Емкость с трехтрубчатым гидростатическим сифоном (ТТГС) для выращивания растений на инертном субстрате методом нитрификации

Область техники: полезная модель представляет собой емкость с трехтрубчатым гидростатическим сифоном (ТТГС), относится к области органического сельского хозяйства, к методу выращивания на аквапонике, и предназначена для выращивания овощей, зелени и трав в емкостях, заполненных инертным субстратом на базе аквакультуры методом нитрификации.
Уровень техники: в настоящее время известны способы выращивания в емкостях овощей, зелени и трав. Один способ называется аквапоникой, а другой гидропоникой. Гидропоника работает за счет подготовки и подачи агрохимикатов в субстрат. В гидропонике, как в аналоге беспочвенного выращивания, растения выращиваются в ёмкостях с субстратом (Ульям Тексье, Гидропоника для всех 2013 ISBN 978-2-84594-089-5). Однако в таком субстрате нет процесса нитрификации, так как выращивание стерильно, поэтому нет необходимости в ТТГС, так как химический раствор готовится отдельно, а потом капельно подается в субстрат. Наряду с неоспоримым удобством компьютерной подачи химических растворов в субстрат, качество выращиваемой продукции по шкале БРИКС в аналоге ниже возможной. Из-за этого присутствует ряд ограничений по количественному, одновременному выращиванию разных культур в одной системе, так как подбор химических элементов происходит дозировано под определённую культуру.
Ближайший аналог создаваемой полезной модели на аквапонике построен на основе существующего изобретения (Патент RU 2738382 C2) - способ совместного выращивания объектов аквабиокультуры и растений. Данное изобретение предусматривает выращивание объектов аквабиокультуры: рыбы, беспозвоночных и растительных культур на аквапонике, где подача воды осуществляется по кругу. В таком методе сначала происходит подача воды в бассейн с осетровыми рыбами, затем в бассейн с сомовыми рыбами, далее воду перемещают в отстойник для осаждения органических отходов, затем вода поступает в аквапонную установку для выращивания растений, потом в емкости для культивирования ракообразных, затем в емкость для выращивания моллюсков, далее на очистку последовательно в механический фильтр и биологический фильтр и снова в бассейны для рыб. Однако в этом изобретении рассматривается иной метод выращивания растений. Растения выращиваются на плавающей в водоеме грядке, заполненной пористым, гранулированным, химически нейтральным искусственным субстратом. Грядку устанавливают над зеркалом водоема так, чтобы вода по капиллярам гранул субстрата самостоятельно поднималась до поверхности грядки, не заполняя полости между гранулами субстрата, путем регулирования положения грядки подъемной силой смонтированных под ней поплавков. Недостатком данного метода является отсутствие полноценного процесса нитрификации, отсутствие достаточной поверхности у субстрата для зарождения бактерий. Также рассматривается сложный механизм подачи воды для растений. Механизм сброса воды наподобие ТТГС из емкости с субстратом для выращивания растений не рассматривается вовсе, для лучшего поступления воздуха в слои субстрата. Из анализа технического решения также выявлено, что технической проблемой рассматриваемого аналога является большая разновидность гидробионтов в одной системе. Наличие множества гидробионтов ведет к регулированию разной температуры и нужного pH воды, которое в свою очередь приведет к блокировке доступности макро- и микроэлементов для растений. Заявляемая полезная модель рассматривает другой, быстрый метод подачи воды в емкость, где расположены растения.
В основу создаваемой полезной модели положена задача создания емкости для выращивания овощей, зелени и трав, биофильтра способного очищать используемую воду от аквакультуры, развивать процесс нитрификации, регулировать приток кислорода к корням растений с помощью ТТГС. Именно благодаря ТТГС емкость выполняет биологическую функцию в частности и для всей системы аквапоники в целом, очищая воду от тяжёлых частиц.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является возможность одновременного выращивания разных культур в одной емкости с ТТГС с улучшенными органолептическими характеристиками исключительно за счет природного характера, связанного с нитрификацией в субстрате. ТТГС на практике пропускает через субстрат воду, после наполнения, сбрасывает воду из емкости, согласно закону сообщающихся сосудов, тем самым наполняет субстрат кислородом. Этот метод направлен на создание оптимального процесса нитрификации и формирования бактерий на поверхности субстрата Nitrosomonas spp. – (pH 7.2 – 7.8),  Nitrobacter spp. – (pH 7.2 – 8.2).
Технический результат достигается тем, что субстрат выступает в качестве биофильтра, способного формировать колонии бактерий. Размеры емкости позволяет содержать все бактерии внутри системы. ТТГС обеспечивает жизнеспособность симбиоза бактерий и растений.
2
Сущность заявляемой полезной модели относится к устройству. Суть устройства заключатся в том, что емкость с ТТГС позволяет выращивать растения лучшего качества и получать больше продукции с 1 м. Емкость с трехтрубчатым гидростатическим сифоном (ТТГС) для выращивания растений на инертном субстрате методом нитрификации содержит емкость с отверстием в диаметре от 20 до 50 мм для установки ТТГС и вывода воды из емкости, ТТГС, входное и выходное отверстие для притока воды. Сифон содержит три трубы разного диаметра, расположенные одна внутри другой, трубы соединены вместе и установлены внутри емкости и имеют технологические отверстия для попадания воды внутрь.
Технический результат полезной модели заключается в возможности выращивать любые овощи, зелень и травы без коррекции по химическому составу питательных веществ. Такой подход актуален с экономической точки зрения в случае рыночных предпочтений. Признаками полезной модели являются емкость, ТТГС, субстрат, процесс нитрификации, входное и выходное отверстия для притока воды.
В состав полезной модели входят три трубы разного диаметра, расположенные одна внутри другой. Три трубы соединяются вместе и устанавливаются внутри емкости. Габариты емкости указаны на фиг. 1. Конструктивные элементы сделаны из дерева, панели OSB-3 или фанеры 0-20 мм; 1 - высота емкости от 0 до 300 мм; 2 - длина емкости от 0 до 4800 мм; 3 – ширина емкости от 0 до 1200 мм; 4 - гидроизолирующий слой емкости пленки ПВД от 200 мкм до 600 мкм. Гидроизолирующим слоем может быть эпоксидная смола - олигомеры, содержащие эпоксидные группы и способные под действием отвердителей образовывать сшитые полимеры. Эпоксидной смолой обрабатывается стекловидная, армированная и синтетическая ткань для придания жесткости конструкции.  5 – отверстие для установки ТТГС и вывода воды из емкости. ТТГС является неотъемлемой частью емкости, представляет собой трехслойное расположение труб внутри каждой трубы. Материал труб: полипропилен, поливинилхлорид.
На фиг. 2 указана полезная модель ТТГС в разрезе, вид сверху, состоящая из трех труб разного диаметра, поэтому ТТГС имеет три контура: 6 – внешний контур диаметром от 0 до160 мм, защищает ТТГС от давления субстрата; 7 – второй контур диаметром от 0 до160 мм создает гидростатический эффект; 8 – третий контур диаметром от 0 до160 мм. Третий контур имеет отвод для гидростатического усиления.
На фиг. 3 - внешний контур полезной модели с ТТГС. 9 – технологические отверстия для попадания воды внутрь от 0 до 50 мм; 10 – съемная крышка от 0 до 160 мм для ревизии; 11 – высота от 0 мм до 400 мм.
На фиг. 4 указан второй контур полезной модели с ТТГС. 12 - технологические отверстия для попадания воды внутрь от 0 до 50 мм; 13 – припаянная крышка от 0 до 100 мм; 14 - высота второго контура 0 – 350 мм.
На фиг. 5 указан третий контур полезной модели с ТТГС. 15 -  высота ТТГС 3-го контура от 0 до 200 мм; диаметр 3-го контура от 0 до 50 мм. Поверхность контура не имеет технологических отверстий. 19 - на конце контура есть муфта переходная диаметр от 0 до 60 мм; 16 - в нижнем основании контура стоит тройник диаметром контура от 0 до 50 мм; 20 - одна часть тройника связана с трубой большей длины; 17, 18 – уголок и продолжение трубы для усиления гидростатического эффекта путем увеличения давления; 21 – продолжение трубы для всасывания воздуха внутрь.
Функциональное назначение элементов ТТГС - отводить воду из емкости, обеспечивать доступ кислорода в емкость для субстрата, усиливать очистительную роль субстрата в качестве биофильтра, очищать воду для того, чтобы усилить процесс нитрификации в субстрате.
Функциональное назначение ёмкости - удерживать воду до момента срабатывания ТТГС, удерживать субстрат в пределах используемой емкости, выращивать растения.
Технический результат достижим после установки ТТГС в емкости. Для этого в емкости необходимо сделать отверстие в диаметре от 20 до 50 мм. Установить 3-й контур ТТГС в отверстие емкости для отвода воды. Сверху надо установить 2-й контур ТТГС для создания эффекта усиления сифона. Потом надо установить 1-й контур ТТГС, выполняющий защитную функцию. После установки 1-го контура ТТГС можно засыпать субстрат в емкость.
Технический результат ёмкости достигается только вместе с работой ТТГС, установленной внутри емкости. Вода подается в емкость с противоположной стороны с необходимой скоростью.
После того как вода стала поступать в емкость, субстрат наполняется влагой, а вода подступает к корням растения. Размеры емкости обусловлены техническими характеристиками ТТГС. Если размер емкости больше указанного диапазона, ТТГС не оказывает должного эффекта на развитие нитрифицирующего эффекта.
После того как вода дошла до края емкости, благодаря ТТГС происходит гидростатический эффект согласно закону сообщающихся сосудов. Отвод 3-го контура усиливает давление. Вода покидает емкость, обеспечивая приток кислорода в корневую зону растений, а также субстрата. Таким образом, поставленная задача по выращиванию растений в емкости путем нитрификации становится выполнимой. Технический результат становится достижимым благодаря техническим параметрам ТТГС, который обусловлен размерами емкости.
Полезная модель позволяет выращивать растения на субстрате, существенно экономить электричество, благодаря ТТГС, выполнять роль биофильтра для очистки воды и усиления эффекта нитрификации в субстрате.
Полезная модель лишена недостатков рассматриваемого аналога под номером (Патент RU 2738382 C2).