способ аэрации водоема и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ аэрации водоемов, включающий смешивание атмосферного

воздуха с водой, отличающийся тем, что в воду нагнетают атмосферный воздух за счет скоростного напора атмосферного ветра с организацией струйного перемешивания воды и воздуха в смесительной трубе, размещенной в водоеме, и выдают водовоздушную смесь на дневную поверхность посредством ветряного струйного насоса.

2. Устройство для аэрации водоемов, содержащее нагнетатель воздуха и смеситель воздуха с водой, отличающееся тем, что нагнетатель воздуха выполнен в форме конфузоров, принимающих атмосферный ветер, расположенных венцом на поплавке и направляющих поток воздуха через воздушную трубу в смесительную трубу, размещенную в водоеме, ориентированную вверх, с возможностью притока воды в нее в направлении, совпадающем с направлением движения воздуха в ней, и выдачи на дневную поверхность водовоздушной смеси ветряным струйным насосом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обеспечению охраны водной среды и может быть использовано при обогащении кислородом воздуха естественных и искусственных водоемов, в частности, застойных зон при очистке бытовых и производственных сточных вод в биологических прудах.

Известны аэраторы для сточных вод, в которых смешивание воды и воздуха производится с применением механических устройств с приводом от промышленных источников энергии (Б.М. Худенко. Аэраторы для очистки сточных вод. Стройиздат.1973 г. - 112 стр.). Недостаток известных механических аэраторов заключается в их большой энергоемкости и металлоемкости, так как используется энергия от промышленных источников и производятся ее многократные преобразования прежде чем совершается полезное действие.

Известен передвижной плавающий аэратор (SU 2082683, опубл. 27.06.1997 г.), в котором используется энергия ветра. Но для совершения полезного действия в этом аэраторе энергию ветра преобразовывают в механическую энергию дополнительных устройств. Это снижает кпд и делает аэраторы металлоемкими. Кроме того недостатками является необходимость ориентации этих аэраторов навстречу ветру.

Задачей изобретения является обеспечение работы аэратора без специальных действий по ориентации навстречу ветру и без преобразования энергии ветра в другие виды энергии.

Технический результат достигается тем, что в способе аэрации, включающем забор воды из водоема, формирование потока воды, забор воздуха из атмосферы, перемешивание воды м воздуха, сброс насыщенной воздухом воды в водоем, согласно изобретению, поток атмосферного ветра улавливают конфузорами и направляют в смеситель, где воздух смешивается с водой, поступающей из глубины водоема, а водовоздушную смесь выдают из смесителя и сбрасывают в водоем ветряным струйным насосом.

Пример аэрации водоема

Аэрацию воды производят следующим образом. В водоеме размещают и фиксируют якорем поплавок с установленными на нем венцом конфузорами и соответствующими им смесительными трубами с ветряными струйными насосами. Каждый конфузор соединен со своей смесительной трубой, опущенной в воду и имеющей внизу входное отверстие с клапаном, например шариковым, а на верхнем выходе ветряной струйный насос. С помощью конфузора принимают атмосферный ветер и направляют поток воздуха через воздушную трубу в смесительную трубу.

Сначала посредством ветряного струйного насоса и скоростного напора, сформированного конфузорами, освобождают от воды воздушные трубы. Это обеспечивается за счет того, что гидравлическое сопротивление воздушных труб принимают меньше, чем гидравлическое сопротивление входа воды из водоема в смесительную трубу через клапан. При этом суммарный перепад давления на столб воды в воздушной трубе, включающий скоростной напор воздушого потока в конфузоре и вакуум ветряного струйного насоса, превышает высоту столба воды в воздушной трубе. Заполнение смесительной трубы воздухом резко снижает гидростатическое давление воды сверху на шарик клапана в смесителе и поэтому гидростатическое давление водоема открывает клапан, приподнимая шарик вверх. В дальнейшем устанавливается устойчивый процесс поступления воды и воздуха в смеситель.

Подачу воды регулируют диаметром приемного отверстия в клапане смесителя, а подачу воздуха в смеситель соотношением диаметров воздушной трубы и трубы смесителя. Такой режим движения обеспечивает интенсивное струйное перемешивание воды и воздуха и надежный вынос смеси на дневную поверхность.

При появлении атмосферного ветра поток воздуха устремляется в один или два конфузора независимо от направления движения ветра. При этом клапан на входном отверстии смесительной трубы закрыт, а ветряной струйный насос перемещает в водоем. воду из воздушной трубы конфузора. Когда заканчивают процесс опорожнения воздушной трубы и верхней части смесительной трубы от воды, гидростатическое давление водоема поднимает шарик над приемным отверстием клапана и этим открывает клапан. При этом вода из глубинных слоев водоема устремляется в смеситель. С помощью воздушной струи, истекающей в смесительную трубу, обеспечивают струйное перемешивание воды и воздуха, насыщая воду кислородом. Ветряным струйным насосом выдают водовоздушную смесь из смесительной трубы в атмосферу, а затем она стекает в водоем.

Таким образом производят аэрацию воды за счет энергии атмосферного ветра без затрат энергии от промышленных источников.

Устройство для аэрации воды в водоеме

Известны механичкские аэраторы (Б.М. Худенко. Аэраторы для очистки сточных вод. Стройиздат, 1973 г. - 112 стр.). Недостаток известных механических аэраторов заключается в их большой энергоемкости и металлоемкости, так как используется энергия от промышленных источников и ее многократные преобразования в другие виды энергий прежде чем совершается полезное действие.

Известен передвижной плавающий аэратор (SU 2082683, опубл. 27.061997 г.)., в котором используется энергия атмосферного ветра. Но для совершения полезного действия ее преобразовывают в механическую энергию дополнительных устройств. Это делает аэратор металлоемким и энергоемким. К тому же аэратор необходимо постоянно ориентировать навстречу атмосферном ветру.

Задача изобретения обеспечить аэрацию только за счет энергии ветра и без трудовых затрат на ориентацию навстречу ветру, без преобразования энергии ветра в другие виды энергии.

Технический результат достигается тем, что нагнетатель воздуха выполнен в форме конфузоров, улавливающих атмосферный ветер и направляющих поток воздуха в смесительную трубу, размещенную в водоеме и ориентированную вверх с возможностью притока воды в нее из водоема в направлении, совпадающем с направлением движения воздуха в этой же трубе. Причем верхний торец этой смесительной трубы снабжен ветряным струйным насосом. Конфузоры для улавливания ветра устанавливаются венцом на поплавке. У каждого конфузора имеется своя труба для прохода воздуха в камеру смешения. Выход воздушной трубы размещен в трубе, выполняющей роль смесителя для струйного перемешивания воды и воздуха. В смесителе обеспечен свободный приток воды из глубины водоема. Выход из смесителя оснащен ветряным струйным насосом

Устройство для аэрации воды в водоеме изображено на прилагаемом к описанию чертеже.

Устройство смонтировано на заякоренном поплавке 1 и содержит конфузоры 2, установленные венцом по окружности на поплавке. Воздушная труба 3 конфузора 2 входит в трубу-смеситель 4. Выход воздушной трубы 3 размещен в трубе-смесителе 4 с возможностью поступления воды из глубины водоема в смеситель 4. Труба-смеситель 4 имеет крепеж на трубе 3. Труба 4 на нижнем конце имеет входное отверстие 6 с клапаном, например, шариковым 7. На верхнем конце трубы-смесителя 4 смонтирован ветряной струйный вакуумный насос 5, выполненный в виде конфузора с направляющей трубой, вмещающей выход из смесителя 4.

Устройство для аэрации воды в водоеме работает следующим образом. Поплавок 1 со смонтированными на нем конфузорами 2 выводят в акваторию водоема, заякоривают в нужном месте. На этом подготовка устройства для аэрации воды заканчивается.

Запуск и работа аэратора производится в автоматическом режиме. С какой бы стороны ни перемещался поток атмосферного воздуха он в обязательном порядке улавливается одним из конфузоров 2. В конфузорах 2 скорость движения воздуха усиливается. Одновременно ветряной струйный насос создает над выходом из смесителя вакуум. В воздушных трубах 3 формируется избыточное давление под действием скоростного напора атмосферного воздуха. Поэтому вода и воздух из воздушной трубы 3 выталкиваются в смеситель 4. В смесителе 4 из-за появления воздуха гидростатическое давление на шарик клапана становится меньше, чем гидростатическое давление на шарик клапана со стороны водоема. Поэтому клапан открывается и вода из водоема поступает в смеситель. Устанавливается устойчивый процесс смешения воды с воздухом и выдачи водовоздушной смеси на дневную поверхность ветряным насосом 5 в совокупности со скоростным напором, сформированным конфузорами..

Таким образом, происходит аэрация воды в водоеме без использования промышленных источников энергии за счет энергии окружающей среды, а именно, за счет нагнетания атмосферного воздуха конфузорами в смесительную трубу, струйного перемешивания его с водой и работе ветряного струйного насоса по выдаче водовоздушной смеси из смесителя в водоем.