PL219585B1 - Urządzenie do oczyszczania z mułu środowiska wodnego, zwłaszcza oczka wodnego, akwarium lub oceanarium - Google Patents

Abstract

Sposób polega na doprowadzeniu wody z mułem ponad i/lub do górnej strefy (13) komory (1), którędy przepływa i odpływa z ponad strefy zastoju (15), w której utrzymuje się zastój mieszaniny wody z mułem i w jego warunkach prowadzi się grawitacyjne opadanie mułu w stronę dna komory (1), skąd muł usuwa się okresowo lub w sposób ciągły. Przepływ wody z mułem w przypowierzchniowej warstwie górnej (131) zaburza się na głębokość od 1 do 1000 mm w zależności od głębokości strefy zastoju (15), korzystnie do 10 mm. Urządzenie do oczyszczania z mułu środowiska wodnego posiada komorę, połączoną z kanałem doprowadzającym i modułem napędowym i charakteryzuje się tym, że co najmniej jeden kanał doprowadzający (3) posiada wylot króćca w górnej strefie (13) komory i w tej górnej strefie (13) znajduje się światło (301) odpływu, a w dolnej części komory o nieprzepuszczalnych ściankach (12) jest zbiornik (11) mułu. Co najmniej jeden kanał doprowadzający (3) i/lub jego wylot umieszczony jest wewnątrz komory i/lub stycznie do ścianki (12) komory. Co najmniej jedna ścianka (12) komory posiada na powierzchni warstwę zwierciadlaną. Zbiornik (11) mułu jest rozłącznie połączony z komorą. Komora rozciąga się w dół od górnej strefy (13) i połowa sumarycznej powierzchni ścianek (12) jest co najmniej kilkakrotnie większa od przekroju poziomego (B) w górnej strefie (13) komory. Moduł napędowy (2) jest w postaci odcinka kanału doprowadzającego (3), na którego wlocie znajduje się element dystrybucyjny gazu, korzystnie powietrza lub tlenu, z powłoką perforowaną lub porowatą, korzystnie na długości komory. Urządzenie posiada moduł napędowy (2) w postaci odcinka kanału doprowadzającego (3) połączonego z/lub który jest częścią pompy magnetohydrodynamicznej. Moduł napędowy (2) w postaci pompy magnetohydrodynamicznej zamocowany jest po stronie odpływu z komory. Urządzenie połączone jest dodatkowo rozłącznie z podstawą i mieści się w obrysie zbliżonym do kuli, prostopadłościanu lub walca. Przy zastosowaniu opisanych rozwiązań uzyskuje się radykalny spadek pracochłonności prowadzenia i pielęgnacji powszechnie znanych rodzajów środowisk wodnych. Ponadto, w ogóle możliwa lub radykalnie ułatwiona staje się hodowla stworzeń dotychczas niemożliwych lub szalenie kłopotliwych w hodowli z powodu ich uzależnienia od odżywiania planktonem, jak morskie meduzy w akwariach amatorskich, rekiny wielorybie w oceanariach, małże w zwykłych akwariach domowych.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do oczyszczania z mułu środowiska wodnego, zwłaszcza oczka wodnego, akwarium lub oceanarium.

Znane sposoby oczyszczania środowiska wodnego opierają się na idei odcedzania zanieczyszczeń z wody przy użyciu sit lub złóż filtrujących uformowanych z gąbki lub innych materiałów, takich jak włókniny syntetyczne lub węgieł aktywowany; ewentualnie opierają się na idei flotacji, to jest usuwania zanieczyszczeń wraz z pianą powstającą wskutek wprowadzania i rozpraszania w wodzie powietrza lub innego gazu.

Realizacji sposobów opartych na cedzeniu służą filtry usytuowane wewnętrznie lub zewnętrzne w stosunku do zbiornika lub niecki oczyszczanego środowiska wodnego. Filtry zatrzymują i gromadzą elementy mechanicznie występujące w wodzie, takie jak muł, drobne ryby, ślimaki, celowo wpuszczony do środowiska żywy pokarm i pożądany w środowisku plankton. Często złoże filtracyjne stanowi nośnik pożądanej biochemicznej działalności mikrobiologicznej przekształcającej uciążliwe zanieczyszczenia rozpuszczone (fizycznie lub chemicznie) w wodzie w substancje nieszkodliwe lub mniej uciążliwe.

Realizacji sposobów opartych na flotacji służą odpieniacze. Dzięki zachodzącemu w tych urządzeniach wytwarzaniu, oddzielaniu i odprowadzaniu piany, usuwają one z oczyszczanego środowiska głównie elementy hydrofobowe, a więc wykazujące powinowactwo do powierzchni granicznej wody i gazu. Są w niej głównie wielkocząsteczkowe substancje rozpuszczalne takie jak białka odpadowe oraz mikroorganizmy, zwłaszcza bakterie.

W opisie GB 727459 przedstawione jest urządzenie do usuwania mułu z dna zbiornika akwarium, które odcedza z wody niesione przez nią obiekty wymuszając przejście wody przez worek filtracyjny wykonany z dobrze przepuszczalnej dla wody tkaniny. Worek zatrzymuje muł i uniesione strumieniem wody organizmy żywe. Worek dołączony jest u dołu do pionowej rury pełniącej funkcję mechaniczną, nośną oraz łączącą dla worka filtracyjnego i zespołu napędowego wody. Zespół napędowy wody składa się z pionowo biegnącej rurki, do której uchodzi przewód powietrza pod ciśnieniem. Pionowo biegnąca rurka poniżej wylotu przewodu powietrznego przedłuża się w stronę dna zbiornika, gdzie jej wylot zasysa wodę wraz z zanieczyszczeniami oraz organizmami żywymi które powinny pozostać w środowisku. Muł wraz z organizmami żywymi zasysany jest przez wlot rury i opada do worka filtracyjnego, a organizmy żywe są uwięzione w worku filtracyjnym. Dolny koniec worka filtracyjnego jest zamknięty za pomocą sztywnej spinki.

W filtrach - zatrzymany w nich muł - gromadząc się doprowadza do ich zapchania i zablokowania, co pociąga konieczność częstego wykonywania pracochłonnych czynności wymiany lub regeneracji (na przykład na zasadzie prania, przemywania w osobnych urządzeniach) cedzideł bądź złóż filtracyjnych. Muł zatrzymany w filtrze zachowuje wpływ na środowisko, gdyż kontaktuje się stale z tym mułem przepływająca przez filtr woda. Zjawisko zatrzymywania w filtrze takich obiektów jak małe ryby i ślimaki lub celowo wprowadzany do wody pokarm dla zwierząt zamieszkujących oczyszczane środowisko jest efektem fatalnym, gdyż często powoduje wynaturzenia uwięzionych stworzeń w środowisku wodnym. Użyteczność odpieniaczy w dziedzinie usuwania mułu z oczyszczanego środowiska wodnego jest znikoma.

Niemożność dostatecznie sprawnego usuwania mułu przez filtry i odpieniacze sprawia, że utrzymanie nie zamulonego stanu środowiska wymaga odrębnej pracochłonnej pielęgnacji, polegającej na ręcznym uprzątaniu mułu z dna urządzeniem ssącym wodę, co jest wodnym odpowiednikiem posługiwania się odkurzaczem.

Z opisu WO 81/01526 znane jest rozwiązanie, w którym zanieczyszczona woda doprowadzana jest przewodem z otworem wypływu usytuowanym w kierunku pionowym - prostopadłym względem lustra wody. Zatem strumień wody wypływa z otworu przewodu pionowo i przemieszcza się ku górze w słupie wody zawartej w zbiorniku, a następnie rozprasza się i opada. Zanieczyszczona woda wprowadzana jest do zbiornika mułu w dolnej jego części.

Zanieczyszczenia początkowo unoszone są w zbiorniku wraz z wodą wypływającą pionowo ku górze a następnie opadają na dno zbiornika. Oznacza to, że strumień porusza całością wody zawartej w zbiorniku.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia do nieinwazyjnego oczyszczania środowiska wodnego z mułu, co umożliwi wydajne usuwanie mułu ze środowiska wodnego przy znikomym nakładzie pracy i z oszczędzaniem biotycznych składników środowiska, takich jak małe ryby, ślimaki, plankPL 219 585 B1 ton czy dodany do wody żywy pokarm. Innymi słowy celem jest rozwiązanie zagadnienia odmulania bezobsługowego, automatycznego i nieinwazyjnego.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że w urządzeniu do oczyszczania z mułu środowiska wodnego, posiadającym komorę ze strefą zbierania mułu, połączoną z kanałem doprowadzającym wodę z mułem i modułem napędowym zanieczyszczonej wody, co najmniej jeden kanał doprowadzający wodę z mułem ma w górnej strefie komory lukę poziomego wypływu wody, wyznaczoną przez ściankę kanału przewyższającą lustro wody, lustro wody i boczne ujście wypływu, ograniczoną ścianką komory i przegrodą przewyższającą lustro wody, przy czym luka poziomego wypływu wody usytuowana jest powyżej strefy zbierania mułu komory a poniżej lustra wody.

Moduł napędowy ma postać odcinka kanału doprowadzającego, na którego wlocie znajduje się element dystrybucyjny gazu, korzystnie powietrza lub tlenu, z powłoką perforowaną lub porowatą, korzystnie na długości komory.

Co najmniej jeden kanał doprowadzający lub jego wylot umieszczony jest przylegle do ścianki komory.

Co najmniej jedna ścianka komory ma na powierzchni warstwę zwierciadlaną.

Komora jest rozciągnięta w dół od górnej strefy i połowa sumarycznej powierzchni ścian jest co najmniej kilkakrotnie większa od przekroju poziomego w górnej strefie komory. Komora może mieć wymienny wkład mułu rozłącznie połączony z komorą.

W urządzeniu według wynalazku podczas eksploatacji woda z mułem bezpośrednio pod lustrem wody ma kierunek przepływu strumienia poziomy, równoległy do lustra wody a prostopadły do pionowej osi komory. W komorze utrzymuje się zastój mieszaniny wody z mułem i w tych warunkach przepływu strumienia wody nad komorą i jednoczesnego zastoju wody w komorze następuje grawitacyjne opadanie mułu z poziomego strumienia wody w stronę dna komory. Przepływ wody z mułem w przypowierzchniowej warstwie górnej może być zaburzony na głębokość od 1 do 1000 mm w zależności od głębokości strefy zastoju, korzystnie do 10 mm.

Zaletą urządzenia według wynalazku jest rozwiązanie problemu oczyszczania z mułu środowiska wodnego w sposób nieinwazyjny. Nieinwazyjność oznacza brak wyniszczania lub zmniejszenie ubytków w pożądanych komponentach biotycznych środowiska. Ma to fundamentalne znaczenie szczególnie dla akwarystyki morskiej lub hodowli zwierząt w oceanariach, gdyż utrzymanie w niewoli zwierząt planktonożernych jest trudne lub wręcz niemożliwe, przy konieczności oczyszczania wody z mułu przez filtry oraz z ubocznym efektem wyłapywaniu przez te same filtry z wody zawieszonych w niej elementów biotycznych. Urządzenie według wynalazku jest proste w konstrukcji i umożliwia stabilne prowadzenie procesu oczyszczania z mułu środowiska wodnego.

Wynalazek został przedstawiony w przykładach wykonania na rysunkach, na których fig. 1 ukazuje schematycznie przedstawione urządzenie do oczyszczania z mułu środowiska wodnego z modułem napędowym na wlocie kanału, fig. 2 - ukazuje schemat urządzenia z elementem dystrybucyjnym gazu przed wlotem kanału doprowadzającego, fig. 3 - ukazuje zastosowanie w urządzeniu ścianki z warstwą zwierciadlaną, fig. 4 - ukazuje przekrój przez podłużne prostokątne akwarium z przyściennie umieszczonym urządzeniem, fig. 5 - ukazuje urządzenie z wyjmowanym wkładem mułu skupionego.

Urządzenie według wynalazku ma komorę 1 o nieprzepuszczalnych ściankach 2, która w dolnej części ma strefę M, w której gromadzi się usunięty z wody muł skupiony. Komora 1 jest rozciągnięta w dół od górnej strefy i połowa sumarycznej powierzchni ścianek 2 jest co najmniej kilkakrotnie większa od powierzchni przekroju poziomego B w górnej strefie komory 1.

Komora 1 połączona jest z co najmniej jednym kanałem 3 doprowadzającym zanieczyszczoną mułem wodę. Kanał 3 doprowadzający wodę z mułem ma w górnej strefie komory 1 lukę 4 poziomego wypływu wody, wyznaczoną przez ściankę kanału 3 przewyższającą lustro wody W, lustro wody W i boczne ujście 5 wypływu, ograniczone ścianką 2 komory 1 i przegrodą 6 przewyższającą lustro wody W. Luka 4 wraz z bocznym ujściem 5 wypływu wody usytuowane jest powyżej komory 1 a poniżej lustra wody W.

Oczyszczanie z mułu środowiska wodnego polega na ujęciu strumienia skupionego S1 wody niosącej muł i doprowadzeniu go do komory 1. Wodę z mułem doprowadza się ponad lub do górnej strefy komory 1, która w dolnej części ma strefę M zbierającą muł skupiony. W górnej strefie zanieczyszczona woda przepływa bezpośrednio pod lustrem wody W poziomo, z kierunku strumienia skupionego S1 i odpływa strumieniem wychodzącym S2 sponad strefy zastoju Z komory 1. Kierunek przepływu wody jest prostopadły do pionowej osi komory 1. Przepływająca nad strefą zastoju Z najniższa warstwa wody strumienia S2 tylko w nieznacznym stopniu zaburza zastój wody w komorze 1

PL 219 585 B1 w jego warunkach następuje grawitacyjne opadanie mułu w stronę dolnej strefy M komory 1. Z dna komory 1 muł skupiony usuwa się okresowo lub w sposób ciągły.

Wymuszanie ruchu wody w urządzeniu następuje poprzez kanał 3 doprowadzający wodę, którego cały odcinek lub bliski komorze 1 odcinek o znacznej różnicy wysokości początku i końca tego odcinka pełni funkcję modułu napędowego 7.

W korzystnym wykonaniu kanał doprowadzający 3 wodę do komory 1 jest połączony z oddzielnym modułem napędowym 7 wywołującym unoszenie gazu w ograniczonej przestrzeni. Moduł napędowy 7 umieszczony jest w tym wykonaniu w strefie luki wpływu 8 kanału doprowadzającego 3 zanieczyszczoną wodę. Moduł napędowy 7 w najprostszej postaci jest odcinkiem przewodu doprowadzającego 9 gaz z elementem dystrybucyjnym 10 w postaci powłoki perforowanej lub porowatej przepuszczalnej dla wody. Element dystrybucyjny 10 gazu, korzystnie powietrza, tlenu, dwutlenku węgla, lub ich mieszaniny, umieszczony jest w wodzie poniżej luki wpływu 8 kanału doprowadzającego 3, bądź w ściance kanału 3 lub w ściance dennej kanału doprowadzającego 3 w miejscu kolankowatego zagięcia jego przebiegu z bliskiego poziomemu do bliskiego pionowemu.

Element dystrybucyjny 10 ma postać rurki porowatej lub pustego wewnątrz profilu prostopadłościennego o dziurkowanej części górnej, albo dowolną inną postać taką, aby przy zasilaniu sprężonym gazem z przewodu doprowadzającego 9, element dystrybucyjny 10 powodował penetrację do wody gazu w postaci drobnych bąbelków G. Woda z bąbelkami G gazu, jako mająca ciężar właściwy mniejszy niż sama woda, przez siłę wyporu wywieraną przez wodę poza kanałem, unoszona jest w górę i tym samym wymuszony jest przepływ tej wody przez górną część komory 1.

Muł spoczywający na dnie 11 zbiornika akwarium wciągany jest do kanału doprowadzającego 3 zgodnie z kierunkiem strumienia wchodzącego S3.

Powyżej poziomu lustra wody W wypływające na powierzchnię bąbelki G tworzą pianę P, która nie tylko powinna być izolowana od reszty oczyszczanego środowiska, lecz ujmowana i odprowadzana na zewnątrz, co bardzo korzystnie skutkuje realizacją przez urządzenie funkcji odpieniacza. W tym celu wodę przepływającą przez komorę 1 w jej górnej strefie zaburza się przegrodą 6, która powoduje gromadzenie się piany P i stwarza możliwość jej odprowadzenia na zewnątrz układu. Przegroda 6 służy także do usuwania spienionych bakterii i białek odpadowych w pianie P unoszącej się na powierzchni. Ryby i inne stworzenia, np. ślimaki mogą swobodnie dostawać się do komory 1 poniżej przegrody 6 i wydostawać się z niej bez obawy uwięzienia.

Ponadto moduł napędowy 7 wykorzystujący gaz do unoszenia strumienia wody umożliwia zrealizowanie przez urządzenie funkcji napowietrzania, dotleniania lub wzbogacania wody w dwutlenek węgla. Intensywność i niezawodność realizacji tych funkcji jest bardzo pożądana.

Dla izolacji optycznej ciemnego złoża zgromadzonego mułu, od strony środowiska wodnego ścianki 2 komory 1 mają właściwości powierzchni zwierciadlanej, jak pokazano na fig. 3. Dzięki takiemu rozwiązaniu poprawiają się warunki oświetleniowe środowiska w pobliżu ustroju komory 1. Uzyskuje się dodatkowo głębię środowiska bliską wrażeniu naturalnemu. Ścianka 2 z warstwą zwierciadlaną 12 jako ścianka zwierciadlana maskuje komorę 1 i złoże osadzonego w niej mułu w strefie M. Na ściance zwierciadlanej z warstwą zwierciadlaną 12 widoczne jest odbicie ryb i roślin wodnych, dzięki czemu środowisko wodne uzyskuje zwiększone optycznie wymiary.

Dla hydrodynamiki oczyszczania środowiska duże znaczenie ma ogólny kształt krążenia wody powodowanego przez pracujące urządzenie w oczyszczanym środowisku wodnym. W dobrze prowadzonym środowisku wodnym nie powinny występować strefy zastoju wody. Jedyną taką strefą powinno być wnętrze komory 1 gromadzącej w strefie M cząstki skupionego mułu. Ponadto powinna istnieć tendencja do znoszenia cząstek mułu zawieszonych w wodzie przez ruchy wody, ewentualnie z udziałem grawitacji, w stronę luki wpływu 8 kanału doprowadzającego 3 wodę do komory 1. Dlatego usytuowanie tej luki 8, jak również obecność luki wypływu 4 odprowadzającej wodę z górnej strefy komory 1 w wybrane miejsce wypuszczania jej do środowiska, a także ewentualna obecność elementów kierujących strumień wypływającej wody - zależą od kształtu basenu względnie niecki oczyszczanego środowiska wodnego, oraz od jego charakteru, na przykład obecności bądź braku pokrywy roślin pływających na powierzchni wody.

P r z y k ł a d I

Rozwiązanie urządzenia do stosowania w akwarium klasycznym zobrazowano na fig. 2 i 4. Maksymalnie płaski ustrój urządzenia przylega i zajmuje całą mniejszą albo całą większą ścianę basenu akwarium o ściankach 13. Ujęcie wody ma postać szczeliny kanału doprowadzającego 3 biegnącej na niewielkiej wysokości w wodzie wzdłuż całej ścianki 13, nad powierzchnią warstwy podłoża 14

PL 219 585 B1 na dnie basenu wodnego, przy czym element dystrybucyjny 10 gazu napędzającego ułożony jest na powierzchni podłoża 14. Woda opuszcza komorę 1 poziomym strumieniem S2 przez lukę 4 poziomego wypływu. Praca urządzenia wytwarza obejmujący cały basen powolny poziomy wir strumienia wirującego S4, delikatnie zmiatający muł spoczywający z powierzchni podłoża 14 w stronę ujęcia wody przez kanał 3 zgodnie z kierunkiem strumienia wchodzącego S3.

P r z y k ł a d II

Urządzenie do stosowania w oczkach wodnych przedstawione jest na fig. 5. Konstrukcja komory 1 uzupełniona jest sztywnym w postaci skrzynki lub korzystnie wiotkim w postaci worka, wkładem 15 zaopatrzonym w uchwyty 16. Umożliwia to łatwe wyjęcie wkładu 15 ze zgromadzonym mułem skupionym przez ręczne lub mechaniczne podniesienie wewnętrznego tego wkładu 15. Po usunięciu mułu skupionego, z wykorzystaniem go na przykład dla celów upraw rolniczych ze względu na jego wartość użyźniającą, napełniony czystą wodą wkład 15 jest łatwo umieszczany z powrotem w komorze 1 urządzenia.

Przy zastosowaniu opisanych rozwiązań uzyskuje się radykalny spadek pracochłonności prowadzenia i pielęgnacji powszechnie znanych rodzajów środowisk wodnych. Ponadto, w ogóle możliwa lub radykalnie ułatwiona staje się hodowla stworzeń dotychczas niemożliwych lub szalenie kłopotliwych w hodowli z powodu ich uzależnienia od odżywiania planktonem, jak morskie meduzy w akwariach amatorskich, rekiny wielorybie w oceanariach, małże w zwykłych akwariach domowych. Ponadto, możliwe staje się utrzymanie wysokiej jakości ekologicznej sztucznych środowisk wodnych, których istotnym składnikiem biotycznym są drobne organizmy przebywające w toni wodnej. Również rozmnażanie ryb i hodowla narybku może być ulepszona.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do oczyszczania z mułu środowiska wodnego, zwłaszcza akwarium, oczka wodnego lub oceanarium, posiadające komorę ze strefą zbierania mułu, połączoną z kanałem doprowadzającym wodę z mułem i modułem napędowym zanieczyszczonej wody, znamienne tym, że co najmniej jeden kanał (3) doprowadzający wodę z mułem ma w górnej strefie komory (1) lukę (4) poziomego wypływu wody, wyznaczoną przez ściankę kanału (3) przewyższającą lustro wody (W), lustro wody (W) i boczne ujście (5) wypływu, ograniczoną ścianką (2) komory (1) i przegrodą (6) przewyższającą lustro wody (W), usytuowaną powyżej strefy zbierania mułu (M) komory (1) a poniżej lustra wody (W).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że moduł napędowy (7) ma postać odcinka kanału doprowadzającego (3), na którego wlocie znajduje się element dystrybucyjny (10) gazu, korzystnie powietrza lub tlenu, z powłoką perforowaną lub porowatą, korzystnie na długości komory (1).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że co najmniej jeden kanał (3) doprowadzający lub jego wylot umieszczony jest przylegle do ścianki (2) komory (1).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że co najmniej jedna ścianka (2) komory (1) ma na powierzchni warstwę zwierciadlaną (12).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że komora (1) jest rozciągnięta w dół od górnej strefy i połowa sumarycznej powierzchni ścian (2) jest co najmniej kilkakrotnie większa od przekroju poziomego (B) w górnej strefie komory (1).
6. 6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że komora (1) ma wymienny wkład (15) mułu rozłącznie połączony z komorą (1).