SK1132011A3

SK1132011A3 - Sustainable method and system for treating water bodies affected by bacteria and microalgae at low cost

Info

Publication number: SK1132011A3
Application number: SK113-2011A
Authority: SK
Inventors: Fernardo Benjamin Fischmann
Original assignee: Crystal Lagoons Corporation Llc
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-10-24
Publication date: 2012-10-02
Also published as: US8465651B2; EA201391167A1; CN102730878B; RS57051B1; LT3153474T; EA028219B1; DK3153474T3; IL228459A; JO3293B1; RS58403B1; RS55785B1; CN104944627B; EA033884B1; UA114069C2; HUE032217T2; AR085679A1; JP2014514146A; ES2717823T3; MX344899B; IL228459A0

Description

Oblasť techniky

Prihlasovaný vynález sa týka metódy a systému pre úpravu a údržbu vodných telies za nízke náklady pre rekreačné využitie s nízkou intenzitou. Za normálnych okolností je intenzita využitia 0,05 kúpajúcich na kubický meter vodného telesa. Na rozdiel od bežných bazénových filtračných systémov, pri ktorých dochádza k filtrovaniu celkového objemu vody až 6-krát denne, metódy a systém opísaný v tomto dokumente používa filtrovanie zlomkového objemu z celkového objemu vody, čo denne predstavuje približne 200-krát menší objem v porovnaní s prúdom vody filtrovaným bežnými bazénovými filtračnými systémami. Metódy a systém opísaný v tomto dokumente zároveň využívajú menej chemikálií - až 100-krát menej ako bežné bazénové filtračné systémy. Metódy a systém, ktoré využíva prihlasovaný vynález, možno použiť na úpravu vody rekreačných vodných telies, ktoré sú ovplyvnené baktériami a mikroriasami, a predstavujú udržateľné metódy prípravy vody, ktorá spĺňa bakteriologické a fyzikálno-chemické kritériá platné pre rekreačné vodné telesá v zmysle nariadení štátnych regulačných orgánov, ako napríklad americká Agentúra na ochranu životného prostredia (Environmental Protection Agency (EPA), pre oblasť celotelového kúpania.

Doterajší stav techniky

Patent č. 5,143,623 zapísaný v Spojených štátoch amerických popisuje metódu odstraňovania nutrientov, pri ktorej sú klesajúce častice zbierané pri poklese na dno vodného telesa pomocou konštrukcie s lievikovitými lapačmi, pričom konštrukcia môže mať veľkosť až 1 aker (4.046 m²). Táto konštrukcia musí byť pevne umiestnená v jednom mieste aspoň „niekoľko hodín, aby mohla klesajúce častice zachytiť, a veľkosť jej povrchu sa rovná povrchu vodného telesa. Konštrukcia navrhovaná v patente č. 5,143,623 zapísanom v Spojených štátoch amerických je invazívna a neumožňuje vyvíjanie bežných vodných činností, tiež neumožňuje čistenie dna telesa, čo znamená, že konštrukcia neumožňuje zabezpečiť želané zafarbenie vody. Okrem toho metóda nezahŕňa použitie dezinfekčných prípravkov alebo filtračného systému.

Ďalší dokument č. W02009114206 popisuje metódu odstránenia rias z eutrofickej vody pomocou odkaľovacej nádrže a dávkovania rôznych koagulačných činidiel. Táto metóda vyžaduje výstavbu aspoň jednej odkaľovacej nádrže, ideálne aspoň 2 odkaľovacích nádrží pričom obsah katiónaktívnych koagulačných činidiel by nemal presiahnuť 150 ppm. Podľa dokumentu č. W02009114206 je na riadne fungovanie metódy potrebné vybudovať najmenej jednu odkaľovaciu nádrž, čo kladie vyššie nároky na pozemok a náklady. Metóda použitá v dokumente č. W02009114206 neupravuje koordinovanú prevádzku systému a používa veľké množstvá koagulačných činidiel spôsobom, ktorý nie je v súlade s ochranou životného prostredia.

Dokument č. FR2785898 popisuje systém čistenia vody v bazénoch - systém zahŕňa filtráciu, sterilizáciu a kontrolu pH. Množstvo chemických činidiel a energia potrebná na prevádzku centralizovaných filtračných systémov s tradičnou konfiguráciou a ionizačný proces sú obdobné ako množstvá a filtrácia používaná pri štandardnej bazénovej technológii. Dokument č. FR2785898 používa veľké množstvo chemikálií na udržanie ich stálej koncentrácie vo vode. Metóda popísaná v dokumente č. FR2785898 tiež používa filtráciu celého objemu vody, preto má vysoké energetické požiadavky a vyžaduje drahé filtračné zariadenie.

Patent č. 7,820,055 zapísaný v Spojených štátoch amerických smeruje k získaniu veľkých vodných telies na rekreačné využitie, a opisuje proces inštalácie a údržby veľkých vodných objemov prípadne telies pre rekreačné využitie, ako napríklad jazerá alebo umelo vytvorené lagúny s výborným zafarbením vody, vysokou viditeľnosťou a priezračnosťou vody podobnej tej, ktorú možno nájsť v bazénoch alebo tropických moriach a to pri nízkych nákladoch, najmä pri vodných telesách s objemom väčším ako 15.000 m³. Patent č. 7,820.055 registrovaný v Spojených štátoch amerických definuje konštrukčné prvky ako napr. vtokové lapače, ktoré odlučujú olej, zbernice vody, stavebné prvky, typy a farby výstelok, cirkulačné systémy a vstrekovanie prídavných látok, požiadavky na dodávky vody, meranie pH faktora, pridávanie solí, vločkovacie prípravky, zmenu pomeru pitnej vody, aditíva a oxidačné procesy a nasávacie zariadenia poháňané člnom. Patent č. 7,820,055 zapísaný v Spojených štátoch amerických popisuje otvorený systém cirkulácie vody, ktorý však nevyužíva filtráciu ani koordinovanú metódu, ktorá používa algoritmus v závislosti na teplote vody za účelom udržania kvality vody v súlade s reálnymi potrebami.

Dokument č. W02010/074770A1 popisuje efektívny filtračný proces, ktorého cieľom je údržba rekreačných a okrasných vodných telies. Patent č. W02010/074770A1 vyžaduje aplikáciu ultrazvukových vín na vodu a vločkovacích prípravkov. Patent č. W02010/074770A1 nevyužíva i

koordinačné zariadenie, ktoré by zosúlad'ovalo realizáciu metódy, a preto má vysoké energetické nároky.

Rôzne rekreačné vodné telesá sú náchylné na rozmnožovanie baktérií a mikrorias. Tam, kde je veľmi dôležitá kvalita vody, ako napríklad v bazénoch, je možno dosiahnuť vysokú kvalitu vody vhodnú na kúpanie ošetrením vody pomocou veľkého množstva chemikálií. Napríklad v bazénoch sa chemikálie pridávajú do vody za účelom udržania stálej koncentrácie chlóru aspoň 1,5 ppm vo vode. Túto koncentráciu je potrebné udržiavať v zmysle prísnych nariadení upravujúcich prevádzku bazénov vzhľadom na bakteriologické a fyzikálno-chemické vlastnosti vody. Koncentráciu možno dosiahnuť udržiavaním stáleho oxidačno-redukčného potenciálu (ORP) vody s hodnotami aspoň 650 mV.

Veľa krajín na svete zaviedlo legislatívu upravujúcu prevádzku rekreačných vodných plôch, a vo všeobecnosti existujú dva typy nariadení týkajúcich sa rekreačného využitia takýchto vodných telies. Prvým typom nariadení sú nariadenia zamerané na bazény, ktoré vyžadujú udržiavanie stálej vysokej hladiny zbytkového chlóru, ktorá má predísť kontaminácii vody pri vstupe nových kúpajúcich do bazéna. Zbytkový chlór neutralizuje kontaminanty ä zabíja mikroorganizmy, ktoré do vody vniesli kúpajúci, čím zabezpečuje vysokú kvalitu vody vhodnej na rekreačné účely.

Druhý typ nariadení sa vzťahuje na jazerá a more a stanovuje kritériá pre rekreačné vodné telesá určené na celotelové kúpanie. Tieto nariadenia vychádzajú z riediacej schopnosti vody. Pri vstupe kúpajúcich do vodného telesa dochádza k zriedeniu kontaminantov do tej miery, že nedosahujú vo vodnom telese významnú koncentráciu. Z tohto dôvodu vo veľkých vodných telesách, ako napríklad jazerách alebo mori nie je potrebná dezinfekčná „bariéra, a to z dôvodu vysokej riediacej schopnosti vody vo veľkých vodných telesách.

Celosvetový trend smeruje k udržateľnejším systémom, ktoré sú ohľaduplnejšie k životnému prostrediu a to vo všetkých ohľadoch, a ktoré zanechávajú čo najmenšiu stopu. Aj napriek tomuto trendu však pri úprave rekreačných vodných telies nedošlo k podstatnému napredovaniu smerom k environmentálne zodpovedným metódam a systémom. Bežná úprava množenia baktérií a mikrorias v bazénoch vyžaduje použitie veľkého množstva chemikálií a energie, čo nespĺňa súčasné požiadavky na udržateľnosť.

Na splnenie prvého typu nariadení je potrebné v bazénoch nepretržite udržiavať zbytkový chlór, ktorý neutralizuje kontaminanty, ktoré do bazénu vniesli noví kúpajúci. Udržiavanie stáleho i

i zbytkového chlóru, ktorý je používaný pri tradičnej úprave vody v bazénoch súvisí s udržiavaním stálej hladiny ORP aspoň 650 mV. Akonáhle je uspokojená potreba chlórovej dezinfekcie, / zostávajúci voľný chlór obsiahnutý vo vode, t.j. žbytkový chlór funguje ako stabilizátor, ktorý dezinfikuje nové organické látky alebo mikroorganizmy vstupujúce do vody, ktoré sa do nej dostávajú napríklad pri vstupe nových kúpajúcich. Množstvo chemikálií, ktoré sú používané na udržanie trvalej hladiny ORP aspoň 650 mVje veľmi veľké, čo značne zvyšuje prevádzkové náklady spojené s bazénom, vyžaduje používanie chemikálií v množstvách, ktoré sú škodlivé pre životné prostredie a môže dochádzať k vzniku nežiaducich vedľajších produktov dezinfekcie, ako napríklad chlóramínov.

Okrem toho klasický bazén vyžaduje filtrovanie celého objemu vody a to zvyčajne 1- až 6-krát denne. Za týmto účelom sa používa centralizovaná filtračná jednotka s tradičnou konfiguráciou. Filtračný systém klasických bazénov je energeticky náročný a zároveň kladie vysoké požiadavky na inštaláciu, prevádzku a prináša so sebou vysoké prevádzkové náklady.

Prevádzka tradičných bazénov teda vyžaduje veľké množstvo chemikálií na udržanie zbytkového chlóru, ktorý neutralizuje znečistenie vstupujúce do vodného telesa, a centralizovaný filtračný systém, ktorý filtruje celý objem vody a to zvyčajne 1- až 6-kráť denne. Tradičná bazénová technológia je preto spojená s vysokými nákladmi na prevádzku a údržbu a to z dôvodu vysokej koncentrácie dezinfekčných prípravkov, ktorú treba nepretržite udržiavať, a z dôvodu nevyhnutného centralizovaného filtračného systému. Existuje veľký dopyt po udržateľnej, nízkoenergetickej metóde a systéme úpravy a udržiavania kvality vody vo veľkých vodných telesách využívaných na rekreačné účely, ktoré využívajú malé množstvá chemikálií.

Spotreba nutrientov nachádzajúcich sa vo vode aeróbnymi mikroorganizmami spôsobuje vysoký dopyt po kyslíku, čo naopak znižuje hladinu kyslíka rozpusteného vo vode a tým umožňuje vznik anaeróbnych mikroorganizmov. Ďalšie množenie anaeróbnych mikroorganizmov spôsobuje hromadenie organických zlúčenín. Tento reťazový proces spôsobuje hromadenie nutrientov vo vode, pričom tieto tvoria živnú pôdu pre isté mikroorganizmy. Medzi mikroorganizmy, ktoré za týchto podmienok vznikajú v rekreačných vodných telesách patria baktérie a mikroriasy.

Turbidita vody v rekreačných vodných telesách je spôsobená prevažne mikroriasami nachádzajúcimi sa vo vode. K rastu týchto mikroorganizmov vo vode dochádza pri určitej koncentrácii nutrientov. V závislosti na dostupnosti svetelného zdroja a koncentrácie nutrientov i

i môže v dôsledku procesu, ktorý sa nazýva eutrofikácia dôjsť k tzv. „kvitnutiu vody. Pri ňom riasy zahltia celé vodné teleso a z telesa sa stane jeden veľký zdroj biomasy, čím dochádza k zvýšeniu turbidity vody. Rôzne nariadenia uvádzajú, že hodnoty až do 50 nefelometrických jednotiek zákalu (nephelometric turbidity units (NTU)) sú pre ľudí bezpečné. Napríklad v Britskej Kolumbii predstavuje horná hranica turbidity vody určená Sekciou ochrany životného prostredia Ministerstva životného prostredia pre vodné telesá určené na rekreačné využitie, 50 NTU (§ 2 písm. (e) zákona o riadení životného prostredia z roku 1981, Britská Kolumbia, Kanada), pričom vláda Južnej Austrálie považuje 25 NTU za najvyššiu hraničnú hodnotu. Pri konzumácii rozpustených nutrientov, ktoré mikroriasy potrebujú na svoju existenciu, dochádza k odumretiu mikrorias a ich usadzovaniu na dne vodného telesa. Dostupná organická hmota tvoriaca usadenú vrstvu nachádzajúcu sa dne vodného telesa môže opäť slúžiť ako živná pôda pre vznik anaeróbnych mikroorganizmov vo vode, čo vo všeobecnosti predstavuje riziko pre ľudské zdravie. V umelo vytvorených vodných telesách sa kvalita vody v dôsledku vzniku mikrorias a baktérií progresívne zhoršuje. Pri použití klasických metód a procesov úpravy vody v bazénoch s vysokou hustotou kúpajúcich, sú na kontrolu rozmnožovania baktérií a mikrorias používané veľké množstvá dezinfekčných prípravkov, ako napr. chlór, a celý objem vody je zároveň prefiltrovaný. Napríklad pri použití chlóru reaguje tento s organickým materiálom ako aj s redukčnými činidlami ako sírovodík, Fe2+ ióny, Mn2+ ióny a NO2- ióny. Chlór, ktorý sa pri týchto reakciách spotrebuje, je definovaný ako „spotreba chlóru. Na uspokojenie tejto spotreby chlóru je potrebné vo vode nepretržite udržiavať hladinu ORP aspoň na úrovni 650 mV.

Reakcia chlóru s organickými zlúčeninami prítomnými vo vode môže produkovať niekoľko toxických vedľajších produktov prípadne vedľajších produktov dezinfekcie (VPD). Ako príklad možno uviesť reakciu chlóru a čpavku, pri ktorej vznikajú ako nežiaduci vedľajší produkt chlóramíny. Ďalšia reakcia chlóru prípadne chlóramínov s organickými látkami môže spôsobiť vznik trihalometánov, ktoré patria do skupiny možných rakovinotvorných látok. V závislosti na dezinfekčnej metóde boli tiež identifikované rôzne VPD, ako napríklad jódované trihalometány, haloacetonitrily, halonitrometány, haloacetaldehydy, a nitrozamíny. Existujú indície, na základe ktorých môže kontakt kúpajúcich s chlórom a organickými látkami spôsobovať dýchacie problémy, vrátane astmy a ďalších zdravotných problémov.

Použitie chemických látok tiež predstavuje environmentálny problém a to z dôvodu hromadenia a likvidácie týchto chemických látok a VPD v rámci životného prostredia. Z tohto dôvodu by bolo / zníženie miery používania týchto chemikálií a s nimi spojených VPD prospešné.

Okrem vysokej ceny, zdravotných a environmentálnych rizík spojených s chemickou úpravou vody predstavujú bežné filtračné systémy vysoké kapitálové náklady a vyznačujú sa energetickou náročnosťou. Tradičná úprava vody v bazéne bežnej veľkosti vyžaduje prefiltrovanie celého objemu vody, a to zvyčajne 1- až 6-krát denne pomocou centralizovanej filtračnej jednotky s klasickou konfiguráciou. Tento typ systému sa vyznačuje vysokou energetickou náročnosťou ako aj zvýšenými kapitálovými nákladmi spojenými s filtračným systémom, ako napríklad potrubím, čerpadlami, filtrami a vybavením, a inými.

Podstata vynálezu

Definície

V zmysle tohto podania majú nasledujúce výrazy a spojenia nižšie uvedený význam:

Spojenie „nariadenia upravujúce prevádzku bazénov tak ako je použité v tomto dokumente znamená príslušné nariadenia upravujúce udržiavanie stáleho zbytkového chlóru v bazénoch za účelom zabráneniu kontaminácii vody pri vstupe nových kúpajúcich do bazéna. Zbytkový chlór neutralizuje kontaminanty a zabíja mikroorganizmy, ktoré do bazéna vniesli kúpajúci, čím dochádza k udržaniu vysokej kvality vody vhodnej na rekreačné účely. Tento typ nariadení zvyčajne zavádza orgán alebo inštitúcia štátnej správy.

Spojenie „zbytkový chlór tak ako je použité v tomto dokumente znamená zbytkovú koncentráciu chlóru nachádzajúcu sa vo vode bazéna alebo v inom vodnom telese, v zmysle príslušných nariadení upravujúcich prevádzku bazénov. Zbytkový chlór funguje ako tlmiaci mechanizmus pre vstup nových mikroorganizmov alebo organických látok do vody, čim neutralizuje organické látky a zabíja mikroorganizmy tak, že organické látky už nemôžu slúžiť ako živná pôda pre iné mikroorganizmy. Zbytkový chlór sa môže týkať aj úrovne ORP vo vode, ktorá je kontrolovaná spôsobom ako uvádza prihlasovaný vynález. Je potrebné tomu rozumieť tak, že za účelom dosiahnutia požadovanej dezinfekčnej úrovne by namiesto chlóru mohla byť použitá iná dezinfekčná látka, ako napríklad bróm.

Výraz „centralizovaný filtračný systém s klasickou konfiguráciou tak ako je použitý v tomto dokumente znamená centralizovanú filtračnú jednotku alebo systém s kapacitou navrhnutou tak, aby filtroval celý objem vody v bazéne, a to zvyčajne 1- až 6-krát denne, za účelom splnenia nariadení upravujúcich prevádzku bazénov. Voda smerovaná do centralizovaného filtračného systému do neho prúdi z rôznych zdrojov, ako napríklad odtokov, vtokových zberačov alebo vpustí.

Výrazy „nádrž alebo „nádrže majú všeobecný význam a znamenajú veľké umelo vytvorené vodné telesá. Tieto výrazy zhŕňajú aj umelo vytvorené lagúny, umelo vytvorené jazerá, umelo vytvorené nádrže, bazény, a podobné, zvyčajne veľkých rozmerov.

Výraz „neinvazívny čistiaci systém zahŕňa nasávacie zariadenie, ktoré nezasahuje do normálneho výkonu rekreačných činností vo vode. Vo všeobecnosti je nasávacie zariadenie schopné pohybovať sa po dne nádrže a nasávať usadený materiál. Napríklad čln ťahajúci nasávacie zariadenie predstavuje neinvazívny systém, vzhľadom k tomu, že tento systém je v zóne vodného telesa umiestnený len dočasne. Nasávacie zariadenie so samostatným pohonom by tiež bolo neinvazívne. Naproti tomu by systém vyžadujúci pevné inštalácie prípadne pevné potrubie bol pre normálny výkon vodných športov alebo iných aktivít považovaný za obmedzujúci.

Výraz „koordinačné zariadenie je v tomto dokumente používaný všeobecne a odkazuje na automatizovaný systém, ktorý je schopný prijímať informácie, spracovať ich a prijímať ha ich základe rozhodnutia. Preferovaná metóda uskutočnenia vynálezu počíta s možným výkonom tejto činnosti človekom, prioritne však počítačom napojeným na senzory.

Výraz „zariadenie na aplikáciu chemikálií je v tomto dokumente používaný všeobecne a odkazuje na systém, ktorý umožňuje aplikáciu alebo disperziu chemikálií vo vode.

Výraz „mobilné nasávacie zariadenie je v tomto dokumente používaný všeobecne a odkazuje na nasávacie zariadenie, ktoré je schopné pohybovať sa po dne nádrže a nasávať usadený materiál.

Výraz „pohonné zariadenie je v tomto dokumente používaný všeobecne a odkazuje na pohonné zariadenie, ktoré zabezpečuje pohyb a to buď tlačením alebo ťahaním iného prístroja.

Výraz „filtračné zariadenie je v tomto dokumente používaný všeobecne a popisuje filtračný systém, ktorý sa môže skladať z filtra, vtokového zberača, oddeľovača a podobných častí.

Tak ako je použitý v tomto dokumente, označuje výraz „zlomkový objem časť objemu filtrovanej vody, ktorý je až 2OO-krát menší ako objem filtrovaný bazénovými filtračnými systémami / s tradičnou konfiguráciou.

Prihlasovaný vynález poskytuje metódu a systém úpravy a udržiavania veľkých vodných telies s nízkou hustotou kúpajúcich na rekreačné účely. Hustota kúpajúcich vo vodnom telese nepresahuje 0,05 kúpajúcich na meter kubický, čo je asi 10-krát menej ako hustota zamýšľaná v návrhu klasických bazénov. Zníženie hustoty kúpajúcich umožňuje využiť riediaci potenciál vody, čo pomáha udržať vysokú kvalitu vody vhodnú pre celotelové kúpanie bez potreby udržiavať stály zbytkový chlór ako je tomu pri klasických bazénoch. Prezentované metódy a systém vynálezu prelamujú veľkostnú bariéru bežných bazénov a umožňujú vytvoriť ekologické bazény veľmi veľkých rozmerov, podobných jazerám s vysokou viditeľnosťou s vodou vysokej kvality, ktorá je typická pre bežné bazény. Tieto ekologické bazény by pri použití bežných bazénových filtračných technológií neboli z hospodárskeho hľadiska realizovateľné.

Metódy a systém opísaný v tomto dokumente odstraňuje potrebu prítomnosti zbytkového chlóru, ktorý je potrebný pri bežných bazénových filtračných systémoch. Množstvo použitých chemikálií sa tak v porovnaní s bežnými systémami na úpravu vody v bazénoch výrazne znižuje. Na rozdiel od existujúcich metód úpravy vody v bazénoch, metódy a systém vynálezu nevyžaduje neustále udržiavanie ORP hodnôt. Pri tu opísaných metódach a systéme je minimálna úroveň ORP 500 mV udržiavaná počas istého obdobia, ktorého dĺžka je určená pomocou algoritmu, v závislosti na teplote vodného telesa. Prihlasovaný vynález ponúka metódy a systém schopný prispôsobiť množstvo a dávkovanie chemikálií podľa ukazovateľov prostredia, ako napríklad podľa teploty vody, čím v porovnaní s tradičnými spôsobmi úpravy vody v bazénoch umožňuje zníženie množstva chemikálií až 100-násobne.

Okrem uvedeného, metódy a systém opísaný v tomto dokumente používa nízkonákladový filtračný systém, ktorý umožňuje filtrovanie iba zlomkového objemu z celkového objemu vody, ktorý je až 200-krát menší ako objem prefiltrovaný pri bežných bazénoch. Keďže tento vynález nepoužíva tradičnú centralizovanú filtračnú jednotku, spotreba energie a náklady na vybavenie sú až 50-krát menšie ako pri bazénových filtračných systémoch s tradičnou konfiguráciou.

Prihlasovaný vynález teda poskytuje v porovnaní s tradičnou bazénovou filtračnou technológiou viaceré výhody. Prihlasovaný vynález používa algoritmus, ktorý upravuje dávkovanie a aplikáciu / dezinfekčných prípravkov vo vodnom telese za účelom udržania aspoň minimálnej ORP hladiny 500 mV počas istého obdobia, v závislosti na teplote vody, čím sa znižuje množstvo chemikálií použitých prinajmenšom desaťkrát v porovnaní s tradičnými bazénovými filtračnými systémami.

Medzi výhody spojené so znížením množstva chemikálií patrí úspora prevádzkových nákladov a redukcia obsahu VPD (vedľajších produktov dezinfekcie), ktoré môžu byť škodlivé ako pre životné prostredie tak aj pre kúpajúcich. Okrem toho, použitie nízkonákladového filtračného systému, ktorý prefiltruje zlomkový objem z celkového objemu vody znižuje v porovnaní s klasickými bazénovými filtračnými systémami inštalačné náklady, prevádzkové náklady, energetickú spotrebu.

Prihlasovaný vynález rieši rôzne environmentálne problémy, ktoré vznikajú v procese úpravy vody znečistenej baktériami a mikroriasami. Pôvodca tejto novej technológie, ktorú tento vynález používa, pán Fernando Fischmann, vyvinul s celosvetovým úspechom mnohé zlepšenia technológie na úpravu vody. Počas krátkeho času boli jeho technológie umožňujúce vytvorenie rekreačných lagún s krištáľovo čistou vodou použité celosvetovo pri viac ako 165 projektoch. O pôvodcovi vynálezu a jeho zlepšeniach v oblasti technológií úpravy vody pojednávalo viac ako 2 000 článkov, viď http://press.crystal-lagoons.com/. Pôvodca vynálezu získal za inovácie v oblasti technológií na úpravu vody významné medzinárodné ocenenia za inováciu a podnikateľské úsilie, a jeho činnosti sa venovali významné médiá ako napr. CNN, BBC, FUJI a Bloomberg Businessweek.

Metóda pre úpravu a údržbu vodných telies ovplyvnených baktériami a mikroriasami za nízke náklady filtrovaním zlomkového objemu celkového objemu vody zahŕňa zhromažďovanie vody s koncentráciou úplne rozpustných pevných častíc maximálne 50.000 ppm a jej skladovanie v najmenej jednej nádrži, ktorej dno možno dôkladne vyčistiť neinvazívnym mobilným nasávacím zariadením, obmedzenie hustoty kúpajúcich sa v uvedenej vode nachádzajúcej sa v nádrži na 0,05 kúpajúcich sa na jeden meter kubický, udržiavanie ORP vody v priebehu 7 dní a pri teplote maximálne 45°C na úrovni minimálne 500 mV po dobu najmenej jednej hodiny za každý stupeň Celzia teploty vody pridaním dezinfekčných prípravkov do vody, a prostredníctvom koordinačného zariadenia aktiváciu (i) nasatia časti vody obsahujúcej usadené častice mobilným nasávacím zariadením pohybujúcim sa po dne nádrže tak, aby hrúbka vrstvy usadeného materiálu neprekročila v priemere 3 mm, (ii) jej filtrovania a (iii) vrátenia do nádrže.

Ak má zhromaždená voda koncentráciu úplne rozpustných pevných častíc menej ako alebo rovnajúcu sa 10.000 ppm, hodnota Langelierovho indexu nasýtenia musí byť nižšia ako 3; pri koncentrácii vyššej ako 10.000 ppm, hodnota Stiff a Davisovho indexu nasýtenia musí byť nižšia ako 3.

Hodnota Langelierovho indexu nasýtenia môže byť udržiavaná pod úrovňou 2 a rovnako hodnota Stiff a Davisovho indexu nasýtenia môže byť udržiavaná pod úrovňou 2 pomocou pridania stabilizátorov tvrdosti alebo zmäkčovaním vody. Stabilizátory tvrdosti pozostávajú zo zlúčenín fosfonátu, fosfónovej kyseliny, PBTC (butan-trikarboxylová kyseliny), chromanov, polyfosfátov zinku, nitridov, kremičitanov, organických látok, kalcinovanej sódy, polymérov kyseliny jablčnej, polyakrylátu sodného, sodných solí kyseliny ethylendiamintetraoctovej, benzotriazolu, alebo inej kombinácie uvedeného.

Koordinačné zariadenie prijíma informácie o kontrolovaných parametroch aj napr. pomocou empirických metód a včas spustí procesy vedúce k úprave parametrov v rámci ich limitov.

Dezinfekčné látky sa do vody aplikujú zariadením na aplikáciu chemikálií za účelom zachovania hladiny ORP minimálne 500 mV počas minimálnej doby v závislosti od teploty vody, vždy každých 7 dní. Dezinfekčné látky obsahujú chlór a zlúčeniny chlóru; ozón; biguanidové produkty; zlúčeniny na báze halogénov; brómové zlúčeniny, alebo ich kombinácie, pričom sú použité bez toho, aby bolo potrebné udržiavať stálu koncentráciu vo vodnom telese.

Mobilné nasávacie zariadenie sa pohybuje po dne nádrže a nasáva časť vody, ktorá obsahuje usadené čiastočky.

Systém pre úpravu a údržbu vodných telies ovplyvnených baktériami a mikroriasami za nízke náklady filtrovaním zlomkového objemu celkového objemu vody zahŕňa aspoň jednu nádrž obsahujúcu zberné zariadenie, aspoň jedno koordinačné zariadenie, aspoň jedno neinvazívne mobilné nasávacie zariadenie, aspoň jedno pohonné zariadenie, aspoň jedno pripojovacie zariadenie, aspoň jedno zariadenie na aplikáciu chemikálií, aspoň jedno filtračné zariadenie, aspoň jedno zberné potrubie, aspoň jedno potrubie pre spätný tok, aspoň jedno prívodné potrubie.

Nádrž má dno, na ktorom sa môžu usádzať baktérie, riasy, mechanické nečistoty, kovy a iné častice nachádzajúce sa vo vode, ktorá je do nádrže privádzaná prostredníctvom prívodného potrubia.

Nádrž obsahuje zberné zariadenie na zhromažďovanie usadených častíc alebo materiálov z upravovanej vody, ktoré je pevne upevnené k dnu nádrže a pozostáva z membrány, geomembrány, geotextilnej membrány, betónu, betónu s povrchovou úpravou, plastovej výstelky, alebo ich kombinácií. Koordinačné zariadenie, ktoré je súčasťou systému, prijíma informácie o kontrolovaných kvalitatívnych parametroch napr. aj prostredníctvom empirických metód, spracováva ich a včas aktivuje potrebné procesy na úpravu kontrolovaných parametrov v rámci ich príslušných preddefinovaných limitov. Medzi tieto procesy môže patriť aktivácia neinvazívneho mobilného nasávacieho zariadenia, ktoré sa pohybuje po dne nádrže. Neinvazívne nasávacie zariadenie nasáva vodu obsahujúcu usadené častice a materiál zhromaždený zberným zariadením tak, aby hrúbka vrstvy usadeného materiálu neprekročila v priemere 3 mm. Neinvazívne nasávacie zariadenie je spojené s pohonným zariadením cez pripojovacie zariadenie, ktoré umožňuje mobilnému nasávaciemu zariadeniu pohybovať sa po dne nádrže. Pohonné zariadenie pozostáva z koľajového systému, káblového systému, systému s vlastným pohonom, manuálneho pohonného systému, robotického systému a systému riadeného na diaľku, motorovej lode, plávajúceho zariadenia s motorom alebo ich kombinácie. Pripojovacie zariadenie môže byť flexibilné alebo pevné. Pripojovacie zariadenie môže byť tvorené pružným lanom, povrazom, šnúrou, káblom, vláknom, alebo ich kombináciou, prípadne môže pozostávať z pevnej tyče, žrde, palice, hriadeľa alebo ich kombinácie. Voda nasávaná mobilným nasávacím zariadením je smerovaná do filtračného zariadenia, ktoré pozostáva z kartušového filtra, pieskového filtra, mikrofiltra, ultrafiltra, nanofiltra alebo ich kombinácie. Filtračné zariadenie nasatú vodu, ktorá obsahuje usadené častice a materiály , filtruje, čím odstraňuje potrebu filtrovať celý objem vody (t.j. filtrovaný je len zlomkový objem z celého objemu). Nasatá voda môže byť smerovaná do filtračného zariadenia pomocou zberného potrubia, ktoré je pripojené na mobilné nasávacie zariadenie. Systém môže obsahovať tiež potrubie pre vedenie spätného prúdu vedúce z filtračného zariadenia späť do nádrže, ktorým prúdi naspäť prefiltrovaná voda. Chemikálie sú do vody aplikované prípadne dávkované pomocou zariadenia na aplikáciu chemikálií, ktoré je tvorené vstrekovacou tryskou, manuálnou aplikáciou, dávkovačom podľa váhy, potrubím alebo ich kombináciou.

Vyššie uvedené zhrnutie podstaty vynálezu má za cieľ jednoduchou formou predstaviť vybrané koncepcie, ktoré sú podrobne opísané nižšie. Účelom predchádzajúceho zhrnutia nie je identifikovať potrebné prípadne nevyhnutné aspekty predmetu patentového nároku. Zhrnutie tiež nemá byť interpretované ako obmedzujúce rozsah predmetu patentového nároku.

Vyššie uvedené zhrnutie podstaty vynálezu, ako aj nižšie uvedený podrobný opis uskutočnenia vynálezu majú fungovať iba ako príklad a majú vysvetľujúcu funkciu. Predchádzajúce zhrnutie ani nasledujúci podrobný opis teda nemá byť interpretovaný ako obmedzujúci. K uvedeným črtám prípadne variáciám môžu byť pridané ďalšie. Isté príklady uskutočniteľnosti môžu smerovať ku kombinácii alebo subkombinácii rôznych črt opísaných v podrobnom opise vynálezu.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Priložený výkres, ktorý tvorí súčasť tohto podania, ilustruje rôzne spôsoby uskutočnenia prihlasovaného vynálezu. Na výkrese:

Obrázok č. 1 obsahuje diagram postupu, ktorý ilustruje systém úpravy vody v rámci príkladu uskutočnenia vynálezu.

Obrázok č. 2 obsahuje pôdorys nádrže v rámci príkladu uskutočnenia vynálezu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Nasledujúci podrobný opis príkladov uskutočnenia vynálezu odkazuje na priložené výkresy. Aj napriek opisu príkladu uskutočnenia vynálezu môže dôjsť k modifikáciám, úpravám alebo iným realizáciám. Napríklad môže dôjsť k nahradeniu, doplneniu alebo modifikácii jednotlivých prvkov použitých vo výkresoch, a môže dôjsť k úprave metód opísaných vo vynáleze a to nahradením metód, zmenou ich poradia alebo pridaním ďalších fáz k zverejneným metódam. Nasledujúci podrobný opis preto nemá obmedzovať rozsah vynálezu. Aj napriek tomu, že systémy a metódy sú opísané tak, že „zahŕňajú rôzne prístroje prípadne kroky, systémy a metódy tiež môžu „v podstate pozostávať z alebo „pozostávať z rôznych prístrojov prípadne krokov, pokiaľ nie je uvedené inak.

Systém vynálezu v zásade obsahuje aspoň jednu nádrž 12, aspoň jedno koordinačné zariadenie 1, aspoň jedno zariadenie na aplikáciu chemikálií 6, aspoň jedno mobilné nasávacie zariadenie 3 a aspoň jedno filtračné zariadenie 7.

Vyobrazenie č. 1 ilustruje príklad uskutočnenia vynálezu. Systém zahŕňa nádrž 12. Veľkosť nádrže 12 nie je vo všeobecnosti limitovaná, ale v rôznych príkladoch uskutočneniach majú nádrže 12 objem aspoň 15.000 m³ prípadne aspoň 50.000 m³. Uvažuje sa o tom, že nádrž 12 môže mať objem 1 milión m³, 50 miliónov m³,500 miliónov m³ alebo viac. /

Nádrž 12 má dno, na ktorom sa môžu usádzať baktérie, riasy, mechanické nečistoty, kovy a iné častice, ktoré sa nachádzajú vo vode. Príklad uskutočnenia počíta stým, že nádrž 12 obsahuje zberné zariadenie 2 na zhromažďovanie usadených častíc alebo materiálov z upravovanej vody. Zberné zariadenie 2 je upevnené na dne nádrže 12 a ideálne by malo byť vyrobené z neporézneho materiálu, ktorý možno umývať. Dno nádrže 12 by malo byť pokryté neporéznym materiálom, ktorý umožňuje neinvazívnemu mobilnému nasávaciemu zariadeniu 3 pohyb po celej vnútornej ploche nádrže 12 a nasávať usadené častice, ktoré sú výsledkom niektorého z procesov popísaných v tomto dokumente. Neporéznymi materiálmi môžu byť membrány, geomembrány, geotextilné membrány, plastové výstelky, betón, betón s povrchovou úpravou alebo ich kombinácie. Preferovaný príklad uskutočnenia vynálezu počíta stým, že dno nádrže 12 je pokryté plastovou výstelkou. Nádrž 12 môže obsahovať prívodné potrubie 13 ktoré privádza vodu do nádrže 12. Prívodné potrubie 13 umožňuje dopĺňanie vody do nádrže 12 v prípade vyparovania alebo iných strát vody.

Systém obsahuje aspoň jedno koordinačné zariadenie 1, ktoré kontroluje nevyhnutné procesy v závislosti od systémových požiadaviek (napr. kvalita vody). Medzi tieto procesy môže patriť aktivácia 9 neinvazívneho mobilného nasávacieho zariadenia 3. Koordinačné zariadenie 1 je schopné prijímať informácie 8 o kontrolovaných kvalitatívnych parametroch, a je schopné včas aktivovať procesy potrebné na úpravu uvedených kvalitatívnych parametrov v rámci ich príslušných limitov. Informácie 8, ktoré prijalo koordinačné zariadenie 1 môžu byť zistené vizuálne, empirickými metódami, pomocou algoritmov na základe skúseností, elektronickými detektormi alebo ich kombináciou. Koordinačné zariadenie 1 môže zahŕňať jednu alebo viaceré osoby, elektronické prístroje alebo iné zariadenia schopné prijímať informácie, informácie spracovať, aktivovať iné procesy, vrátane kombinácie uvedeného. Jedným z príkladov koordinačného zariadenia je výpočtové zariadenie akým je napríklad osobný počítač. Koordinačné zariadenie 1 tiež môže obsahovať senzory na prijímanie informácií 8 o kvalitatívnych parametroch vody.

Procesy sú včas spúšťané koordinačným zariadením 1 za účelom prispôsobenia kontrolovaných parametrov v rámci ich príslušných limitov. Procesy sú aktivované podľa systémových potrieb, čo umožňuje filtrovanie zlomkového objemu z celkového objemu vody denne, čím možno nahradiť bežné bazénové filtračné systémy, ktoré filtrujú celý objem vody v telese a to až 6-krát denne.

i i

Procesy sú zosúladené s včasnou aktiváciou 9 mobilného nasávacieho zariadenia 3, ktoré zároveň aktivuje filtračné zariadenie 7 slúžiace na filtráciu prúdu vody nasávaného mobilným nasávacím / zariadením 3, pričom dochádza k filtrácii iba zlomkového objemu z celkového objemu vody, čo znamená až 200-krát menší objem ako pri bežných bazénových filtračných systémoch.

Pomocou zariadenia na aplikáciu chemikálií 6 sú chemikálie aplikované prípadne dávkované do vody. Zariadenie na aplikáciu chemikálií 6 môže pozostávať, avšak neobmedzuje sa na vstrekovaciu trysku, sprinklery, manuálnu aplikáciu, dávkovače podľa váhy, potrubie a ich kombináciu.

Neinvazívne mobilné nasávacie zariadenie 3 sa pohybuje po dne nádrže 12, nasáva vodu obsahujúcu usadené častice a materiál, ktorý je výsledkom procesov popísaných v tomto dokumente. Pohonné zariadenie 4 je pripojené k mobilnému nasávaciemu zariadeniu 3 pomocou pripojovacieho zariadenia 5, ktoré umožňuje mobilnému nasávaciemu zariadeniu 3 pohybovať sa po dne nádrže 12. Pripojovacie zariadenie 5 môže byť flexibilné alebo pevné. Príkladom pripojovacieho zariadenia sú napríklad, avšak nie výlučne, laná, povrazy, šnúry, káble, vlákna, tyče, žrde, palice, hriadele alebo ich kombinácia.

Mobilné nasávacie zariadenie 3 by nemalo byť invazívne alebo meniť normálny výkon rekreačných aktivít vo vode, ako napríklad plávanie alebo prevádzkovanie vodných športov. Ideálne by nasávacie zariadenie 3 malo byť v zóne vodného telesa umiestnené len dočasne. Systém vyžadujúci pevné inštalácie prípadne pevné potrubie by teda bol pre normálny výkon vodných športov alebo iných aktivít považovaný za invazívny. Mobilné nasávacie zariadenie 3 sa pohybuje po dne nádrže a dôsledne nasáva prúd vody obsahujúci usadené častice, čím umožňuje ukázať farbu dna. Pohonné zariadenie 4 poháňa mobilné nasávacie zariadenie 3 tak, že používa systémy ako napr. koľajový systém, káblový systém, samohybný systém, manuálne poháňaný systém, robotický systém, diaľkovo ovládaný systém, čln s motorom alebo plavák s motorom, alebo ich kombináciu. Preferovaný príklad uskutočnenia vynálezu počíta stým, že pohonné zariadenie je vo forme motorového člna.

Voda nasávaná mobilným nasávacím zariadením 3 je smerovaná do filtračného zariadenia 7. Filtračné zariadenie 7 prijíma prúd vody nasatý mobilným nasávacím zariadením 3 a nasatú vodu, ktorá obsahuje usadené častice a materiály filtruje, čím odstraňuje potrebu filtrovať celý objem vody (t.j. filtrovaný je len zlomkový objem z celkového objemu). Filtračné zariadenie 7 obsahuje, avšak nie je obmedzené na kartušové filtre, pieskové filtre, mikrofiltre, nanofiltre, ultrafiltre a ich kombinácie. Nasatá voda môže byť smerovaná do filtračného zariadenia 7 pomocou zberného potrubia 10, ktoré je pripojené na mobilné nasávačie zariadenie 3. Zberné potrubie 10 môže mať formu flexibilnej hadice, pevnej hadice, hadice z ľubovoľného materiálu alebo ich kombinácie. Systém môže obsahovať tiež potrubie pre vedenie spätného prúdu 11 vedúce z filtračného zariadenia 7 späť do nádrže 12 ktorým naspäť prúdi prefiltrovaná voda.

Vyobrazenie č. 2 ukazuje pôdorys systému vynálezu. Nádrž 12 môže obsahovať napájači potrubný systém 13, ktorý umožňuje doplniť hladinu vody v nádrži 12 v prípade odparenia alebo inej straty vody v nádrži 12. Nádrž 12 môže tiež obsahovať injektory 14 zoradené pozdĺž obvodu nádrže 12 , ktorých účelom je aplikácia prípadne dávkovanie chemikálií do vody. Nádrž 12 môže tiež obsahovať vtokové zberače 15 na odlučovanie povrchového oleja a častíc.

Príklad uskutočnenia vynálezu počíta s tým, že systém vynálezu sa skladá z nasledujúcich prvkov:

Aspoň jedno prívodné potrubie 13, ktorým je voda privádzaná aspoň do jednej nádrže 12;

Aspoň jedna nádrž 12, ktoré obsahuje zberné zariadenie 2 usadených častíc, ktoré vznikajú pri uskutočnení metódy vynálezu, ktoré je pevne upevnené k dnu uvedenej nádrže;

Aspoň jedno koordinačné zariadenie 1, ktoré včas aktivuje potrebné procesy na úpravu parametrov v rámci ich príslušných limitov;

Aspoň jedno zariadenie na aplikáciu chemikálií 6, ktoré umožňuje pridať do vody dezinfekčné prípravky;

Aspoň jedno neinvazívne mobilné nasávačie zariadenie 3, ktoré sa bude pohybovať po dne uvedenej aspoň jednej nádrže a nasávať prúd vody v ktorom sa nachádzajú usadené častice, ktoré vznikajú počas procesov metódy;

Aspoň jedno pohonné zariadenie 4, ktoré poháňa uvedené aspoň jedno neinvazívne mobilné nasávačie zariadenie tak, že sa môže pohybovať po dne uvedenej aspoň jednej nádrže;

Aspoň jedno pripojovacie zariadenie 5 na pripojenie uvedeného aspoň jedného pohonného zariadenia 4 a uvedeného aspoň jedného nasávacieho zariadenia 3;

Aspoň jedno filtračné zariadenie 7, ktoré filtruje prúd vody, ktorý obsahuje usadené častice;

Aspoň jedno zberné potrubie 10 pripojené medzi uvedeným aspoň jedným mobilným nasávacím zariadením 3_a uvedeným aspoň jedným filtračným zariadením 7; a

Aspoň jedno potrubie pre spätný tok 11 z uvedeného aspoň jedného filtračného zariadenia 7 do uvedenej aspoň jednej nádrže 12;

Metóda vynálezu používa menej chemikálií a spotrebuje menej energie ako tradičné metódy úprav bazénovej vody a preto ju možno v porovnaní s tradičnými metódami úpravy vody v bazénoch realizovať za nízke náklady. Na jednej strane predmetná metóda používa výrazne menej chemikálií, pretože používa algoritmus, ktorý umožňuje zachovanie minimálnej úrovne ORP na 500 mV po určitú dobu v závislosti od teploty vody. Dochádza tu teda k výraznému zníženiu množstva chemikálií, a to až 100-násobne v porovnaní s tradičným systémom úpravy vody v bazénoch, čo pomáha znížiť náklady na prevádzku a údržbu.

Na druhej strane metódy vynálezu využívajú filtrovanie iba zlomkového objemu z celkového objemu vody počas určitej doby v porovnaní s bežnými bazénovými filtračnými systémami, ktoré za rovnaký čas prefiltrujú oveľa väčšie objemy vody. Príklad uskutočnenia vynálezu počíta s tým že, objem, ktorý je zlomkovým objemom z celkového objemu vody je až 200-krát menší ako tok spracovaný v centralizovaných filtračných systémoch s tradičnou konfiguráciou, ktoré prefiltrujú celý objem vody až 6-krát za deň. Prevádzková doba filtračného zariadenia použitého v tejto metóde a systéme vynálezu je kratšia vďaka pokynom, ktoré dostane z koordinačného zariadenia 1. Tým pádom má filtračné zariadenie 7 použité v tejto metóde a systéme vynálezu veľmi nízku kapacitu a až 50-krát nižšie investičné náklady a spotrebu energie v porovnaní s centralizovanou filtračnou jednotkou použitou v bežných bazénových filtračných systémoch.

Príklad uskutočnenia vynálezu počíta s tým, že metóda sa skladá z nasledujúcich fáz:

a. Zhromažďovanie vody s koncentráciou úplne rozpustných pevných častíc až do 50.000 ppm;

b. Skladovanie tejto vody v aspoň jednej nádrži 12, pričom spodná časť nádrže umožňuje jej dôkladné vyčistenie neinvazívnym mobilným nasávacím zariadením 3;

c. Obmedzenie hustoty kúpajúcich na 0,05 kúpajúcich sa na jeden meter kubický objemu vody v nádrži 12.

d. Po dobu 7 dní pri teplote vody maximálne 45'C udržiavanie ORP uvedenej vody na úrovni minimálne 500 mV po dobu minimálne 1 hodiny za každý stupeň Celzia teploty vody, pridaním dezinfekčných prostriedkov do vody;

e. Aktivácia nasledujúcich procesov prostredníctvom koordinačného zariadenia 1, pričom v rámci týchto procesov dochádza k čisteniu vody a odlučovaniu mechanických nečistôt / filtrovaním zlomkového objemu z celkového objemu vody:

i. Nasávanie vody obsahujúcej usadené častice, ktoré vznikli pri rôznych procesoch, neinvazívnym nasávacím zariadením 3 tak, aby hrúbka usadenín neprevyšovala v priemere 3 mm;

ii. Filtrovanie vody nasatej mobilným nasávacím zariadením 3 aspoň jedným filtračným zariadením 7; a iii. Vrátenie prefiltrovanej vody do aspoň jednej nádrže 12, čím sa predíde filtrovaniu celého objemu vody, filtruje sa len prúd vody, ktorý obsahuje usadené častice;

Zariadením na aplikáciu chemikálií 6 sa do vody aplikujú dezinfekčné činidlá za účelom zachovania hladiny ORP minimálne 500 mV počas minimálnej doby v závislosti od teploty vody, vždy každých 7 dní. Dezinfekčné činidlá zahŕňajú, avšak neobmedzujú sa na ozón, biguanidové produkty, prípravky proti riasam a antibakteriálne prípravky ako napríklad prípravky s obsahom medi; soli železa; alkoholy; chlór a zlúčeniny chlóru; peroxidy; zlúčeniny fenolov, jodofóry; kvartérne amóniové zlúčeniny všeobecne, ako napríklad benzalkonium chlorid a S-Triazin; kyselina peroctová; zlúčeniny halogénov, zlúčeniny brómu, zlúčeniny chlóru a ich kombinácie. Najbežnejšie používanými dezinfekčnými prípravkami sú zlúčeniny chlóru, ozón, biguanidové produkty, zlúčeniny brómu, zlúčeniny halogénu a ich kombinácie.

Obsah baktérií a mikrorias vo vodnom telese je kontrolovaný zariadením na aplikáciu chemických prípravkov, ktoré do vodného telesa aplikuje dezinfekčné prostriedky. Množstvo dezinfekčných prípravkov použitých v prihlasovanom vynáleze je najmenej desaťkrát nižší ako bežné množstvo používané tradičnou bazénovou technológiou. Použitie dezinfekčných prípravkov spôsobuje vyhubenie baktérií a iných mikroorganizmov, ktoré sa zhromažďujú alebo usadzujú vo vrstve vody nachádzajúcej sa nad dnom nádrže. Na rozdiel od tradičnej bazénovej technológie, sú dezinfekčné prípravky v prihlasovanom vynáleze používané bez potreby udržiavať stálu koncentráciu dezinfekčných prípravkov vo vodnom telese. Táto udržateľná metóda používa algoritmus, ktorý umožňuje udržiavanie úrovne ORP len počas určitej doby v závislosti od teploty vody. Ak je teplota vody do 45°C, ORP na úrovni 500 mV je udržiavaný po dobu minimálne jednu hodinu na každý stupeň Celzia teploty vody. Ak je napríklad teplota vody 25°C, potom je minimálna hodnota ORP 500 mV udržiavaná po dobu minimálne 25 hodín, čo môže byť rozložené po dobu 7 dní. Voda, ktorá má teplotu vyššiu ako 45^eC, nie je vhodná na rekreačné použitie tak, ako ho zamýšľa prihlasovaný vynález, keďže takáto teplota ohrozuje bezpečnosť kúpajúcich sa. /

Koordinačné zariadenie 1 môže prijímať informácie 8 o kvalitatívnych parametroch vody v rámci ich príslušných limitov. Informácie prijaté koordinačným zariadením 1 možno získať aplikáciou empirických metód. Koordinačné zariadenie 1 je tiež schopné prijímať informácie, spracovávať ich a spúšťať požadované procesy v závislosti od daných informácií, vrátane ich kombinácií. Príkladom pre koordinačné zariadenie 1 môže byť výpočtové zariadenie, akým je osobný počítač, napojené na senzory, ktoré merajú parametre a aktivujú procesy na základe získaných informácií.

Mobilné nasávacie zariadenie 3 je navrhnuté tak, aby vykonávalo dôkladné čistenie povrchu zberného zariadenia 2 tak, aby bola viditeľná farba povrchu tohto telesa, a tak zabezpečovala príťažlivé zafarbenie vodného telesa. Koordinačné zariadenie 1 poskytuje informácie 9 mobilnému nasávaciemu zariadeniu 3, na základe ktorých je nasávacie zariadenie 3 spúšťané. Filtračné zariadenie 7 je súčasne aktivované, aby filtrovalo vodu nasatú mobilným nasávacím zariadením 3, pričom dochádza k filtrácii iba zlomkového objemu z celého objemu vody. Prefiltrovaná voda sa vráti späť do nádrže 12 prostredníctvom potrubia pre spätný tok 11. Mobilné nasávacie zariadenie 3 je aktivované 9 prostredníctvom koordinačného zariadenia 1, aby sa zabránilo vrstve usadeného materiálu prekročiť v priemere 3 mm. Filtračné zariadenie 7 a mobilné nasávacie zariadenie 3 pracuje len vtedy, keď je potrebné udržať parametre vody v rámci príslušných limitov; pracuje preto napríklad len niekoľko hodín denne, na rozdiel od bežných bazénových filtračných systémov, ktoré pracujú nepretržite na dennej báze.

Voda upravená metódou použitou vo vynáleze môže byť zabezpečená z prírodného zdroja, ako napr. z morí, podzemnej vody, jazier, riek, upravenej vody alebo ich kombináciou. Koncentrácia úplne rozpustných pevných častíc v zhromaždenej vode môže byť až 50.000 ppm. Keď koncentrácia celkom rozpustných pevných častíc klesne pod alebo sa rovná 10.000 ppm, hodnota Langerierovho indexu nasýtenia vody by mala byť nižšia ako 3. V prípade prihlasovaného vynálezu možno hodnotu Langerierovho indexu nasýtenia udržiavať pod úrovňou 2 a to úpravou pH, pridaním stabilizátorov tvrdosti alebo zmäkčovaním vody. Pri koncentrácii celkom rozpustných pevných častíc vyššej ako 10.000 ppm byť mala byť hodnota Stiff a Davisovho indexu nasýtenia vody menej ako 3. Pre prihlasovaný vynález hodnota Stiff a Davisovho indexu nasýtenia môže byť udržiavaný na úrovni do 2 upravením pH, pridaním stabilizátorov tvrdosti alebo zmäkčovaním vody. Stabilizátory tvrdosti, ktoré môžu byť použité na udržanie hodnoty Langelierovho indexu nasýtenia a Stiff a Davisovho indexu nasýtenia pod úrovňou 2 obsahujú, avšak neobmedzujú sa na zlúčeniny fosfátov, ako napríklad kyselina fosforečná, PBTC (butan-trikarboxylová kyselina), chromany, polyfosfáty zinku, nitridy, kremičitany, organické látky, kalcinovaná sóda, polyméry, polyakrylát sodný, sodné soli kyseliny ethylendiamintetraoctovej, inhibítory korózie ako napr. Benzotriazol a ich kombinácie.

Tradičné bazénové filtračné metódy a systémy závisia na použití zbytkového chlóru, ktorý neutralizuje a zabíja mikroorganizmy vstupujúce do vodného telesa. Tieto metódy a systémy vyžadujú na udržanie stáleho zbytkového chlóru použitie veľkého množstva chemikálií, a to bez ohľadu na reálne požiadavky vody. Okrem toho tieto metódy a systémy vo všeobecnosti vyžadujú centralizovaný filtračný systém s tradičnou konfiguráciou, ktorý denne prefiltruje celý objem vody 1- až 6-krát. Tradičná bazénová technológia používa veľké množstvá chemikálií a používanie centralizovaného filtračného systému je spojené s vysokými kapitálovými a prevádzkovými nákladmi.

Prihlasovaný vynález je naopak nízkonákladový, poskytuje udržateľnú metódu a systém úpravy a udržanie kvality vody vo vodných telesách na rekreačné využitie s nízkou intenzitou, ktorá obsahuje baktérie a mikroriasy. Intenzita využitia predstavuje 0,05 kúpajúcich na kubický meter. Na rozdiel od bežných bazénových filtračných systémov, pri ktorých je celý objem vody prefiltrovaný jeden až viackrát denne, metódy a systém používaný prihlasovaným vynálezom využívajú filtrovanie iba zlomkového objemu z celkového objemu vody, čo denne zodpovedá objemu až 200-krát menšiemu ako pri bežných filtračných systémoch, stým, že takto upravená voda vyhovuje bakteriologickým a fyzikálno-chemickým požiadavkám v zmysle nariadení, ktoré sú platné pre rekreačné vodné telesá určené na celotelové kúpanie.

V porovnaní s tradičnými metódami úpravy vody možno udržateľnú metódu úpravy vody implementovať pri nízkych nákladoch, a to z dôvodu, že tento vynález používa menej chemikálií a energie ako tradičné bazénové systémy na úpravu vody. Metódy a systém vynálezu nevyžadujú neustále udržiavanie ORP na úrovni minimálne 650 mV tak ako je tomu pri bežných bazénových systémoch úpravy vody. V porovnaní s bežnými filtračnými systémami metódy a systém tohto vynálezu používa algoritmus, ktorý udržiava ORP minimálne na úrovni 500 mV počas istého obdobia, v závislosti na teplote vody. Metódy a systém vynálezu teda v porovnaní s bežnými úpravami vody v bazénoch umožňujú podstatné zníženie množstva chemikálií a to až 100-násobne, čo zároveň umožňuje znížiť náklady na prevádzku a údržbu bazéna.

Okrem uvedeného je v rámci metód a systému vynálezu filtrovaný iba zlomkový objem z celkového objemu vody, ktorý je až 200-násobne menší v porovnaní s bežnými bazénmi, ktoré vyžadujú centralizovanú filtračnú jednotku, ktorá spravidla prefíltruje celý objem vody v bazéne 1- až 6-krát denne. V porovnaní s centralizovanou filtračnou jednotkou sa filtračné zariadenie, ktoré používajú metódy a systém vynálezu, skladá z menšieho filtračného zariadenia, ktoré funguje počas krátkych časových úsekov, čo znamená menšiu spotrebu energie a cena zariadenia je asi 50-krát nižšia ako cena tradičných bazénových systémov.

Pri nasledujúcich príkladoch zahŕňa jednotné číslo aj alternatívy množného čísla (aspoň jednu). Zverejnené informácie sú ilustračné a existujú aj iné príklady uskutočnenia vynálezu, ktoré sú v rámci rozsahu prihlasovaného vynálezu.

Príklad č. 1

Nasledujúca tabuľka sumarizuje obsah použitých chemických látok, spotrebovanej energie a súvisiacich nákladov, pričom sa berie do úvahy hustota kúpajúcich sa až do 0,05 kúpajúcich na jeden meter kubický A) pre systém podľa prihlasovaného vynálezu, a B) tradičnú konfiguráciu bazéna. Objem vody v prípade A) aj B) je 90.000m³'

	Prípad A	Prípad B
Celkový objem (m³)	90.000	90.000
Filtrovaný prietok za 24 hodín (m³)	2,7	540
Chemické prípravky (kg)	1,5	135
Mesačné náklady na energiu spotrebovanú na filtráciu (USD)	USD 806,-	USD 43.000,-

Ako je uvedené v tabuľke, prevádzkové náklady bazéna, ktorý má tvar a veľkosť podľa systému prihlasovaného vynálezu budú najmenej desaťkrát nižšie ako pri prevádzkové náklady bazéna s tradičnou konfiguráciou.

Príklad č. 2

Pre vodné teleso s objemom 125.000 m³ bola použitá úprava podľa metódy a systému prihlasovaného vynálezu. Priemerná hĺbka vodného telesa bola 3,125 m. Systém obsahoval vstrekovacie trysky na aplikáciu chemikálií po okraji bazéna a na dne konštrukcie. Čistiaci systém pracuje v cykloch v závislosti od veľkosti vodného telesa. Úroveň ORP bola určená nasledovne: pri teplote vody do 45 stupňov Celzia, bola úroveň ORP udržiavaná na minimálne 500 mV po dobu jednej hodiny na každý stupeň teploty vody. Pri teplote vody 20 stupňov bola úroveň ORP udržiavaná na úrovni minimálne 500 mV po dobu 20 hodín v priebehu príslušného týždňa. V prvý deň úpravy aplikovalo zariadenie na aplikáciu chemických látok chlór od 9.00 do 19.00 hod. tak, aby bola udržaná koncentrácia chlóru 0,15 ppm, čím bolo v ten deň dokončené 10-hodinové obdobie. Ten istý postup bol zopakovaný na štvrtý deň úpravy od 9.00 do 19.00 hod., čím bolo dokončené 20-hodinové obdobie potrebné pre 7-dňový cyklus úpravy.

Skôr ako priemerná hrúbka vrstvy usadeného materiálu prekročila 3 mm, spustilo sa nasávanie usadených odumretých zvyškov mikrorias a mikroorganizmov a to s pomocou člna poháňaného motorom, ktorý umožňuje nasávaciemu zariadeniu pohybovať sa po dne telesa v určitej zóne. Ostatné zóny boli aktivované následne po dobu 4 hodín, počas ktorých boli úplne odstránené odumreté zvyšky mikrorias a mikroorganizmov.

Keďže filtrovaný objem predstavuje veľmi malé percento (2,5%) z celého objemu vody za deň, nasatý prúd vody prechádza cez malý kartušový filter. Kartušový filter bol umiestnený mimo bazéna a prefiltrovaná voda bola cez pružnú hadicu vrátená späť do bazéna.

Energia spotrebovaná počas jedného týždňa pri tomto nastavení bola 2.436 kW. Pri tradičnej konfigurácii bazéna bola vypočítaná spotreba energie v priebehu jedného týždňa 124.306 kW. Preto prihlasovaný vynález spotrebuje len 2% energie a využije až 100-krát menšie množstvo chemických látok ako obdobný bazén používajúci tradičnú technológiu úpravy vody.

Aj napriek tomu, že boli opísané určité príklady uskutočnenia vynálezu, môžu existovať aj iné spôsoby uskutočnenia. Všetky zverejnené postupy alebo fázy metódy možno akýmkoľvek spôsobom modifikovať a to aj zmenou ich poradia a/alebo doplnením alebo odstránením postupov bez toho, aby došlo k odchýleniu od vynálezu. Zatiaľ čo špecifikácia obsahuje podrobný opis a súvisiace výkresy, rozsah vynálezu je vymedzený nasledujúcimi patentovými nárokmi. Ďalej napriek tomu, že špecifikácia bola formulovaná v jazyku typickom pre konštrukčné črty a/alebo i

t metodologické úkony, patentové nároky sa neobmedzujú na črty prípadne úkony opísané vyššie. Naopak, špecifické črty a úkony opísané vyššie sú uvádzané ako ilustrácia aspektov a príkladov uskutočnenia vynálezu. Rôzne iné aspekty, spôsoby uskutočnenia, modifikácie a ekvivalenty uvedeného, sa môžu po prečítaní tohto opisu ponúkať osobe majúcej bežnú profesijnú zručnosť, pričom ich podstata nepredstavuje odchýlenie od prihlasovaného vynálezu alebo od rozsahu predmetu patentových nárokov.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Metóda pre úpravu a údržbu vodných telies ovplyvnených baktériami a mikroriasami za nízke náklady vyznačujúca sa tým, že sa filtruje zlomkový objem celkového objemu vody v telese, pričom metóda zahŕňa:

a. Zhromažďovanie vody s koncentráciou úplne rozpustných pevných častíc maximálne 50.000 ppm;

b. Skladovanie uvedenej vody v najmenej jednej nádrži, ktorej dno možno dôkladne vyčistiť neinvazívnym mobilným nasávacím zariadením;

c. Obmedzenie hustoty kúpajúcich sa na 0,05 kúpajúcich na jeden meter kubický v uvedenej vode nachádzajúcej sa v nádrži^

d. V priebehu 7 dní, a pri teplote vody maximálne 45 ’C, udržiavanie ORP vody na úrovni minimálne 500 mV po dobu najmenej jednej hodiny za každý stupeň Celzia teploty vody, pridaním dezinfekčných prípravkov do vody;

e. Aktivácia nasledujúcich procesov cez koordinačné zariadenie, v rámci ktorých dochádza k čisteniu vody a odlúčeniu pevných častíc filtráciou iba zlomkového objemu z celkového objemu vody:

i. Nasatie časti vody, ktorá obsahuje usadené častice vzniknuté pri predchádzajúcich procesoch prostredníctvom mobilného nasávacieho zariadenia, čím sa zabráni, aby hrúbka vrstvy usadeného materiálu prekročila v priemere 3 mm;

ii. Filtrovanie časti vody nasatej mobilným nasávacím zariadením; a iii. Vrátenie prefiltrovanej vody do uvedenej aspoň jednej nádrže.
2. Metóda pre úpravu a údržbu vodných telies ovplyvnených baktériami a mikroriasami za nízke náklady podľa nároku č. 1, vyznačujúca sa tým, že:

a. ak voda zhromaždená vo fáze a) má koncentráciu úplne rozpustných pevných častíc menej ako alebo rovnajúcu sa 10.000 ppm, hodnota Langelierovho indexu nasýtenia musí byť nižšia ako 3; alebo

b. ak voda zhromaždená vo fáze a) má koncentráciu úplne rozpustných pevných častíc vyššiu ako 10.000 ppm, hodnota Stiff a Davisovho indexu nasýtenia musí byť nižšia ako 3.
3. Metóda pre úpravu a údržbu vodných telies ovplyvnených baktériami a mikroriasami za nízke náklady podľa nároku č. 2, vyznačujúca sa tým, že hodnota Langelierov indexu nasýtenia je udržiavaná pod úrovňou 2 pomocou procesu v rámci úpravy pH, pridaním stabilizátorov tvrdosti alebo zmäkčovaním vody.
4. Metóda pre úpravu a údržbu vodných telies ovplyvnených baktériami a mikroriasami za nízke náklady podľa nároku č. 2, vyznačujúca sa tým, že hodnota Stiff a Davisovho indexu nasýtenia je udržiavaná pod úrovňou 2 pomocou procesu v rámci úpravy pH, pridaním stabilizátorov tvrdosti alebo zmäkčovaním vody.
5. Metóda pre úpravu a údržbu vodných telies ovplyvnených baktériami a mikroriasami za nízke náklady podľa nárokov č. 3 a 4, vyznačujúca sa tým, že stabilizátory tvrdosti pozostávajú zo zlúčenín fosfonátu, fosfónovej kyseliny, PBTC (butan-trikarboxylová kyseliny), chromanov, polyfosfátov zinku, nitridov, kremičitanov, organických látok, kalcinovanej sódy, polymérov kyseliny jablčnej, polyakrylátu sodného, sodných solí kyseliny ethylendiamintetraoctovej, benzotriazolu, alebo inej kombinácie uvedeného.
6. Metóda pre úpravu a údržbu vodných telies ovplyvnených baktériami a mikroriasami za nízke náklady podľa nárokov č. 1 až 5, vyznačujúca sa tým, že koordinačné zariadenie prijíma informácie o kontrolovaných parametroch a včas spustí procesy kroku e) tak, aby došlo k úprave uvedených parametrov v rámci ich limitov.
7. Metóda pre úpravu a údržbu vodných telies ovplyvnených baktériami a mikroriasami za nízke náklady podľa nároku č. 6, vyznačujúca sa tým, že informácie prijaté koordinačným zariadením sú získané pomocou empirických metód.
8. Metóda pre úpravu a údržbu vodných telies ovplyvnených baktériami a mikroriasami za nízke náklady podľa nárokov č. 1 až 7, vyznačujúca sa tým, že dezinfekčné látky obsahujú chlór a zlúčeniny chlóru; ozón; biguanidové produkty; zlúčeniny na báze halogénov; brómové zlúčeniny, alebo ich kombinácie.
9. Metóda pre úpravu a údržbu vodných telies ovplyvnených baktériami a mikroriasami za nízke náklady podľa nárokov č. 1 až 8, vyznačujúca sa tým, že mobilné nasávacie zariadenie sa pohybuje po dne nádrže a nasáva časť vody, ktorá obsahuje usadené čiastočky.
10. Metóda pre úpravu a údržbu vodných telies ovplyvnených baktériami a mikroriasami za nízke náklady podľa nárokov č. 1 až 9, vyznačujúca sa tým, že sú použité dezinfekčné látky bez toho, aby bolo potrebné udržiavať stálu koncentráciu vo vodnom telese.
11. Systém pre úpravu a údržbu vodných telies ovplyvnených baktériami a mikroriasami za nízke náklady, vyznačujúci sa filtrovaním malej časti z celkového objemu vody, pričom systém zahŕňa:

Aspoň jedno prívodné potrubie (13) na prívod prítokovej vody do aspoň jednej nádrže (12);

Aspoň jednu nádrž (12), ktorá obsahuje zberné zariadenie (2) usadených častíc, ktoré je pevne upevnené k dnu uvedenej nádrže (12);

Aspoň jedno koordinačné zariadenie (1), ktoré včas aktivuje potrebné procesy na úpravu parametrov v rámci ich príslušných preddefinovaných limitov;

Aspoň jedno zariadenie na aplikáciu chemikálií (6);

Aspoň jedno neinvazívne mobilné nasávacie zariadenie (3), ktoré sa bude pohybovať po dne uvedenej aspoň jednej nádrže (12) a nasávať prúd vody v ktorom sa nachádzajú usadené častice;

Aspoň jedno pohonné zariadenie (4), ktoré poháňa uvedené aspoň jedno neinvazívne mobilné nasávacie zariadenie (3) tak, aby sa mohlo pohybovať po dne uvedenej aspoň jednej nádrže (12);

Aspoň jedno pripojovacie zariadenie (5) na pripojenie uvedeného aspoň jedného pohonného zariadenia (4) na uvedené aspoň jedno nasávacie zariadenie (3);

Aspoň jedno filtračné zariadenie (7), ktoré filtruje prúd vody, ktorý obsahuje usadené častice;

Aspoň jedno zberné potrubie (10) ktoré spája uvedené aspoň jedno mobilné nasávacie zariadenie(3) a uvedené aspoň jedno filtračné zariadenie (7); a

Aspoň jedno potrubie pre spätný tok (11) z uvedeného aspoň jedného filtračného zariadenia (7) do uvedenej aspoň jednej nádrže (12).
12. Systém pre úpravu a údržbu vodných telies ovplyvnených baktériami a mikroriasami za nízke náklady podľa nároku č. 11, vyznačujúci sa tým, že zberné zariadenie (2) v spodnej časti telesa pozostáva z membrány, geo-membrány, geotextilnej membrány, betónu, betónu s povrchovou úpravou, plastovej výstelky, alebo ich kombinácií.
13. Systém pre úpravu a údržbu vodných telies ovplyvnených baktériami a mikroriasami za nízke náklady podľa nárokov č. 11 alebo 12, vyznačujúci sa tým, že koordinačné zariadenie (1) je schopné prijímať informácie, spracovať tieto informácie a aktivovať iné procesy.
14. Systém pre úpravu a údržbu vodných telies ovplyvnených baktériami a mikroriasami za nízke náklady podľa nárokov č. 11 až 13, vyznačujúci sa tým, že zariadenie na aplikáciu / chemikálií (6) je tvorené vstrekovacou tryskou, manuálnou aplikáciou, dávkovačom podľa váhy, potrubím alebo ich kombináciou.
15. Systém pre úpravu a údržbu vodných telies ovplyvnených baktériami a mikroriasami za nízke náklady podľa nárokov č. 11 až 14, vyznačujúci sa tým, že pohonné zariadenie (4) pozostáva z koľajového systému, káblového systému, systému s vlastným pohonom, manuálneho pohonného systému, robotického systému a systému riadeného na diaľku, motorovej lode, plávajúceho zariadenia s motorom alebo ich kombinácie.
16. Systém pre úpravu a údržbu vodných telies ovplyvnených baktériami a mikroriasami za nízke náklady podľa nárokov č. 11 až 15, vyznačujúci sa tým, že neinvazívne nasávacie zariadenie (3) je spojené s pohonným zariadením (4) cez pripojovacie zariadenie (5).
17. Systém pre úpravu a údržbu vodných telies ovplyvnených baktériami a mikroriasami za nízke náklady podľa nárokov č. 11 až 16, vyznačujúci sa tým, že pripojovacie zariadenie (5) je tvorené pružným lanom, povrazom, šnúrou, káblom, vláknom alebo ich kombináciou.
18. Systém pre úpravu a údržbu vodných telies ovplyvnených baktériami a mikroriasami za nízke náklady podľa nárokov č. 11 až 16, vyznačujúci sa tým, Že pripojovacie zariadenie (5) pozostáva z pevnej tyče, žrde, palice, hriadeľa alebo ich kombinácie.
19. Systém pre úpravu a údržbu vodných telies ovplyvnených baktériami a mikroriasami za nízke náklady podľa nárokov č. 11 až 18, vyznačujúci sa tým, že filtračné zariadenie (7) pozostáva z kartušového filtra, pieskového filtra, mikrofiltra, ultrafiltra, nanofiltra alebo ich kombinácie.