SK6569Y1 - Process for blue-greens disposal in standing waters and a device for performing thereof - Google Patents

Abstract

The device for blue-greens disposal in standing waters has got float construction on which under water there are fastened two kinds of electrodes (1 and 6) interconnected each to other and powered by direct current through an alternator (10). The device comprises of a bearing float (5) having the shape of hollow body, wherein is a transverse led rib (4) with a fastened hanging electrode (1) connected to electric current sources (8) and (10); on the rib (4) there is fastened a device (9) for utilization of wind energy, connected to an electric current source (10) - alternator, where the device (9) drives a water pump (2) placed in an exit tube (3) and it is connected directly to the axis of the device (9) for utilization of wind energy. On the bearing float (5), there is fastened an upper float (7) with an anchored screen electrode (6) and with placed photovoltaic cells (8) interconnected with the electrodes (1) and (6). The exit tube (3) is connected to the water pump (2), where the outlet of the exit tube (3) is directly above the hanging electrode (1). The upper float (7) copies the shape of the bearing float (5), and is made of dielectric light floating material. Method for blue-greens disposal in standing waters is based on quadrolysis disposal of blue-greens by electro-flotation method by means of the above mentioned device.

Description

Technické riešenie sa týka spôsobu zneškodňovania sinie v stojatých vodách jazier a priehrad quatrolytickou metódou a zariadenia určeného na ich zneškodňovanie.

Doterajší stav techniky

Premnoženie sinie a rias v stojatých vodách, nazývaný eutrofizácia vôd je celosvetový problém, predovšetkým preto, že vegetačné výlučky sinie sú toxické.

V súčasnosti sa na zneškodňovanie sinie v stojatých vodách jazier a priehrad používajú biologickomechanické zariadenia plavákovej konštrukcie, zostrojené na princípoch biologického znižovania obsahu fosforu a dusíka vo vode pestovaním špeciálnych vodných rastlín. Nevýhodou týchto zariadení je malá účinnosť, starostlivosť o rast rastlín a obmedzenia vegetačným obdobím rastlín - E 10822, W02009030977 (A2). Známe sú tiež zariadenia na zneškodňovanie sinie mechanickým spôsobom, na princípe bagrovania dna nádrží z brehov, prípadne lodnými bagrami. Táto technológia je nákladná a má len krátku účinnosť, pretože rozmnožovanie sinie je závislé od obsahu fosforu a dusíka vo vode, čo tieto zariadenia neodstraňujú FR20000000046, FR2791947 (A3).

Tiež sa používajú technológie na chemickom alebo biologickom princípe, pomocou zariadení na princípe dávkovačov - W09938810 (Al). Zneškodňovanie sinie chemizáciou vody však ničí biologický život vo vode v celom rozsahu, ovplyvňuje teda aj makroživot. Najčastejším spôsobom obmedzovania rastu sinie vo vodných nádržiach je aplikácia toxických látok pre sinice a riasy - používanie algicídnych alebo algistatických látok. Aj keď výhodou tohto spôsobu je relatívne jednoduchá aplikácia, časová nenáročnosť, nedá sa však dopredu určiť, či takýto zásah bude efektívny, vhodný pre životné prostredie a ekonomicky výhodný.

Požieranie sinie prirodzenými predátormi je zriedkavé a je obmedzené napríklad na využitie vírusov cyanofágov, tiež baktérií ako napríklad aktinomycéty, flexibacterium, ktoré narušia bunkovú stenu sinice, zabránia fotosyntéze, sekundárne účinky ktorých sú však nepreskúmané. Použitie rias, húb a prvokov tiež naruší celkovú biodiverzitu vôd a nie je efektívne - DE19731309 (Al).

Známa je aj kavitačná metóda zneškodňovania sinie z dna nádrží.

Podstata technického riešenia

Uvedené nedostatky odstraňuje technické riešenie, ktorého podstatou je kombinácia spôsobu zneškodňovania sinie v stojatých vodách a zariadenia na jeho uskutočnenie. Zariadenie tvorí plaváková konštrukcia, ktorá slúži na udržanie dvoch druhov elektród pod hladinou vody. Elektródy sú umiestnené vo vode nad sebou a sú bipoláme. Vrchná elektróda je sústavou anód a katód a spodná elektróda takisto. Spodná elektróda znásobuje účinok elektrolýzy, čím vzniká quatrolýza - podobne ako mriežka pri elektrónke ovplyvňuje prúd elektrónov. Medzi elektródami dochádza ku quatrolýze v širokom okruhu okolo plaváka v zreteľných silokruhoch, čím sa znásobuje účinok elektrovoltaického flotačného efektu na zneškodňovanie sinie. Silokruhy prenesením elektrického náboja do vody vytvoria pre sinice zhubné prostredie.

V spodnej časti telesa zariadenia sa nachádzajú kaskádové stupne, ktoré slúžia na zachytávanie nečistôt, ktoré sa prúdením vody v zariadení pomaly usadzujú. Usadený sediment potom slúži ako potrava pre živočíchy a sčasti sa rozkladá na dne.

Zariadenie na zneškodňovanie sinie pozostáva zároveň zo zariadení na výrobu elektrického prúdu, rotačného zdroja aj fotovoltaických článkov na napájanie elektród jednosmerným elektrickým prúdom cez alternátor. Jeho súčasťou je tiež zariadenie na využitie veternej energie, ktoré môže byť napr. vo forme veternej vrtule, motora, lopatkového kolesa alebo vzduchovej turbíny a ktoré poháňa rotačný zdroj jednosmerného elektrického prúdu a tiež skrutkové čerpadlo, ktoré urýchľuje pohyb vody vo vnútornom priestore kruhového plaváka a poháňa rotačný zdroj jednosmerného elektrického prúdu.

Pri quatrolytickom spôsobe zneškodňovania sinie ide o elektrovoltaickú elektroflotačnú metódu s násobným účinkom, t. j. čistenie vôd na základe urýchlenia prirodzených samočistiacich vplyvov rozdielnych elektrických potenciálov vo vode a flotácie, teda na vynášaní sinie bublinkami kyslíka a vodíka, ktoré vznikajú elektrolýzou vody. Dochádza k rozkladu molekúl vody, na katóde sa vylučuje vodík, na anóde kyslík. Quatrolýzou vody vzniknuté bublinky kyslíka a vodíka unášajú zneškodnené sinice tiež na princípe elektroflotácie na povrch vodnej plochy, kde sa im zmení prirodzené prostredie a sinice neprežívajú. Vody znečistené sinicami, riasami a baktériami navyše pri quatrolýze v širokom dosahu zamedzujú medzimembránovú výmenu živín jednobunkovým organizmom a zväčšujú tiež plynový obsah sinice, čo ich vynáša na povrch. Minerálne soli, rozpustené v prírodnej jazernej vode, sa pri quatrolýze rozkladajú na kladne nabité kovové ióny - katióny vápnika, horčíka, draslíka, sodíka, ťažkých a iných kovov a na kyselinové zbytky s negatív

SK 6569 Υ1 nym nábojom chlóru, síry, fosforu, čiastočne dusíka, atď. - anióny. Voda v okolí zariadenia, vyrobená na princípe procesu quatrolýzy, získava nové vlastnosti, predovšetkým ak sa použije špeciálne vybavenie dvoch druhov elektród - závesná a mriežková elektróda. Obidve vyrobené vody, teda zásaditá a kyslá, takto získajú úplne odlišné vlastnosti, ktoré si vedia udržať určitú dobu a sú pre život sinie nevhodné.

Katióny a anióny vzniknuté disociáciou molekúl rozpustnej látky, dusičnanov a fosforečnanov sú pre život sinie nevyhovujúce. Oba druhy iónov podliehajú v elektrickom poli medzi elektródami rovnakým silám, pohybujú sa a prenášajú elektrický náboj aj na sinice, čím ich paralyzujú. Pri transporte elektrického prúdu elektrolytom sa zúčastňujú všetky ióny jazernej vody ako elektrolytu, preto prenesú časť elektrického prúdu v širokom okruhu a metóda je preto účinná v priestore aj mimo elektród.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na obrázku 1 je znázornené v priečnom reze zariadenie na zneškodňovanie sinie. Na obrázku 2 je znázornené v náryse zariadenie na zneškodňovanie sinie.

Príklady uskutočnenia

Zariadenie na zneškodňovanie sinie v stojatých vodách pozostáva z nosného plaváka 5, tvaru dutého uzavretého valca, v ktorom je priečne vedené rebro 4. Na ňom je upevnené zariadenie 9 na využitie veternej energie, ktoré poháňa vodné čerpadlo 2, uložené vo výtlačnej rúrke 3 a zdroj elektrického prúdu - alternátor 10. Vrchná nosná časť zariadenia - vrchný plavák 7 kopíruje tvar nosného plaváka 5, je z dielektrického, ľahkého, plávajúceho materiálu a slúži na ukotvenie mriežkovej elektródy 6, ako sústavy elektród radiálne rozmiestnených. Na vrchnom plaváku 7 sú uložené fotovoltaické články 8, prepojené s bipolámymi elektródami 1 a 6. Alternátor 10 tiež napája bipoláme elektródy 1 a 6 jednosmerným elektrickým prúdom. Na rebre 4 zariadenia je zavesená závesná elektróda 1, s prepojením na fotovoltaické články 8 a alternátor 10 . Teleso nosného plaváka 5 zariadenia na zneškodňovanie sinie je plavákové zariadenie, pri ktorom sa v spodnej časti nachádzajú kaskádové stupne slúžiace na zachytávanie nečistôt, ktoré sa prúdením vody v zariadení pomaly zhromažďujú do vnútorného obopnutého priestoru nosného plaváka 5 a neskôr usadzujú. Usadený sediment potom slúži ako potrava pre živočíchy a sčasti sa rozkladá na dne. Teleso je vyrobené z plastu, aby bolo čo najľahšie, najpevnejšie a zároveň, aby plávalo vo vode. Elektródy tvoriace závesnú elektródu 1 sú prepojené medzi sebou a sú napájané cez alternátor 10 veternou energiou. V okolí nosného plaváka 5, ktorý slúži na udržanie dvoch druhov bipolámych elektród 1 a 6 pod hladinou vody, vzájomným natáčaním elektród 1 a 6 v horizontálnej polohe dochádza ku quatrolýze vody v širokom okruhu okolo nosného plaváka 5 v zreteľných silokruhoch, pričom quatrolýzou vody vzniknuté bublinky kyslíka a vodíka unášajú zneškodnené sinice na princípe elektroflotácie na povrch vodnej plochy, kde sa im zmení prirodzené prostredie a sinice neprežívajú. Zneškodnenie sinie spôsobujú katióny a anióny vzniknuté disociáciou molekúl dusičnanov a fosforečnanov, pričom oba druhy iónov sú pre život sinie nevhodné. Pri transporte elektrického prúdu elektrolytom sa zúčastňujú všetky ióny rozpustných látok vo vode, ktoré podliehajú v elektrickom poli medzi bipolámymi elektródami 1 a 6 rovnakým silám, pohybujú sa a prenášajú elektrický náboj aj na sinice, čím ich paralyzujú.

Na cirkuláciu obehu vody cez mriežkovú elektródu 6 sa použije skrutkové vodné čerpadlo 2 s otvormi vo výtlačnej rúrke 3. Vodné čerpadlo 2 je pripojené priamo na osi zariadenia 9 na využitie veternej energie. Výtlačná rúrka 3 je napojená na vodné čerpadlo 2 s otvormi a slúži na usmernenie pohybu vody, potrebného na cirkuláciu vody. Vývod výtlačnej rúrky 3 je priamo nad závesnou elektródou L Tlak a pohyb vody vychádzajúci z výtlačnej rúrky 3 spôsobuje, že vychádzajúca voda prúdi okolo závesnej elektródy 1 a vylepší jej pohyb v okolí bipolámych elektród 1 a 6. Spodná časť nosného plaváka 5 je nosnou časťou a môže mať priemer D = 2 až 15 m. Je to vlastne dutý kotúč z plastov, plechu, dreva, so šírkou napríklad 600 až 700 mm, výške 500 mm. Mriežkovú elektródu 6 tvoria platničky z plechu, ktoré sú uložené v spodnej časti nosného plaváka 5. Sú upevnené vo vrchnom plaváku 7, rovnomerne uložené po celom obvode, prepojené na fotovoltaické články 8 a alternátor 10 a slúžia teda ako elektródy. Uložené sú tak, aby zachytávali aj veľmi hrubé nečistoty, ktoré by mohli poškodiť vnútro zariadenia na zneškodňovanie sinie. Vrchný plavák 7 slúži na upevnenie a prepojenie modulov fotovoltaických článkov 8. Elektrická energia sa čerpá z fotovoltaických článkov 8, pospájaných tak, aby sa medzi bipolámymi elektródami 1 a 6 vytvorilo bezpečné napätie, do 24 V.

SK 6569 Υ1

Priemyselná využiteľnosť

Spôsob a zariadenie na zneškodňovanie sinie v stojatých vodách sa dá výhodne použiť pri zneškodňovaní sinie v stojatých vodách, ktoré sú určené na zásobovanie pitnou vodou, prípadne na kúpanie, chov rýb a tam, kde je potrebné zabezpečiť kvalitu mikroživota vo vode a znížiť stupeň eutrofizácie vody.

Claims (3)

1. Zariadenie na zneškodňovanie sinie v stojatých vodách, vyznačujúce sa tým, že je plavákovej konštrukcie, na ktorej sú pod hladinou vody upevnené dva druhy bipolámych elektród (1 a 6), prepojené medzi sebou a napájané jednosmerným elektrickým prúdom cez alternátor (10), pričom zariadenie pozostáva z nosného plaváka (5) tvaru dutého telesa, v ktorom je priečne vedené rebro (4) s upevnenou závesnou elektródou (1) prepojenou na fotovoltaické články (8) a alternátor (10), na rebre (4) je upevnené zariadenie (9) na využitie veternej energie, napojené na alternátor (10), poháňajúce vodné čerpadlo (2), ktoré je uložené vo výtlačnej rúrke (3) a je pripojené priamo na osi zariadenia (9) na využitie veternej energie, na nosnom plaváku (5) je upevnený vrchný plavák (7) s ukotvenou mriežkovou elektródou (6) a s uloženými fotovoltaickými článkami (8) prepojenými s bipolámymi elektródami (1) a (6) a výtlačná rúrka (3) je napojená na vodné čerpadlo (2), pričom vývod výtlačnej rúrky (3) je priamo nad závesnou elektródou (1).

2. Zariadenie na zneškodňovanie sinie v stojatých vodách podľa nároku 1,vyznačujúce sa tým, že vrchný plavák (7) kopíruje tvar nosného plaváka (5) a je z dielektrického, ľahkého, plávajúceho materiálu.

3. Spôsob zneškodňovania sinie v stojatých vodách vyznačujúce sa tým, že na nosnom plaváku (5), vo väčšej hĺbke pod hladinou vody, sa nezávisle zapoja bipoláme elektródy (1 a 6) pod sebou na napätie maximálne do 24 V a bipoláme elektródy (1 a 6) sa vzájomne natáčajú v horizontálnej polohe striedavo doľava a doprava.