УСТРОЙСТВО ЗАМКНУТОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ВЫРАЩИВАНИЯ ГИДРОБИОНТОВ

Предлагаемое устройство может использоваться для промышленного выращивания гидробионтов.
Известно изобретение [Способ очистки и подготовки воды в установках замкнутого водоснабжения для выращивания аквакультуры. Патент на изобретение RU №2696434, опубликован 01.08.2019 г.], которое состоит из: бассейна, фильтра с лам елями сепарации, фильтра с биозагрузкой, насоса, устройства озонирования, устройства обогащения воды кислородом, устройства контроля конечного количества озона.
Изобретение включает стадию отбора загрязненной воды из бассейна или бассейнов с аквакультурой с любого горизонтального уровня бассейна или бассейнов, стадию первичной механической очистки отобранной воды, осуществляемую на фильтре с ламелями сепарации, стадию биологической очистки воды, осуществляемую на фильтре с биозагрузкой в псевдокипящем слое при однонаправленном движении снизу вверх очищаемой воды и воздуха, стадию вторичной тонкой механической очистки, осуществляемую на фильтре с ламелями сепарации, стадию дезинфекции воды путем озонирования с одновременным обогащением воды кислородом при использовании газовой озоно-кислородной смеси под давлением 1,05-1,40 бар с последующим выдерживанием обработанной воды при атмосферном давлении и контролем конечного количества озона. На каждой стадии очистки предусмотрен процесс удаления отделенных механических загрязнений. Циркуляцию воды осуществляют с помощью насоса. Оборудование очистки последовательно соединяют между собой в соответствии с последовательностью указанных стадий и размещают на технологической линии до насоса. Устройства озонирования, обогащения воды кислородом и контроля конечного количества озона размещают на напорной линии насоса. Одновременно оборудование устанавливают так, что верхний уровень воды в механических фильтрах и верхний уровень псевдокипящего слоя биофильтра осуществлены на уровне зеркала бассейна или бассейнов с аквакультурой с точностью расположения по вертикали до -0,20 м и уровень всасывания насоса на уровне зеркала бассейна или бассейнов с аквакультурой с точностью расположения по вертикали до -0,50 м.
Данное изобретение не имеет стадии ультрафиолетовой дезинфекции, а для обеспечения циркуляции воды применяется насос с напорным трубопроводом, что подразумевает турбулентное течение воды при высоком давлении, что является энергозатратным. Также, стадия озонирования с одновременным обогащением воды кислородом подразумевает, что нерастворенные озон и кислород будут попадать в атмосферу, что приводит к неоправданному увеличению расхода газов и повышенной опасности отравления озоном.
Известно устройство с замкнутым циклом водоснабжения для выращивания товарных пород рыб [Устройство с замкнутым циклом водоснабжения для выращивания товарных пород рыб. Патент на изобретение RU №2637522, опубликован 05.12.2017 г.], включающее взаимодействующие между собой посредством водопроводов и информационно-коммутационных каналов блоки выращивания гидробионтов, стабилизационный водяной танк, блок механической фильтрации, блок биологического обогащения воды, денитрификационный биофильтр, нитрификационный биофильтр, канал аэрации, блок ультрафиолетового облучения, бойлер, блок стабилизации рН воды, насос, первый воздушный компрессор, рыбные танки, резервный танк для воды, второй воздушный компрессор, блок подачи свежей воды, блок отвода отработанной воды и осадочных фракций, первый, второй и третий затворы, блок уровневой автоматики, блок слежения и управления параметрами воды, насос откачки осадочных фракций из блока биологического обогащения воды, смеситель, насос блока биологического обогащения воды и насос резервного танка воды.
Данное устройство обеспечивает циркуляцию воды посредством насоса и трубопроводов для турбулентного течения воды при высоком давлении, что является энергозатратным. Также, в устройстве отсутствует стадия оксигенации.
Наиболее близким из известных аналогов, является система замкнутого водоснабжения для промышленного выращивания гидробионтов [Патент на изобретение RU 2728469 зарегистрирован 29.07.2020].
Замкнутая система водоснабжения для промышленного выращивания гидробионтов состоит из полого корпуса, разделенного на два яруса: бассейн и биологический фильтр. С одного конца корпуса расположен механический фильтр. Зона механического фильтра отделена от бассейна перфорированной перегородкой. Под механическим фильтром расположены распылители воздуха. Предусмотрены каналы. На уровне биологического фильтра, с противоположной стороны от механического фильтра, расположены ультрафиолетовые лампы. Ультрафиолетовые лампы отделены от биологического фильтра перфорированной перегородкой. Слева от ультрафиолетовых ламп расположен распылитель кислорода. Над распылителем кислорода располагается канал, отделенный от бассейна и ультрафиолетовых ламп перегородкой. Над перегородкой расположена изолированная камера. На ограждающей конструкции изолированной камеры расположен патрубок и штуцер подключения подачи кислорода. Со стороны канала бассейн отделен перфорированной перегородкой.
Система работает следующим образом. Бассейн заполняется водой. Далее, включается подача кислорода в распылитель. Кислород разбивается на микропузырьки и попадает в воду внутри канала. Тем самым, повышается площадь соприкосновения газ-вода и начинается активное растворение кислорода. Кислород для подачи в распылитель забирается из колпака через патрубок. Растворенный кислород замещается кислородом, подаваемым через штуцер подключения подачи кислорода. Далее, вода попадает в механический фильтр и очищается от механических загрязнений. Далее, вода попадает в биологический фильтр. После прохождения биологического фильтра, вода протекает через ультрафиолетовые лампы. Происходит обеззараживание воды ультрафиолетовым излучением. Далее, вода подсасывается через зазор под перегородкой и попадает в канал, где обогащается кислородом.
Данное устройство имеет ограниченную длину распылителя кислорода и канала, расположенного над ним, что приводит к малой площади контакта пузырьков кислорода с водой, а, следовательно, малому насыщению воды кислородом и малой интенсивности водообмена.
Технический результат, достигаемый предлагаемым устройством, состоит в увеличении равномерности насыщения воды кислородом.
Технический результат достигается тем, что устройство замкнутого водоснабжения для промышленного выращивания гидробионтов включает полый корпус, внутри которого размещены механический фильтр, распылители кислорода, биологический фильтр, система ультрафиолетовых ламп, кислородный кожух, аэраторы, изолированная от атмосферы камера. Внутри полого корпуса размещены отсекающая обечайка, а также устройства распыления располагаются по окружности, между отсекающей обечайкой и внешней стенкой корпуса.
Технические решения пояснены на фигурах: фиг. 1, фиг. 2.
Устройство и процесс работы описаны далее.
Устройство замкнутого водоснабжения для промышленного выращивания гидробионтов, включающая полый корпус 1, внутри которого размещены изолированная от атмосферы камера 2, включающая в себя канал воздушно-водяной смеси 3, распылители кислорода 4, расположенные по окружности между отсекающей обечайкой 5 и внешней стенкой корпуса, кислородный кожух 6. На кислородном кожухе 6 расположен штуцер подвода кислорода 7 и штуцер подключения вакуумной линии компрессора 8. Отделенная от атмосферы камера 2 разделена от корпуса 1, перфорированной перегородкой 9. На дне корпуса 1 имеется отверстие для выхода воды 10, через которое вода попадает в канал для отвода воды 11. Механический фильтр 12 расположен в корпусе водоподготовки 13. Биологический фильтр 14 имеет аэраторы 15. Биологический фильтр 14 соединен с камерой 16, содержащей систему ультрафиолетовых ламп 18 перфорированной перегородкой 17. Камера 16 имеет выход в круговой канал 19 через перфорированную перегородку 20.
Устройство замкнутого водоснабжения для промышленного выращивания рыбы работает следующим образом. Устройство заполняется водой до верхней кромки уровня 21. В корпус 1 помещаются гидробионты. Далее, включается подача кислорода в распылители 4. Кислород для подачи в распылители 4 забирается из полости 22 под кислородным колпаком через штуцер подвода кислорода 7. Через штуцер подключения вакуумной линии компрессора 8 лишний кислород выпускается из изолированной от атмосферы камеры 2. Кислород, проходя через распылители, разбивается на микропузырьки и попадает в воду внутри канала воздушно-водяной смеси 3. Тем самым, обеспечивается высокая площадь соприкосновения газ-вода и начинается активное растворение кислорода в процессе подъема микропузырьков к кислородной полости внутри изолированной от атмосферы камеры 2. В процессе подъема микропузырьков внутри канала воздушно-водяной смеси 3 образуется газо-водяная смесь, плотность которой ниже плотности воды в устройстве. Из-за этого столб газо-водяной смеси поднимается выше верхней кромки уровня 20 и происходит перелив воды в корпус 1 через перфорированную перегородку 9. В процессе протекания, гидробионты поглощают кислород и выделяют в воду продукты жизнедеятельности и углекислый газ. Далее, вода, попадает в канал для отвода воды 11 через отверстие для выхода воды 10. Через канал для отвода воды 11 вода попадает в корпус водоподготовки 13. В корпусе водоподготовки 13 вода очищается от механических примесей в механическом фильтре 12. Далее вода протекает по биологическому фильтру 14, где происходит разложение аммиака и его ионов. Процесс биологической обработки обеспечивается системой аэраторов 15. После прохождения биологического фильтра 14, вода протекает по камере 16 через систему ультрафиолетовых ламп 17. Происходит обеззараживание воды ультрафиолетовым излучением. Далее, вода подсасывается через зазор под перфорированной перегородкой 19 и попадает в круговой канал 18, где обогащается кислородом. Далее процесс повторяется.
Благодаря тому, что распылители кислорода расположены по окружности, повышается площадь соприкосновения газ-вода и возникает равномерное, по всей длине кругового канала, растворение кислорода в воде. Это обеспечивает высокий уровень равномерного насыщения воды кислородом.