RU2142919C1 - Method of cleaning natural and waste water and device "floating bank" for realization of this method - Google Patents
Method of cleaning natural and waste water and device "floating bank" for realization of this method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2142919C1 RU2142919C1 RU99103492A RU99103492A RU2142919C1 RU 2142919 C1 RU2142919 C1 RU 2142919C1 RU 99103492 A RU99103492 A RU 99103492A RU 99103492 A RU99103492 A RU 99103492A RU 2142919 C1 RU2142919 C1 RU 2142919C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- housing
- aquatic vegetation
- biological
- zooplankton
- Prior art date
Links
Landscapes
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
- Hydroponics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области очищения сточных вод и природных водоемов, в том числе биологического очищения, и может быть использовано для очищения сточных вод прудов-накопителей, содержащих бытовые стоки, загрязненные стоки с автодорог, промплощадок, животноводческих комплексов и тому подобное, а также природных водоемов от нефтепродуктов, тяжелых металлов, биогенных элементов для предотвращения "цветения" воды и гибели природных экосистем водоемов. The invention relates to the field of wastewater and natural reservoirs, including biological treatment, and can be used for wastewater treatment of storage ponds containing domestic wastewater, contaminated wastewater from roads, industrial sites, livestock complexes and the like, as well as natural reservoirs from petroleum products, heavy metals, nutrients to prevent the "bloom" of water and the death of natural ecosystems of water bodies.
В настоящее время деэвтрофирование водоемов - насущная проблема всего мира. Основными источниками биогенных загрязнителей, приводящих к эвтрофированию водоемов, являются сельскохозяйственные удобрения, смываемые с полей, отходы животноводства, бытовые стоки, детергенты - моющие средства и отходы различных отраслей промышленности. Эти загрязнители накапливаются в донных отложениях водоемов. В течение летнего сезона донные осадки прогреваются и микроорганизмы илов высвобождают эти вещества, которые немедленно вызывают цветение микроводорослей. Бурное цветение водорослей приводит к быстрому истощению запаса биогенов, а это приводит к массовой гибели микроводорослей. Разложение огромного количества органического вещества водорослей за короткий период времени ведет к падению концентрации растворенного в воде кислорода, а это вызывает замор рыбы и анаэробное разложение отмерших организмов, в результате происходит гниение воды. Кроме того, "цветение" водоема, вызванное сине-зелеными водорослями, делает водоем слишком ядовитым для большинства организмов. Таким образом, перегрузка водных экосистем биогенными загрязнителями - гиперэвтрофирование - ведет к тому, что водоемы становятся непригодными к какому-либо использованию. Currently, deutrophication of water bodies is an urgent problem of the whole world. The main sources of biogenic pollutants leading to the eutrophication of water bodies are agricultural fertilizers that are washed away from the fields, livestock waste, household wastewater, detergents - detergents and waste from various industries. These pollutants accumulate in the bottom sediments of water bodies. During the summer season, bottom sediments warm up and sludge microorganisms release these substances, which immediately cause the bloom of microalgae. Rapid flowering of algae leads to a rapid depletion of the supply of nutrients, and this leads to the mass death of microalgae. The decomposition of a huge amount of organic matter of algae in a short period of time leads to a decrease in the concentration of oxygen dissolved in water, which causes fish to freeze and anaerobic decomposition of dead organisms, resulting in rotting of the water. In addition, the "bloom" of the reservoir, caused by blue-green algae, makes the reservoir too toxic for most organisms. Thus, overloading aquatic ecosystems with biogenic pollutants - hypereutrophication - leads to the fact that water bodies become unsuitable for any use.
Известно устройство для биологической очистки воды водоемов (SU 1675226 A1, 07.09.91, C 02 F 3/32), выполненное из соединенных между собой каркасов с биологической загрузкой в виде высших водных растений. Стенки у них выполнены из водонепроницаемого материала, а днище - водопроницаемо. Однако такая конструкция малоэффективна, так как отсутствие насоса не создает потока воды через устройство и в результате этого достигается очень маленькая производительность установки. Кроме того, одна высшая водная растительность не позволяет эффективно обеспечить биологическое очищение воды. A device for the biological treatment of water in reservoirs (SU 1675226 A1, 09/07/91, C 02 F 3/32) is made of interconnected scaffolds with biological loading in the form of higher aquatic plants. Their walls are made of waterproof material, and the bottom is waterproof. However, this design is ineffective, since the absence of a pump does not create a flow of water through the device, and as a result, a very small installation capacity is achieved. In addition, one higher aquatic vegetation does not allow for the effective biological purification of water.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности, достигаемому техническому результату и совокупности общих существенных признаков является устройство для биологической обработки природных и сточных вод (SU 927760 A, 18.05.82, C 02 F 3/32), принятое за прототип. The closest to the proposed technical essence, the achieved technical result and the combination of common essential features is a device for the biological treatment of natural and wastewater (SU 927760 A, 05/18/82, C 02 F 3/32), adopted as a prototype.
Это устройство представляет собой корпус с водопроницаемыми стенками, поддон с расположенной на нем биологической загрузкой с водной растительностью, насос с приводом. This device is a casing with water-permeable walls, a sump with a biological load located on it with aquatic vegetation, a pump with a drive.
Однако такая конструкция не предназначена для очищения вод от взвешенных веществ, повышенное содержание которых в очищаемой воде может приводить к заиливанию и гибели культуры водорослей и обуславливает особые требования к предочистке. However, this design is not intended for purification of water from suspended solids, the increased content of which in the treated water can lead to siltation and death of the algae culture and causes special requirements for pre-treatment.
Кроме того, эта конструкция применима только в условиях вод, слабо загрязненных нефтепродуктами, так как при повышенном содержании их в воде отмечается образование на поверхности воды устойчивой маслянистой пленки, снижающей интенсивность освещения культуры и скорость прироста клеток, а также активность окислительных процессов, что отрицательно влияет на состояние культуры и эффективность очищения. In addition, this design is applicable only in conditions of waters slightly contaminated with oil products, since with an increased content in water, a stable oily film is formed on the surface of the water, which reduces the illumination intensity of the culture and the rate of cell growth, as well as the activity of oxidative processes, which negatively on the state of culture and the effectiveness of purification.
Расположение водяного насоса на берегу создает дополнительные трудности по использованию установки на больших водоемах, так как дополнительно необходимо наличие гибких трубопроводов, которые, во-первых, усложняют конструкцию, а во-вторых, ограничивают маневренность установки. The location of the water pump on the shore creates additional difficulties in using the installation in large bodies of water, since it is additionally necessary to have flexible pipelines, which, firstly, complicate the design, and secondly, limit the maneuverability of the installation.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности очищения природных и сточных вод. The technical problem to which the invention is directed is to increase the efficiency of purification of natural and waste waters.
Техническим результатом изобретения является:
- извлечение из очищаемой воды нефтепродуктов и тяжелых металлов;
- удаление биогенных загрязнителей;
- перемешивание воды и насыщение ее кислородом, что препятствует стратификации и анаэробным процессам;
- затенение водной поверхности, что предотвращает прогрев дна и цветение микроводорослей;
- потребление сине-зеленых водорослей (даже нитчатых форм), вызывающих порчу воды и заморы рыбы;
- выращивание биомассы зоопланктона - ценного корма для молоди рыб;
- выращивание некоторых водных растений, например рис, цветы и т.п.The technical result of the invention is:
- extraction of purified oil products and heavy metals;
- removal of nutrient pollutants;
- mixing of water and its saturation with oxygen, which prevents stratification and anaerobic processes;
- shading of the water surface, which prevents the heating of the bottom and flowering of microalgae;
- consumption of blue-green algae (even filamentous forms), causing water spoilage and fish kills;
- growing biomass of zooplankton - a valuable feed for juvenile fish;
- growing some aquatic plants, such as rice, flowers, etc.
Что касается способа, указанный технический результат достигается тем, что предлагаемый способ для очищения природных и сточных вод заключается в создании посредством водяного насоса потока поверхностных слоев воды через водопроницаемые стенки корпуса через биологическую загрузку в виде водной растительности и зоопланктона в придонные слои очищаемого водоема. В основном используют ракообразный зоопланктон. В качестве водной растительности используют высшую водную растительность. В случае необходимости поток воды или его часть пропускают через сорбенты, размещенные в контейнерах, расположенных на корпусе для извлечения нефтепродуктов и тяжелых металлов. Периодически убирают биомассу водной растительности. As for the method, the technical result is achieved in that the proposed method for purifying natural and waste waters consists in creating by means of a water pump a flow of surface water layers through permeable walls of the body through biological loading in the form of aquatic vegetation and zooplankton into the bottom layers of the reservoir to be cleaned. Mostly they use crustacean zooplankton. As aquatic vegetation, higher aquatic vegetation is used. If necessary, a stream of water or part of it is passed through sorbents placed in containers located on the housing for the extraction of petroleum products and heavy metals. Periodically remove the biomass of aquatic vegetation.
Относительно устройства: указанный технический результат достигается тем, что устройство для очищения природных и сточных вод включает корпус с водопроницаемыми стенками, поддон с расположенной на нем биологической загрузкой в виде водной растительности и зоопланктона, насос с приводом. В основном используют ракообразный зоопланктон. В качестве водной растительности применена высшая водная растительность. Насос расположен на корпусе устройства или рядом с ним. На корпусе расположены контейнеры с сорбентами для извлечения нефтепродуктов и тяжелых металлов. Стенки корпуса выполнены сетчатыми или из перфорированного материала с размерами ячеек от 0,5 до 5 мм. В качестве привода насоса применен ветровой двигатель или электрический, или волновой. Для удержания на плаву корпус выполнен с поплавками. Поддон выполнен водонепроницаемым. Regarding the device: the specified technical result is achieved by the fact that the device for purifying natural and wastewater includes a housing with permeable walls, a sump with a biological load located on it in the form of aquatic vegetation and zooplankton, a pump with a drive. Mostly they use crustacean zooplankton. As aquatic vegetation applied higher aquatic vegetation. The pump is located on or near the device. On the body are containers with sorbents for the extraction of petroleum products and heavy metals. The walls of the body are mesh or perforated material with mesh sizes from 0.5 to 5 mm. As a pump drive, a wind engine is used, either electric or wave. To keep afloat, the body is made with floats. The pallet is waterproof.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата. These features are significant and interconnected with the formation of a stable set of essential features sufficient to obtain the desired technical result.
Сущность процессов, происходящих в предлагаемом устройстве "Плавучая отмель" и реализуемом в нем способе очистки природных и сточных вод, заключается в следующем. The essence of the processes occurring in the proposed device "Floating sandbank" and the method of purification of natural and wastewater implemented in it, is as follows.
Экосистема устройства "Плавучая отмель" благодаря сетчатым стенкам защищена от проникновения в нее молоди рыбы, которая является главным потребителем ракообразного зоопланктона. В результате этого численность последнего возрастает до такой плотности, что его фильтрационная активность может противостоять процессам цветения микроводорослей в водоеме. Скорость размножения зоопланктона в летний период достаточно высока - его численность может удваиваться за 2-4 суток, в зависимости от температуры воды и наличия корма. Основными фильтраторами являются "ветвистоусые раки" (Cladocera) рода Дафнии (Daphnia). Они утилизируют 90% биомассы микроводорослей. Также могут быть использованы "усоногие раки" - циклопы, а также "коловратки" и крупные простейшие. Биогенные вещества, выделяемые зоопланктоном в процессе питания, поглощаются высшей водной растительностью, которая растет внутри "Плавучей отмели". В основном применяется обычная для данной климатической полосы водная полупогруженная, погруженная и свободно плавающая неукореняющаяся растительность. При удалении биомассы водной растительности из "Плавучей отмели" одновременно удаляются и биогенные вещества - основная причина бурного цветения воды и заморов. На корпусе, в случае необходимости, размещаются контейнеры с сорбентами для извлечения нефтепродуктов и тяжелых металлов. Due to the mesh walls, the floating sand ecosystem of the device is protected from the penetration of young fish, which is the main consumer of crustacean zooplankton. As a result of this, the number of the latter increases to such a density that its filtration activity can withstand the processes of flowering of microalgae in a reservoir. The summer zooplankton breeding rate is quite high - its number can double in 2-4 days, depending on the temperature of the water and the availability of feed. The main filtrators are "cladocera" of the genus Daphnia (Daphnia). They utilize 90% of the microalgae biomass. Can also be used "barnacle crayfish" - cyclops, as well as "rotifers" and large protozoa. The nutrients secreted by zooplankton during nutrition are absorbed by higher aquatic vegetation that grows inside the Floating Shoals. Basically, water semi-submerged, submerged and freely floating unrooted vegetation, usual for this climatic zone, is used. When biomass of aquatic vegetation is removed from the Floating Shoals, biogenic substances are simultaneously removed - the main reason for the rapid flowering of water and dead. If necessary, containers with sorbents for the extraction of petroleum products and heavy metals are placed on the case.
Водяной насос создает водопоток через биологическую загрузку для интенсификации процесса очищения воды, одновременно обеспечивая постоянный приток микроводорослей - корма для зоопланктона, которые попадают в устройство через водопроницаемые стенки. Откачивая очищенную и обогащенную кислородом воду в придонные слои, насос создает вертикальную циркуляцию в водоеме. Установка насоса на корпусе или рядом с ним способствует упрощению, автономности и мобильности устройства, а откачивание воды из центра корпуса является оптимальным для равномерности прохождения потока воды через все устройство и максимального использования всей его площади. Применение в качестве привода насоса ветрового или волнового двигателя способствует автономности устройства. Может быть также использован электродвигатель, работающий от электросети, аккумуляторов или солнечных батарей. A water pump creates a water stream through a biological load to intensify the process of water purification, while ensuring a constant flow of microalgae - zooplankton feed, which enter the device through permeable walls. By pumping purified and oxygen-enriched water into the bottom layers, the pump creates a vertical circulation in the pond. Installing the pump on or near the housing facilitates the simplification, autonomy and mobility of the device, and pumping water from the center of the housing is optimal for uniform flow of water through the entire device and maximum use of its entire area. The use of a wind or wave engine as a pump promotes the autonomy of the device. An electric motor powered by a power supply, batteries or solar panels may also be used.
Для поддержания корпуса в плавучем состоянии применены поплавки. Могут быть прикреплены дополнительно надувные поплавки. Объем поплавков подбирают таким образом, чтобы поддон "Плавучей отмели" был слегка притоплен. To maintain the body in a floating state, floats are used. Optional inflatable floats can be attached. The volume of the floats is selected so that the Floating Shoal sump is slightly flooded.
В качестве материалов для изготовления устройства могут быть использованы металл, пластмасса, пенопласт и другие материалы. As materials for the manufacture of the device can be used metal, plastic, polystyrene and other materials.
На чертеже представлен пример исполнения устройства "Плавучая отмель" для очищения природных и сточных вод. The drawing shows an example implementation of the device "Floating sandbank" for the purification of natural and waste water.
На корпусе 1 расположена биологическая загрузка 2 в виде высшей водной растительности и зоопланктона. К корпусу прикреплены поплавки 3, в данном случае в виде труб, и надувные поплавки 4. По периферии корпуса установлены водопроницаемые стенки 5. На корпусе установлен водяной насос 6. К насосу прикреплен в данном случае ветровой двигатель с крыльчаткой 7. On the body 1 is a biological load 2 in the form of higher aquatic vegetation and zooplankton. Floats 3, in this case in the form of pipes, and inflatable floats 4 are attached to the casing. Permeable walls are installed on the periphery of the casing 5. A water pump is installed on the casing 6. In this case, a wind engine with an impeller 7 is attached to the pump.
Оптимальными размерами конструкции устройства являются следующие. The optimal dimensions of the design of the device are as follows.
Габаритные размеры - 3х7 м. Устройство поддерживают на плаву два цилиндрических поплавка длиной 7 м и диаметром 0,5 м. Overall dimensions - 3x7 m. The device supports afloat two cylindrical floats 7 m long and 0.5 m in diameter.
Настоящее изобретение промышленно применимо, так как для его изготовления не требуется специальной оснастки и новой технологии. The present invention is industrially applicable, since its manufacture does not require special equipment and new technology.
Однажды созданная установка может работать много лет, не требуя специального дорогого обслуживания и материалов. Необходимо только несколько раз за сезон убрать урожай водной растительности и, в случае ледостава, на зиму погрузить установку на дно водоема или убрать ее на берег. Once created, the installation can work for many years without requiring special expensive maintenance and materials. It is only necessary a few times during the season to harvest the aquatic vegetation and, in the case of freezing, to immerse the installation for the winter at the bottom of the reservoir or put it ashore.
Для успешного эффективного очищения водоема необходимо закрыть 1% акватории, то есть, например, на 1 гектар (10000 кв. м) необходимо закрыть 100 кв.м. Эта площадь может быть закрыта семью установками площадью 14 кв. м каждая. For successful effective cleansing of a reservoir, it is necessary to close 1% of the water area, that is, for example, for 1 hectare (10,000 sq. M), it is necessary to close 100 sq.m. This area may be covered by seven 14 square meter installations. m each.
Для поддержания водоема в чистом состоянии и соблюдения санитарных норм достаточно одной установки на 1 -1,5 гектара, при этом экосистема водоема приобретает устойчивость к естественному постоянному притоку биогенных загрязнителей и становится неподверженной заморным явлениям в течение всего года. To maintain the reservoir in a clean state and comply with sanitary standards, one installation per 1-1.5 hectares is enough, while the ecosystem of the reservoir acquires resistance to the natural constant influx of nutrient pollutants and becomes unaffected by clutter throughout the year.
Описанная в данном примере и изображенная на фиг. 1 конструкция устройства "Плавучая отмель" не является единственно возможной для реализации заявленного способа очищения природных и сточных вод и достижения вышеуказанного технического результата и не исключает других вариантов его изготовления, содержащих совокупность признаков, включенных в независимый пункт формулы изобретения. Described in this example and shown in FIG. 1, the design of the device "Floating sandbank" is not the only possible way to implement the claimed method of purification of natural and wastewater and to achieve the above technical result and does not exclude other options for its manufacture containing a combination of features included in an independent claim.
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99103492A RU2142919C1 (en) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | Method of cleaning natural and waste water and device "floating bank" for realization of this method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99103492A RU2142919C1 (en) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | Method of cleaning natural and waste water and device "floating bank" for realization of this method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2142919C1 true RU2142919C1 (en) | 1999-12-20 |
Family
ID=20216226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99103492A RU2142919C1 (en) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | Method of cleaning natural and waste water and device "floating bank" for realization of this method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2142919C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2555896C1 (en) * | 2014-02-20 | 2015-07-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Эковолга" | Device for cleaning water reservoirs from blue-green algae |
| RU204322U1 (en) * | 2021-02-26 | 2021-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный лесотехнический университет" | Floating cage |
| RU2760011C1 (en) * | 2019-07-12 | 2021-11-22 | Хуадянь Ватер Текнолоджи Ко., Лтд. | Bioecological microenergy device of a floating island and a method for purification of water bodies with waste and odorous water with its use |
| RU2773122C2 (en) * | 2020-06-10 | 2022-05-30 | Институт проблем промышленной экологии Севера - обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра "Кольский научный центр Российской академии наук" (ИППЭС КНЦ РАН) | Module of a phytosystem for biological purification of industrial waste water from mineral contaminants |
-
1999
- 1999-03-01 RU RU99103492A patent/RU2142919C1/en active
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2555896C1 (en) * | 2014-02-20 | 2015-07-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Эковолга" | Device for cleaning water reservoirs from blue-green algae |
| RU2760011C1 (en) * | 2019-07-12 | 2021-11-22 | Хуадянь Ватер Текнолоджи Ко., Лтд. | Bioecological microenergy device of a floating island and a method for purification of water bodies with waste and odorous water with its use |
| RU2773122C2 (en) * | 2020-06-10 | 2022-05-30 | Институт проблем промышленной экологии Севера - обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра "Кольский научный центр Российской академии наук" (ИППЭС КНЦ РАН) | Module of a phytosystem for biological purification of industrial waste water from mineral contaminants |
| RU204322U1 (en) * | 2021-02-26 | 2021-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный лесотехнический университет" | Floating cage |
| RU2819259C1 (en) * | 2023-08-02 | 2024-05-16 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method of phytotreatment of waste water |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10982400B2 (en) | Structure for an aquatic space and method for conserving large bodies of water | |
| US10342189B2 (en) | Aerobic, bioremediation treatment system comprising floating inert media in an aqueous environment | |
| US4169050A (en) | Buoyant contact surfaces in waste treatment pond | |
| CN110028203A (en) | A kind of aquaculture water-break bypass is administered and restoration of the ecosystem circulation process method | |
| US9380766B2 (en) | Aquaculture system | |
| CN102219302A (en) | De-layering-type algae bloom eliminating method | |
| CN102101723B (en) | Combined artificial fish reef-biological grid water body purification method and device | |
| JP2009273440A (en) | System for water purification and aquatic resource cultivation, and float | |
| RU2142919C1 (en) | Method of cleaning natural and waste water and device "floating bank" for realization of this method | |
| JP2008263787A (en) | System for water purification and rearing living aquatic resources by utilizing floating body | |
| CN102224112B (en) | System for water purification and method of increasing dissolved-oxygen concentration in water to be purified | |
| KR100928087B1 (en) | Apparatus for immobilizing photosynthetic microorganism and immobilization method using the same | |
| CN201376922Y (en) | Photovoltaic water purification device | |
| Antsulevich | Artificial reefs project for improvement of water quality and environmental enhancement of Neva Bay (St.-Petersburg County Region) | |
| JP2005169309A (en) | Method and apparatus for purifying water of closed water area | |
| CN1465235A (en) | Natural ecological aquarium and construction method thereof | |
| JP2008254717A (en) | Water surface suspended matter recovery device by applying interfacial tension and water surface tension | |
| JP2003112191A (en) | Water quality improving system | |
| JP2000126789A (en) | Water purifying mechanism of lakes, marshes or rivers | |
| CN201762172U (en) | Combined type artificial fish reef and biological grid water purification system device | |
| JPH0351479B2 (en) | ||
| Pirozzi et al. | Aquaculture Systems Design | |
| JP2002058387A (en) | Apparatus for raising aquatic organism | |
| JP2573902B2 (en) | Water purification method and apparatus | |
| JP6560515B2 (en) | Waste water treatment equipment |