PL207682B1

PL207682B1 - Water reclamation apparatus

Info

Publication number: PL207682B1
Application number: PL380924A
Authority: PL
Inventors: Ryszard Konieczny
Original assignee: Inst Melioracji I Użytków Zielonych
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2011-01-31
Also published as: PL380924A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest rekultywator wody do poprawy jakości mas wodnych zdeponowanych w zagłębieniach rzek, zbiorników wodnych otwartych odpływowych, naturalnych i sztucznych.The subject of the invention is a water recultivator for improving the quality of water deposited in the depressions of rivers, open drainage water reservoirs, natural and artificial.

Zagłębienia w rzekach oraz zbiornikach otwartych naturalnych i sztucznych kumulują na przestrzeni lat materię organiczną w postaci szczątków roślinnych i zwierzęcych oraz innych zanieczyszczeń wprowadzonych ze zlewni do wody. Dynamika ruchu cieczy doprowadzająca tlen atmosferyczny do wody w przydennych strefach rzek i zbiorników wodnych jest znacznie mniejsza niż w warstwach powierzchniowych. Dochodzi więc do deficytu tlenu wód przydennych w warunkach rozkładu materii zdeponowanej w zagłębieniu, a w przypadku całkowitego wyczerpania zasobów tlenu do wyprowadzania z osadów dennych do mas wodnych fosforu. Nad dnem zasobnym w pierwiastki biogenne (azot, fosfor) tworzą się niekorzystne warunki dla życia i prawidłowego rozwoju organizmów wodnych. Konsekwencją beztlenowego rozkładu są toksyczne gazy, a w przypadku znacznych ilości składników biogennych wyemitowanych z osadów dennych do wody, ma miejsce pobór przez rośliny wodne nadmiernych ilości składników pożywkowych i w okresie dnia proces intensywnej fotosyntezy. Konsekwencją tego stanu rzeczy, szczególnie w zbiornikach otwartych wód stojących, jest przesycenie wody tlenem w postaci gazowych pęcherzyków powodujących urazy larw ryb oraz wypychanie ku powierzchni zwierząt planktonowych. Poprawę warunków środowiskowych dla organizmów wodnych, bytujących w strefie i na powierzchni głęboczka o znacznej zawartości zdeponowanej materii, mogą umożliwić techniczne rozwiązania zawarte licznie w opracowaniach patentowych.Depressions in rivers and natural and artificial open reservoirs accumulate organic matter in the form of plant and animal remains and other pollutants introduced into the water from the catchment area over the years. The dynamics of liquid movement supplying atmospheric oxygen to water in the bottom zones of rivers and water reservoirs is much lower than in the surface layers. Thus, there is a deficit of oxygen in the bottom waters under the conditions of decomposition of the matter deposited in the basin, and in the case of complete exhaustion of oxygen resources to be discharged from the bottom sediments to the water masses of phosphorus. Above the seabed rich in biogenic elements (nitrogen, phosphorus), unfavorable conditions are created for the life and proper development of aquatic organisms. The consequence of anaerobic decomposition are toxic gases, and in the case of significant amounts of nutrients emitted from the bottom sediments into the water, aquatic plants take up excessive amounts of nutrients and during the day the process of intensive photosynthesis. A consequence of this state of affairs, especially in open stagnant water reservoirs, is the saturation of the water with oxygen in the form of gas bubbles that injure the fish larvae and push plankton animals towards the surface. The improvement of the environmental conditions for aquatic organisms living in the zone and on the surface of the deepwater with a significant content of deposited matter may be enabled by technical solutions included in numerous patent publications.

Z polskiego opisu patentowego nr 165781 znany jest Aerator wody, w postaci niezatapialnego pływaka, umiejscawianego w nurcie rzeki na kotwicy, do którego mocowane są rury wyprofilowane, od dołu zatopione, a od góry nad powierzchnią rzeki połączone z perforowanym naczyniem w postaci rur z nawierconymi otworami.The Polish patent specification No. 165781 describes a water aerator in the form of an unsinkable float, located in the river current on an anchor, to which profiled pipes are attached, flooded from the bottom, and connected with a perforated vessel in the form of pipes with drilled holes from the top above the river surface .

Z polskiego opisu patentowego nr 178268 znane jest też Urządzenie do napowietrzania i rozdrabniania zanieczyszczeń cieków wodnych, składające się z samopływającego obrotowego walca z ł opatkami, wypeł nionego powietrzem oraz wał u z przytwierdzonym pakietem tarcz napowietrzają co-rozdrabniającymi z otworami.From the Polish patent description No. 178268 there is also known a device for aerating and grinding contaminants of watercourses, consisting of a self-flowing rotating roller with blades, filled with air, and a shaft with an attached set of aeration discs with holes.

Przedstawione opisy patentowe umożliwiają poprawę jakości mas wodnych w trakcie zabiegu mieszania wody z sedymentacyjnymi osadami dennymi. Zasadniczą niedogodnością stanu pracy wymienionych urządzeń są gwałtowne zakłócenia warunków bytowania i prawidłowego rozwoju organizmów wodnych w strefie technicznego zabiegu. Naruszenie zmagazynowanej na dnie materii prowadzi bowiem do zachwiania biologicznego stanu równowagi wód.The presented patent descriptions make it possible to improve the quality of water masses during the procedure of mixing water with sedimentary bottom sediments. The main disadvantage of the operating condition of the aforementioned devices is sudden disturbance of the living conditions and proper development of aquatic organisms in the technical treatment zone. Violation of matter stored on the bottom leads to an imbalance in the biological state of the water balance.

Przedmiot wynalazku umożliwia całoroczną poprawę jakości wód przydennych, w tym w okresie zimy pod lodem, w sposób łagodny, korzystny środowisku, nie powodując zakłóceń warunków bytowania i prawidłowego rozwoju organizmów wodnych, zarówno w strefach powierzchniowych nurtu jak i w strefach przydennych koryta, czy też zbiornika wodnego otwartego naturalnego i sztucznego z ciekiem odpływowym.The subject of the invention enables year-round improvement of the quality of bottom waters, including in winter under the ice, in a gentle, favorable environment, without disturbing the living conditions and proper development of aquatic organisms, both in the surface zones of the stream and in the bottom zones of the bed or water reservoir open, natural and artificial with a drainage path.

Celem wynalazku jest urządzenie o prostej konstrukcji do poprawy jakości wód przydennych, zdeponowanych w zagłębieniach rzek, cieków wodnych i zbiorników otwartych odpływowych, oparte w działaniu na długotrwałym, stopniowym oraz korzystnym dla środowiska wodnego systemie wyprowadzania ładunku zanieczyszczeń, w postaci pierwiastków biogennych, z nad dna do wód powierzchniowych nurtu.The aim of the invention is a device of a simple structure for the improvement of the quality of bottom waters deposited in hollows of rivers, watercourses and open drainage reservoirs, based on a long-term, gradual and beneficial for the aquatic environment system of discharging the load of pollutants in the form of biogenic elements from above the seabed to the surface waters of the current.

Istota urządzenia polega na tym, że ma ono w korycie nurtu umieszczoną, zgodnie z kierunkiem przepływu mas wodnych, rurę z przewężeniem, do którego jest przytwierdzona na stałe pod katem prostym rura przelotowa usytuowana swym końcem prostopadle względem dna w strefie wymagającej oczyszczenia. Do rury z przewężeniem od góry jest trwale przytwierdzony ster kierunku stanowiący stale łącze z tratwą nośną w postaci ramy kratowej, do której na obrzeżach od spodu przytwierdzone są trwale dwa pływaki. Urządzenie jest unieruchamiane w korycie cieku nad zagłębieniem wymagającym oczyszczenia, za pośrednictwem kotwicy usadowionej w podłożu dna, połączonej z dwoma łańcuchami (bądź linami) przytwierdzonymi do śrubowych łącz pływaków. Rozwiązanie może stanowić stacjonarnie połączenie elementu roboczego w postaci rury pionowej i poziomej z przewężeniem do kratowej konstrukcji umiejscowionej pod powierzchnią nurtu na dnie w określonym miejscu zagłębienia cieku wodnego. W przypadku zastosowania urządzenia do wyprowadzania płynących wód naddennych do warstw powierzchniowych nurtu dla zwiększenia wydatku transportowanej wody wymagana jest na rurze przelotowej od spodu instalacja kolanka hydraulicznego, skierowanego otworem doThe essence of the device lies in the fact that it has a pipe with a constriction in the current channel, to which is permanently attached at right angles a through-pipe located at its end perpendicular to the bottom in the zone requiring cleaning. A rudder is permanently attached to the pipe with a constriction at the top, being a permanent link with a supporting raft in the form of a lattice frame, to which two floats are permanently attached at the edges at the bottom. The device is immobilized in the watercourse trough above the basin requiring cleaning, by means of an anchor placed in the bottom substrate, connected with two chains (or ropes) attached to the screw connections of the floats. The solution may consist of a stationary connection of the working element in the form of a vertical and horizontal pipe with a narrowing to a lattice structure located under the surface of the current on the bottom in a specific place of the watercourse cavity. In the case of using a device to lead the flowing above-ground water to the surface layers of the current, in order to increase the flow rate of the transported water, it is required to install a hydraulic elbow on the through pipe from the bottom, directed with the opening towards

PL 207 682 B1 kierunku strumienia płynących mas wodnych. Ponadto konstrukcja ma niewielką ilość elementów składowych, co sprawia o łatwości wykonania urządzenia w warunkach gospodarczych w średnio wyposażonym warsztacie.The direction of the stream of flowing water masses. In addition, the structure has a small number of components, which makes it easy to make the device in economic conditions in a moderately equipped workshop.

Rekultywator wody według wynalazku został uwidoczniony na załączonym rysunku przykładowego rozwiązania, na którym fig. 1 przedstawia przekrój urządzenia w pionowej płaszczyźnie A-A, a fig. 2 widok urzą dzenia z góry w korycie cieku wodnego.The water reclaimer according to the invention is shown in the attached drawing of an exemplary solution, in which Fig. 1 shows a cross-section of the device in the vertical plane A-A, and Fig. 2 a top view of the device in a watercourse bed.

Rekultywator wody stanowi przepływowy element roboczy w postaci rury poziomej z przewężeniem (1), usytuowanej w nurcie cieku zgodnie z kierunkiem przepływu, do którego pod katem prostym jest przytwierdzona przelotowa rura (2) ustawiona dolnym otworem równolegle do płaszczyzny dna koryta lub zbiornika otwartego w strefie wymagającej oczyszczenia. W osi symetrii rury z przewężeniem (1) od góry jest przytwierdzony na stałe ster kierunku (3) mający w środkowej dolnej części tratwy nośnej (4) stałe łącze. Tratwa nośna (4) w postaci ramy kratowej spoczywa trwale na dwóch pływakach (5) do utrzymania urządzenia na wymaganej głębokości pracy. Urządzenie jest unieruchomione w nurcie cieku wodnego zakotwiczoną na dnie kotwicą (8) połączoną poprzez dwa łańcuchy (7) i ś rubowe łącza (6) z pł ywakami (5).The water recultivator is a flow working element in the form of a horizontal pipe with a narrowing (1), located in the watercourse in the direction of flow, to which at a right angle is attached a through-pipe (2) set with its lower opening parallel to the plane of the bottom of the bed or open tank in the zone in need of cleaning. In the symmetry axis of the pipe with the constriction (1) at the top, a rudder (3) is permanently fixed, having a permanent link in the lower central part of the carrier raft (4). The supporting raft (4) in the form of a lattice frame rests permanently on two floats (5) to keep the device at the required working depth. The device is immobilized in the current of the watercourse with an anchor (8) anchored to the bottom, connected by two chains (7) and screw connections (6) with floats (5).

Przez rurę poziomą z przewężeniem (1), umieszczoną w nurcie zgodnie z kierunkiem przepływu, płynie strumień masy wody. W przewężeniu, na mocy prawa ciągłości strugi, woda zwiększa szybkość przepływu, powodując powstaje obszaru zmniejszonego ciśnienia. Przez rurę przelotową (2) pionowo umieszczoną swym końcem w strefie wymagającej oczyszczenia, ku górze w kierunku przewężenia rury poziomej (1) następuje parcie mas wodnych zdeponowanych w zagłębieniu dennym. Napływająca do przewężenia rury poziomej woda przydenna jest przemieszczana przez poziomy strumień mas wodnych do rozszerzenia rury poziomej i dalej transportowana do warstw powierzchniowych nurtu.A stream of water flows through the horizontal pipe with a narrowing (1), placed in the current in the direction of flow. In a constriction, by virtue of the law of jet continuity, water increases the flow rate, creating an area of reduced pressure. Water masses deposited in the bottom cavity are forced upwards through the through-pipe (2) vertically positioned with its end in the area requiring cleaning, upwards towards the narrowing of the horizontal pipe (1). The bottom water flowing into the constriction of the horizontal pipe is moved by the horizontal stream of water masses to the extension of the horizontal pipe and further transported to the surface layers of the current.

Poprawa jakości mas wodnych zdeponowanych w zagłębieniu dennym zależy od prędkości przepływu poziomej strugi wody przez przewężenie rury poziomej, w konsekwencji od wartości zmniejszonego ciśnienia i szybkości napływu mas wodnych przez rurę przelotową z nad dna do przewężenia rury poziomej i dalej do wód powierzchniowych nurtu oraz stopnia wymiany wody zdeponowanej w zagłębieniu z wodą płytszych stref nurtu lub zbiornika otwartego.The improvement in the quality of the water masses deposited in the bottom cavity depends on the velocity of the horizontal stream of water through the narrowing of the horizontal pipe, and consequently on the value of reduced pressure and the rate of the inflow of water masses through the through pipe from above the bottom to the narrowing of the horizontal pipe and further to the surface waters of the current and the degree of exchange water deposited in a basin with water in shallower current zones or an open reservoir.

Claims

1. Water recultivator in the form of a horizontal pipe with a narrowing (1) located in the watercourse in the direction of flow, to which at right angles a through pipe (2) is attached with its lower opening parallel to the plane of the bottom of the bed or open reservoir in the area requiring cleaning , characterized in that the pipe with the constriction (1) from the top is permanently connected by the rudder (3) to the supporting raft (4) mounted on two floats (5) fixed by two screw connections (6) and chains (7) to the anchor (8) seated on the bottom.

2. A water recultivator according to claim A rudder as claimed in claim 1, characterized in that the rudder (3) fixed at the top to the carrier raft (4) and at the bottom to the pipe with a constriction (1) is located in the symmetry axis of the device and submerged at least halfway under the current surface.

3. A water recultivator according to claim A method according to claim 1, characterized in that the two floats (6) are permanently attached to their underside at the edges of the supporting raft (4) in the form of a lattice frame, and their cylindrical shape in connection with the anchor (8) by means of screw connections (6) and and the chain (7) maintains a constant operating position of the horizontal pipe with the narrowing (1) under the surface of the stream in its direction.