální rozměr tělesa ve vertikálním směru je alespoň dvojnásobkem maximálního rozměru tělesa v horizontálním směru. Těleso tak zasahuje do hloubky, pod přirozeně osvětlenou vrstvu vodního sloupce. Tím mohou produkovat kyslík i řasy a sinice ve větších hloubkách.

Těleso je opatřeno stabilizačním prostředkem pro stabilizaci své polohy ve vertikálním směru. Ve vertikálním směru dokáže těleso přenášet nejúčinněji denní světlo.

V jednom provedení vynálezu je stabilizační prostředek závaží upevněné ve spodní části pláště. Závaží vyrovnává vztlakovou sílu tělesa, aby se nevynořilo nad hladinu a udržovalo se ponořené ve vodě ve svislé poloze.

V jiném provedení je stabilizační prostředek kotvicí deska, k níž je upevněna spodní část tělesa. Těleso je ke kotvicí desce upevněno provazem. Využití kotvicí desky je výhodné hlavně v případech, kdy se tělesa instalují do vody pravidelně a také v místech s větším zákalem, kdy je potřeba většího počtu těles, aby se vodní sloupec dostatečně prosvětlil.

V posledním výhodném provedení je stabilizační prostředek vertikální stojina opatřená horizontálním ramenem pro ukotvení spodní části tělesa. Na rameno je možné upevnit jedno nebo více těles, podle úrovně zákalu vodního sloupce. I toto provedení je výhodné především v případě pravidelné instalace tělesa.

Spodní část tělesa je opatřena kotvicím očkem, což výhodné jak pro upevnění závaží, když těleso volně pluje ve vodní nádrži nebo pro ukotvení ke kotvicí desce či k horizontálnímu rameni vertikální stojiny. '

-2CZ 305926 B6

Homi část tělesa je opatřena alespoň jedním bezpečnostním reflexním prvkem, aby ji bylo dobře vidět z plavidel, např. pramic, plachetnic, popř. motorových člunů v případě větších vodních nádrží.

Nakonec je výhodné, že plášť tělesa je ošetřen hydrofobní vrstvou, aby nedocházelo k ulpívání nečistot na jeho povrchu, čímž by se značně zhoršila průsvitnost tělesa.

Výhody způsobu zlepšení kvality stojatých vod venkovních vodních nádrží a zařízení pro provádění tohoto způsobu podle vynálezu spočívají v tom, že pomáhá snižovat kyslíkové deficity ve vodním sloupci a zamezuji anaerobním procesům tam, kde vodní prostředí trpí nízkou průhledností vody z důvodu silného vegetačního zákalu. Velkou výhodou je, že se jedná o pasivní zařízení, které pro svou činnost nevyžaduje energie. Navíc nezpůsobuje promíchávání kyslíkatých a bezkyslíkatých vrstev vody, protože po promíchání celého vodního sloupce je nedostatek kyslíku v celém jeho prostoru.

Objasnění výkresů

Vynález bude blíže objasněn pomocí obrázků na výkresech, na nichž znázorňují obr. 1 boční pohled na těleso se stabilizačním prostředkem vytvořeným jako závaží, obr. 2 boční pohled na soustavu těles se stabilizačním prostředkem vytvořeným jako kotvicí deska a obr. 3 boční pohled na těleso se stabilizačním prostředkem vytvořeným jako vertikální stojina.

Příklady uskutečnění vynálezu

Rozumí se, že dále popsané konkrétní příklady uskutečnění vynálezu jsou představovány pro ilustraci, nikoli jako omezení příkladů provedení vynálezu na uvedené případy. Odborníci znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zjistit za použití rutinního experimentování větší či menší počet ekvivalentů ke specifickým uskutečněním vynálezu, která jsou zde speciálně popsána.

Na obr. 1 je znázorněno základní provedení zařízení pro prosvětlování vodního sloupce venkovních nádrží s nízkou průhledností, zejména hypertrofních a eutrofhích rybníků. Zařízení je tvořeno dutým uzavřeným plovoucím tělesem 1 z průsvitného materiálu. Těleso 1 je opatřeno průsvitným pláštěm 3 z průsvitného nerozbitného plastu nebo z igelitu, který je vyplněný vzduchem. Výška tělesa je 100 až 120 cm a jeho průměr je 20 až 30 cm.

V tomto příkladu uskutečnění je těleso 1 válec, jehož podstavy tvoří konvexní kulové plochy 10. Menší část tělesa 1 vystupuje 20 cm nad hladinu. Její kulová plocha JO je výhodná v tom, že se na ní nezachytávají nečistoty, ale jsou s deštěm z povrchu tělesa 1 spláchnuty. Tato část tělesa 1 je opatřena bezpečnostním reflexním prvkem 9, v tomto příkladu uskutečnění se jedná o reflexní pruhy, aby na těleso j_ nenajely rybářské pramice nebo plachetnice.

Větší část tělesa 1 pluje pod hladinou 2. Na spodní kulové ploše 10 je vytvořeno kotvicí očko 8, k němuž je upevněn stabilizační prostředek, zde tvořený závažím 4. Závaží 4 zajišťuje ponoření větší části tělesa 1 pod hladinu 2 a zároveň je vyrovnává tak, aby bylo ve vodním sloupci uspořádáno vertikálně, tedy kolmo k hladině 2. Závaží 4 může být také umístěné uvnitř spodní části tubusu tělesa f.

Na obr. 2 je znázorněno jiné uskutečnění stabilizačního prvku. Stabilizačním prvkem je zde kotvicí deska 5 ležící na dně 11. Kotvicí deska 5 je opatřena oky 12 pro uchycení provazu j_3, k němuž je pomocí kotvícího očka 8 připoutáno těleso Kotvicí deska 5 je opatřena více oky 12 pro uchycení většího počtu těles 1. Toto uskutečnění je vhodné především pro mělké návětmé

-3CZ 305926 B6 části vodních nádrží, kam vítr nafouká silnější koncentrace řas a sinic, čímž se výrazně sníží průhlednost vodního sloupce.

Na obr. 3 je znázorněno uskutečnění, kde stabilizační prvek je tvořen vertikální stojinou 6 kolmou na vodní hladinu 2. Stojina je opatřena horizontálním ramenem 7, k němuž se pomocí kotvícího očka 8 upevní jedno nebo více těles 1, záleží na délce ramene 7.

Plášť 3 tělesa 1 je povrchově ošetřený hydrofobní vrstvou, která zamezuje nárůstu řas a zachytávání nečistot na povrchu tělesa 1, čímž se snižuje nutnost údržby tělesa L

Těleso 1 přenáší světlo z části vyčnívající nad vodní hladinu 2 svým průhledným tělem pod vodní hladinu 2. Díky tomu je možné zapojit do asimilačního procesu i sinice a řasy, které se nacházejí pod přirozeně prosvětlenou vrstvou vody.

Těleso 1 je pasivní zařízení, které nepotřebuje pro svou funkci žádnou energii.

Průmyslová využitelnost

Zařízení pro zlepšení kvality stojatých vod venkovních vodních nádrží podle vynálezu lze využít v rybářství a případně v oblasti čištění odpadních vod pro čištění hypertrofních a eutrofních venkovních vodních nádrží s nízkou průhledností vody.

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení pro zlepšení kvality stojatých vod venkovních vodních nádrží, zejména hypertrofních a eutrofních rybníků s nízkou průhledností, které je tvořeno uzavřeným plovoucím tělesem (1) z průsvitného materiálu upraveného tak, že při plování je jeho kratší část uspořádána nad hladinou (2) a jeho delší část je uspořádána pod hladinou (2), vyznačující se tím, že těleso (1) je dutý válec s průsvitným pláštěm, jehož podstavy jsou tvořeny konvexními kulovými plochami (10), kde objemová hustota tělesa (1) jako celku je menší než objemová hustota vody, přičemž maximální rozměr tělesa (1) ve vertikálním směru (x) je alespoň dvojnásobkem maximálního rozměru tělesa (1) v horizontálním směru (y).
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že těleso (1)je opatřeno stabilizačním prostředkem pro stabilizaci své polohy ve vertikálním směru.

   se tím, že stabilizační prostředek je závas e tím, že stabilizační prostředek je kotvi(1).

   setím, že stabilizační prostředek je vertii (7) pro ukotvení spodní části tělesa (1).
3. 3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující ží (4) upevněné ve spodní části pláště (3).
4. 4. Zařízení podle nároku 2, vyznačující cí deska (5), k níž je upevněna spodní část tělesa
5. 5. Zařízení podle nároku 2, vyznačující kální stojina (6) opatřená horizontálním ramenen
6. 6. Zařízení podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že spodní část tělesa (1) je opatřena kotvicím očkem (8).
7. 7. Zařízení podle některého z nároků laž6, vyznačující se tím, že horní část tělesa (1) je opatřena alespoň jedním bezpečnostním reflexním prvkem (9).

   -4CZ 305926 B6
8. 8. Zařízení podle některého z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že plášť (3) tělesa (1) je ošetřen hydrofobní vrstvou.