SU738566A1 - Установка дл содержани водных организмов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к рыбоводству и может быть использовано в водной токсикологии.

Известна установка дл  содержани  водных организмов, содержаща  цилиндрический резервуар дл  водных организмов с дном конической формы и размещеннЕлм над последним ложным дном, установленные в резервуаре спиральную перегородку и решетку, циркул ционный вод ной контур, включающий фильтр очистки воды, насос.подачи воды, электролизер, аэратор и оснащенный след щими системами автоматического регулировани  температуры воды и содержани  в ней кислорода и йсточник сжатого воздуха . ;

Известна  установка не обеспечивает содержание водных организмов в смоделированных услови х температурного и кислородного режимов природного водоема со сто чей водой и не позвол ет определ ть действи  ионов металлов на водные организмы в этих услови х, поскольку все системы автоматического регулировани  заданных режимов рассчитаны на работу в режиме проточной воды.

Цель изобретени  - обеспечение содержани  водных организмов в смоделированных услови х температурного и кислородного режимов природных водоемов со сто чей водой и определени  действи  ионов металлов на водные организмы в смоделированных услови х температурного и кислородного режимов природного водоема со сто чей водой с одновременным процессом регулировки качества воды.

10

Поставленна  цель достигаетс  тем, что установка оснащена жидкостным термостатирующим контуром, включающим электронагреватель, холодильник , насос подачи жидкого теплоноси15 тел  и термоб.поКг соединенный с циркул ционным вод ным контуром перед аэратором, след ща  система автоматического регулировани  содержани  кислорода подключена к источнику

20 сжатого воздуха, следйща  система автоматического регулировани  температуры дополнительно св зана с жидкостным термостатирующи.м контуром и подключена к электронагрева25 телю и холодильнику жидкостного термостатирующего контура, спиральна  перегородка, стенка резервуара и дно конической формы выполнены двор ными с образованием между ними ка30 нала дл  прохода жидкого теплоносител , а термоблок сообщен с каналом образованным двойными стенками спиральной перегородки, стенками резервуара и дном конической формы, двойные стенки спиральной перегородки имеют профиль двух отрезков логарифмических спиралей с общим центром полюса.

На фиг.1 изображен резервуар дл  водных организмов в пр моугольной проекции, вид сбоку на фиг. 2 - резервуар в плане; на фиг. 3, 4 и 5 детали резервуара дл  водных организмов в аксонометрической проекции на фиг. 6 и 7 - функциональна  схема установки.

Установка дл  содержани  водных организмов включает в себ  резервуар дл  помещени  живых организмов (фиг.1, 2, 56 и 6), содержащий двойную цилиндрическую стенку 1 (фиг.2, За, 5а, 56), двухстенную спиральную перегородку 2 (фиг.2, 4а и 4б, 5б и 6), двухстенное дно 3 конической формы (фиг.1, Зб, 4в, 5а, 56 и 6) и ложное дно 4 (фиг.1, 2, Зв, 4в, 5а 5в и 6).

Двойна  цилиндрическа  стенка 1 (фиг.2 и За) состоит из двух цилиндческих стенок, обе из которых имеют радиусы кривизны г и г соответственно с центрагФ кривизны О и о Такое выполнение этой стенки позвол ет создать оптимальный объем ее полого пространства.

Спиральна  перегородка 2 (см. фиг. 2, 4а, 46 и 56) имеет профиль двух отрезков логарифмических спиралей :; общим центром полюса О с образованием полого пространства, причем у центра полюса О эти стенки образуют полуцилиндрическую камеру 5 (фиг.4а), а сама спиральна  перегородка 2 совместно с полуцилинд|:)Ической камерой 5 образует спирале:видный канал б, имеющий в центре полюса О полуцилиндрический водопадающий отсек 7.

Выполнение спиральной перегородк 2 в виде двух стенок с профилем отрезков логарифмических спиралей необходимо дл  обеспечени  ламинарного потока жидкого теплоносител  в полом пространстве самой перегородки 2 и ламинарного потока воды с разной скоростью течени  в спиралевидном канале 6 .

Наружные концы обеих стенок перегородки 2 соединены с двойной цилиндрической стенкой 1, противоположные концы которой сопр жены со спиральной перегородкой 2, а снизу двойна  цилиндрическа  стенка 1 соединена с двойными стенками конического дна 3, отделенного от спиралевидного канала 6 ложным дном 4 и, таким образом, система двойных стенок спиральной перегородки 2, цилин дрической стенки 1 и конического

днища 3 образуют гсрглетический гсрг.статирующий канал.

Двойна  цилиндрическа  стенка 1 совместно с сопр женной частью перегородки 2 образует водозаборный отсек 8, необходимый дл  равномерьюгс забора воды из спиралевидного канал 6 и подачи ее в циркул ционный вод ной контур.

Спиралевидный канал б отделен от водоподающего отсека 7 и от водозаборного отсека 8 (фиг. 2 и 56) профилированными решетками 9, выполненными в виде сот (фиг. 4г и 5б) . Такие решетки 9 предотвращают выход водных организмов из спиралевидного канала 6, служат рассекател ми воды и способствуют ламинаризадии воды.

Резервуар дл  помещени  живых организмов снабжен герметической съемной крышкой 10 (фиг. 1 и Зг), а спиралевидный канал 6 снабжен аэртором 11 (фиг.6).

Резервуар дл  помещени  живых организмов посредством водозаборной трубы 12, укрепленной своим торцом в ложном дне 4 и сообшенной с полуцилиндрическим отсеком 7 и переход щей через обе стенки дна 3 (фиг. 4а и 56), водоподающего патрубка 13, вентил  14, трехходовых вентилей 15, 16 и 17 сообщен с трубопроводной коммуникацией основного и дополнительного циркул ционного вод ного контура.

Трубопроводна  коммуникаци  основного циркул ционного вод ного контура включает в себ  фильтр 18, очистки воды, насос 19 подачи воды, электролизер 20 и аэратор 21 (фиг. 6

Трубопроводна  коммуникаци  дополнительного циркул ционного вод ного контура (фиг.7а) включает в себ  резервуар 22 хранени  запасной воды, оборудованного аэратором 23, устройство 24 контрол  качества воды с расходомером 25 и насос 26 подачи воды, выполненные сообщенными между собой, а также с основным циркул ционным вод ным контуром и с резервуаром дл  водных организмов посредством трехходовых вентилей 27 и 28, венгил  29, трехходового вентил  30 и запорного вентил  31.

Дл  контрол .и своевременной корректировки рЦ воды установка оснащена рН-метров 32 с датчиками 33 и 34, расположенных соответственно в устройстве 24 и в спиралевидном канале 6 и сообщенных с рН-метром 32 посредством коммутирующего устройства 35.

Установка оснащена жидкостным термостатирующим контуром, трубопроводна  коммуникаци  которого включает в себ  электрона греватель 36 и холодильник 37, подключенных к трубопроводу подачи жидкого теплоносител  посредством вентилей 38 и 39, насос 40 подачи жидкого тепло носител  и термоблок 41, представл  ющий собой герметическую емкость с теплообменниками. Жидкостный термостатиру1оа(ий конт сообщен с термостатирующим каналом (системой полЕзК стенок), резервуара дл  водных организмов посредством патрубка 42, расположенного в коническом дне 3, и вертикально располо женной трубы 43, проход щей через обе стенки дна 3, укрепленной верхним торцом в ложном дне 4 и сообщен с полуцилиндрической камерой 5 спиральной перегородки 2 . Дл  обеспечени  заданного кислородного режима воды установка снабж на источником 44 сжатого воздуха с двум  воздухопроводами, на одном из которых установлен исполнительный механизм 45 с приводом, обеспечиваю щим кодичественную подачу через вен тили 46 и 47 термостатированного в теплообменнике термоблока 41 воздух в аэраторы 21 и 11, а второй воздух провод сообщен посредством второго теплообменника термоблока 41 и вентил  48 с аэратором 23. Третий теплообменник термоблока 41 сообщен с трубопроводной коммуни кацией основного циркул ционного вод ного контура и обеспечивает рег лировку температуры циркулируемой воды. Таким образом, жидкостной термостатирующий контур предназначен дл  регулировани  заданной температуры воды и воздуха, идущего на процесс аэрации воды, жидким теплоносителем В состав след щей системы автома тического регулировани  температуры вход т датчики 49, 50 .и 51 температуры , расположенные в спиралешйдном канале б, природном водоеме и ма ли нии подачи х идкого теплоносител , поступающего в термостатирующий канал резервуара дл  водных организ мов, трехпозиционный регул тор 52, регул тор 53 температуры, блок 54 . программной записи температуры, теле метрическа  система 55 и соленоидные вентили 56 и 57, установленные на трубопроводе подачи хладоносител  в холодильник 37. След ща  система автоматического регулировани  содержани  кислорода в воде состоит из датчиков 58 и 59 кислорода, установленных соответственно в спиралевидном рсанале 6 и природном водоеме, регул тора 60 концентрации растворенного в воде кислорода, блока 61 программной записи концентрации растворенного в во де кислорода,телеметрической системы 55, исполнительного механизма 45 с приводом , установленным на линии подачи воздуха от источника. 44 сжатого воздуха и регулировочных вентилей 46, 47 и 48; обеспечивающих количественную регулировку подачи термостатированного воздуха в аэраторы 11, 21 и 23. Установка дл  содержани  водных организмов может работать в режиме проточной или сто чей воды по заданной nporpaN5Me или же в режиме слежени  за температурным и кислород: ным режимами природного водоема. Установка в режиме проточной воды работает следующим образом. Заполн ют жидкостной термостатирующий контур жидким теплоносителем, например, этиленгликолем, разбавленным водой в соотношении 1;1. Жидкий теплоноситель заливают между двойными стенками (герметический термостатирующий канал резервуара) и в термоблок 41 с системой трубопроводных ког.муникаций холодильника 37, электронагревател  36 и посредством насоса 40 осуществл ет замкнутую циркул цию жидкого теплоносител . После заполнени  жидким теплоноси.- телем систем термостатирующего контура выключают из работы насос 40. Далее подают воду из водоисточника по водопроводу через трехходовой вентиль 27 в резервуар 22 и заполн ют его. Воду из резервуара 22 через трехходовый вентиль 28 подают в устройство 24 контрол  качества воды и посредством датчиков 33, подключенных черезкоммутирующее устройство 35 к рН-метру 32, определ ют величину рН воды и при необходимости корректируют ее. Затем воду из устройства 24 через .вентиль 31 и расходомер 25 насосом 26 через трехходовой вентиль 30 и зектиль 16 подают в резервуар дл  водных организмов. Трехходовые вентили 15 и 16 и вентиль 14 предназначены дл  реверсировани  потока воды в спиралевидном канале 6. В.этом случае вода через трехходовой вентиль 16 по водозаборной трубе 12 поступает в полуцилиндрический отсек 7, проходит далее профилированн.чо решетку 9, а затем спиралевидный.канал 6 и выходит из него через профил11рованную решетку 9 в водозаборный отсек 8, затем проступает в двойное коническое дно 3 и через вддоподающий патрубок 13, вентиль 14 и трехходовой вентиль 15 в трубопроводную кoм Iyникацию основного циркул ционного вод ного контура , а при подаче воды через трехходовый вентиль 16, вентиль 14, водоподающий патрубок 13, вода поступает в коническое двойное дно 3, далее в водозаборный отсек 8, из которого через бол.ьшую по размеру профилированную решетку 9 в спиралевидный канал 6 и из этого канала через меньшуго по размеру профилированную решетку 9 в полуцилиндрический водозаборный отсек 7 и по водозаборной трубе 1 2 и трехходовой вентиль 15 в трубопроводную коммуникацию основноiro циркул ционного вод ного контура. Направление потока воды в спиралевидном канале 6 выбирают в зависимости от видового состава водных организмов и их природной реакции на скорость течени  воды. При содержании в установке менее приспособленных организмов к сильному течению воды, поток воды в спиралевидном канале б создают от центра к периферии , т.е. используют первый вариант подачи воды в спиралевидный канал 6.

По мере заполнени  водой резервуара дл  водных организмов воду из него направл ют через трехходовой вентиль 15 на фильтр 18 очистки воды и далее насосом 19 подачи воды подают в электролизер 20 с газоотделителем , в котором вода деаэрируетс , а при необходимости осутцествл ют обогащение ее ионами металлов, С электролизера 20 вода поступает в теплообменник термоблока 41 дл  подогрева ее до данной температуры жидким теплоносителем, а из теплообменника термоблока 41 вода постзпает в аэратор 21, в котором вода аэрируетс  воздухом, поступающим от источника 44 сжатого воздуха по воздухопроводу с исполнительным механизмом 45, обеспечивающим количественную подачу воздуха на процесс аэрации воды в зависимости от задаваемой концентрации насыщени  воды кислоро дом, и далее через теплообменник термоблока 41, нагрева сь до заданной температуры, поступает в аэратор 21 .

Термостатированна  вода нагрета  до заданной температуры в теплообменнике термоблока 41 и насыщенна  кислородом до заданной концентрации в аэраторе 21 далее поступает через трехходовые вентили 17 и 16 в водозаборную трубу 12 и выходит,из резервуара (как было описано выше;) через патрубок 13 и вентиль 14 обратно в циркул ционный вод ной кон тур (подачу воды в резервуар можно подавать в обратном пор дке, так как было описано выше), при этом дополнительный циркул ционный вод ной KOHTjfp отключен от основного посредством трехходового вентил  30 и от водоисточника посредством трехходового вентил  27, а воду из устройства 24 по;коммуникаци м 31, 25, 26 30 направл ют по трубопроводу с трехходовым вентилем 27 в резервуар 22 посредством насоса 26 при пережрытом трубопроводе трехходовым вено илем 28. При опорожнении устройства

24 от воды насос 26 выключают из работы.

Далее установку вывод т на заданный температурный и кислородный режим работы.

Заданна  концентраци  растворенного в воде кислорода обеспечиваетс  .след щей системой автоматического регулировани  кислорода. Информаци  о содержании кислорода в воде резервуара дл  помещени  живых организмов непрерывно поступает от датчика 58 в регул тор 60, выходной сигнал которого управл ет степенью открыти  регулировочного вентил  45.

След ща  система автоматического регулировани  содержани  в воде кислорода может обеспечивать содержание водных организмов при кислородном режиме, соответствующем концентрации растворенного кислорода в воде природного водоема, т.е. следить за изменением концентрации растворенного кислорода в воде природного водоема.

В этом случае информаци  от датчика 59, установленного в природном водоеме, через телеметрическую систему 55, а также от датчика 58, установленного в спиралевидном канале 6, поступает на вход регул тора 60 и блок 61 программной записи. Выходной сигнал регул тора 60 измен ет степень открыти  регулирующего вентил  45, обеспечивающего,количественную подачу воздуха на процесс аэрации воды аэратором 21.

: Записанную программу изменени  концентрации растворенного в воде кислорода блоком программной записи 61 можно подавать в качестве заданий .регул тору 60, который в данном случае будет обеспечивать программное регулирование концентрации растворенного в воде кислорода.

Заданный температурный режим воды в резервуаре дл  водных организмов 5 обеспечиваетс  посредством след щей системы автоматического регулировани  температуры воды.В процессе такой регулировки жидкий теплоноситель из термостатирующего канала через патрубок 42 циркулирует в жидкостном термостатиру щем контуре по трубопрЬводу , сообщенным посредством вентилей 38 и 39 с холодильником 37 и электронагреватёлем36, из которых жидкий теплоноситель насосом 40 подаетс  в термоблок 41 заданной температуры дл  обеспечени  нагрева воды и воздуха до заданной температуры . Из термоблока 41 жидкий теплоноситель по трубопроводу поступает в вертикальную трубу 43 и далее в полуцилиндрическую камеру 5. Из камеры 5 жидкий теплоноситель под давлением, создаваемым насосом 40, циркулирует по системе двойных стенок (термостатирующему каналу) резервуару дл  водных организмов, в част ности, во внутренней полости двойных стенок спиральной перегородки 2 далее поступает во внутрь двойных стенок цилиндрической стенки I, а затем в двойные стенки конического дна 3 и выходит по патрубку 42 в трубопроводную коммуникацию этого контура и далее циркулирует описанным путем., соверша , таким образом, замкнутую циркул цию. При работе установки на заданном температурном режиме в термоблоке 41 вода подогреваетс  до заданной температуры и стабилизируетс  в резервуаре жидким теплоносителем, циркулирующим по системе двойных стенок (термостатирующему каналу) .. Заданна  температура воды обеспечиваетс  двухконтурной системой , автоматического регулировани  (основной и корректирующей). В контур стабилизации температур включены двухсекционный электрона - реватель 36 и холодильник 37 с двум соленоидными вентил ми 56 и 57 разной проводимости. Как электронагреватель 36, так и холодильник 37 установлены на лини х циркул ции теплоносител , в случае, если температура воды в резервуаре равна заданной, то работа системы регулировки температуры сво дитс  к стабилизации температуры теплоносител  на входе в систему двойных стенок резервуара посредством включени  или отключени  секции электронагревател  36 или одного из вентилей 56 и 57 на линии подачи хладоагента в холодильник 37. При увеличении температуры воды В резервуаре вьале предельного значе ни , регул торы 52 и 53 воздействую на электронагреватель 36 полностью отключа  его, и на второй соленоидный вентиль, установленный на линии подачи хладоагента в холодильник 37 В этом случае изменилось задание стабилизирующему регул тору 52 и 53 и температура теплоносител , поступ щего через холодильник 37 в термобл 41, понизитс . В результате этого изменитс  его температура на входе двойные стенки резервуара и темпера ра воды и воздуха на выходе из тепл обменников термрблока 41. Заданный температурный режим вод поддерживаетс  посредством блока программной записи 54, информаци  из которого поступает и качестве заданий регул торам 52 и 53. След ща  система автоматического регулировани  температуры может следить и за температурным режимом природного водоема. Регулировочные вентили 38 и 39 предназначены дл  регулировани  пос туплени  жидкого теплоносител  в системы 36и 37 ручным способом, на пример при пуске установки в эксплуатацию , в процессе работы установки термостатированный воздух подают из теплообменников термоблока 41 через вентиль 46 в аэратор 21, и через вентиль 48 в аэратор 23 дл  доведени  температуры воды до заданной температуры. Живые организмы помещают в спира- левидный канал 6 после настройки установки на заданный режим работы, а резервуар дл  помещени  живых организмов накрывают крышкой 10. Отключают из работы основной циркул ционный вод ной контур, в частности , выключают из работы насос 19 и перекрывают трубопроводные коммуникации вентил ми 14, 15 и 16. Жидкостной термостатирующий контур работает в прежнем режиме (как и в режиме проточной воды) . В cиcтe 1e регулировки кислородного режима воды отключают из работы аэратор 21 путем перекрыти  воздухопровода вентилем 46, а в аэратор 11 подают термостатированный воздух по воздухопроводу Через вентиль 47. Крышка 10 должна быть сн та с резервуара. В режиме сто чей воды в процессе содержани  живых организмов в спиралевидном канале 6 вода в резервуаре дл  водных организмов термостатируетс  жидким теплоносителем, циркулирующим по его системе двойных стенок , а след ща  система автоматического регулировани  температурного режима работает точно также, как и-В режиме проточной воды. Заданный кислородный режим воды обеспечиваетс  при эксплуатации установки в режиме сто чей воды след щей, системой автоматического регулировани  кислородного режима точно так же, как и в режиме проточной воды, за исключением того, что вместо аэратора 21 работает аэратор 11, расположенный в спиралевидном канале 6. Воду в процессе содержани  водных организмов в режиме сто чей воды периодически подвергают очистке от загр знений, пропуска  ее через фильтр 18 по замкнутому основному циркул ционному вод ному контуру точно также , как и при работе установки в режиме проточной воды, при этом включение в работу аэратора 21 не об зательно , т.е не об зательнаподача в него воздуха на процессе аэрации, В процессе эксплуатации установки в отключенном от основного циркул ционного вод ного контура дополнительном циркул ционном вод ном контуре подготавливают воду заданных параметров дл  быстрой замены в резервуаре дл  помещени  живых организмов на свежую. Дл  этих целей подают воду из водоисточника по трубопроводу через трехходовой вентиль 27 в резервуар 22 и заполн ют его водой. В

процессе аэрации этой воды воздухом поступающим из теплообменника термоблока 41 по трубопроводу через вентиль 48, вода насыщаетс  кислородом и нагреваетс  до заданной температуры термостатированным воздухом. Пропуска  воду по трубопроводу через трехходовой вентиль 28 в устройство 24, регулируют ее рН описанным способом и направл ют ее насосом 26 по коммуникаци м 31, 25, 26, 30 и 27 Ворезервуар 22.

Убьшшую воду из установки пополн ют свежей путем подачи ее из резервуара по коммуникаци м 28, 2Е), 26 и 30 в основной циркул ционный вод ной контур и далее в резервуар дл  водных организмов точно так же, как и при подготовке установки в эксплуатацию.

В процессе эксплуатации установки контролируют величину рН воды в, резервуаре. В этом случае датчики

34через комг утирующее устройство

35подключают к рН-метру 32. В случае необходимости регулировки рН воды, циркулируемую воду по основному циркул ционному вод ному контуру через трехходовой вентиль 17

и вентиль 29 -направл ют в устройств 24, а из устройства 24 через вентил 31, расходомер 25 насосом 26 воду далее подают через трехходовые вентили 30 и 16 в резервуар дл  водных организмов и из этого резервуара воду обратно подают через коммуникации 17, 29, 24, 31; 25, 26, 30 и 16, где в процессе такой замкнутой циркул ции воды осуществл ют корректировку величины рН воды.

После завершени  корректировки величины рН перекрывают водопровод трехходовым вентилем 17 и вентилем 29, а воду из устройства 24 по коммуникаци м 31 и 25 насосом 26 через трехходовые вентил  30 и 16 подают в резервуар дл  водных организмов , после чего перекрьтают трубопровод вентилем 30 дл  отключени  дополнительного циркул ционного вод ного контура от основного и отклю . чают из работы насос 26 и продолжс1ют эксплуатацию установки в заданном режиме работы.

Таким образом, предлагаема  установка обеспечивает содержание водных организмов в режиме проточной или сто чей воды, идентичньм услови рек или озер и прудов при смоделированном температурном и кислородном

режимах этих природных условий и позвол ет изучать действи  ионов металлов в услови х, близких к природным .

изобретени 

Формула

Claims (1)

1. Авторское свидетельство СССР по за вке № 2472104/28-13, кл. А 01 К 61/00, 1977. Изобретение не зарегистрировано в Госреестре.

l l;in||M :l,J

iiil iiiiiii

ih Efl i|nJ|ilii1iii;Hi

vlUiiiilli 11 i:tfU1;

i fil UiiiM ,i I M

4liiiHi ili iriil, 1

iliiP

« «

Л ft № Г

,5 ,7

Ф1Л.$ т