УСТАНОВКА ДЛЯ СОДЕРЖАНИЯ ВОДНЫХ ОРГАНИЗМОВ Российский патент 1997 года по МПК A01K61/00 

Изобретение относится к области разведения рыб и других водных организмов, а именно к установкам для содержания водных организмов с замкнутой системой циркуляции воды.

Известна установка для выращивания рыбы по авт. св. СССР N 1333655, кл. C 02 F 3/32, опубликованному 30.08.87, содержащая соединение между собой с образованием замкнутого циркуляционного контура емкость с водой для выращивания рыб, насос, механический фильтр, систему очистки воды с биофильтрами, оксигенератор, а также систему регулирования. Биологическая и механическая очистка воды осуществляется взвешенным активным илом, частицы которого распределены по всему объему рыбоводной системы.

Данная установка не может обеспечить необходимую степень очистки воды для содержания некоторых видов водных организмов, например, таких, как форель или другие виды ценных пород рыб, вследствие того, что сам взвешенный активный ил является загрязнителем воды.

Известна установка для выращивания рыб по авт. св. СССР N 789082, кл. A 01 K 61/00, опубликованному 23.12.80, содержащая соединенные между собой с образованием замкнутого циркуляционного контура емкость с водой для выращивания рыб, насос, механический фильтр, систему очистки воды с биофильтрами, оксигенатор, а также систему водоподготовки и систему регулирования.

В данной установке система водоподготовки не обеспечивает коррекцию воды по составу солей, вследствие чего в ней нельзя использовать любую природную воду без предварительной подготовки. В системе регулирования не предусмотрена коррекция кислотности воды, что ухудшает условия содержания водных организмов.

В установке, описанной выше, для обеспечения эффективного насыщения воды кислородом требуется большая мощность устройств оксигенаторов, вследствие того, что лишь незначительная часть (10-18%) продуваемого через воду кислорода растворяется в воде и может быть усвоена водными организмами.

Кроме того, в данной установке при длительной работе биофильтра происходит его зарастание биомассой, что ухудшает количество воды и условия содержания водных организмов.

В целом, установка по авт. св. СССР N 789082 не обеспечивает стабильных условий жизнедеятельности водных организмов в течение всего периода их содержания.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является установка для содержания водных организмов по авт. св. СССР N 1405746, кл. A 01 K 61/00, опубликованному 30.06.88, содержащая соединенные между собой с образованием замкнутого циркуляционного контура емкость с водой для содержания водных организмов, насос, механический фильтр, систему очистки воды с биофильтрами и оксигенатор, а также систему водоподготовки, устройство для коррекции кислотности воды и систему регулирования. В данной установки коррекция кислотности воды осуществляется введением в нее при необходимости известного раствора. Но при этом происходит повышение жесткости воды, что ухудшает условия обитания водных организмов.

В этой установке также, как и в предыдущей в системе водоподготовки, отсутствует коррекция воды по жесткости, что делает невозможным использование природной воды любой жесткости. Для насыщенной воды кислородом также требуется большая мощность оксигенаторов вследствие растворения в воде лишь небольшой части (10-18%) продуваемого через воду кислорода или воздуха. Низкая эффективность насыщения воды кислородом не позволяет увеличивать содержание его в воде при увеличении массы выращиваемых водных организмов, что приводит к ухудшению условий жизнедеятельности водных организмов. При длительной работе биофильтра происходит его зарастание биомассой, вследствие чего ухудшается качество воды и условия содержания водных организмов. Кроме того, в данной установке отсутствует денитрификатор, удаляющий из воды азот нитратной формы, в результате чего этот продукт жизнедеятельности водных организмов ухудшает условия их содержания.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи по улучшению условий содержания водных организмов в установках промышленного типа за счет обеспечения возможности использования природной воды любой жесткости повышения эффективности насыщения воды кислородом, более безопасной коррекции кислотности воды, а также более качественной биологической очистки воды, за счет удаления азота нитратной формы.

Сущность изобретения заключается в том, что установка для содержания водных организмов, включающая соединенные между собой с образованием замкнутого циркуляционного контура емкости с водой для содержания водных организмов, насос, механический фильтр, систему очистки воды с биофильтрами и оксигенатор, а также систему водоподготовки, устройство для коррекции кислотности водной среды и систему регулирования, в отличие от прототипа дополнительно содержит замкнутый контур циркуляции жидкого фтороорганического соединения, состоящий из насоса, механического фильтра, дегазатора, оксигенатора и размещенных в емкости для содержания водных организмов открытых лотков для обеспечения газообмена между водой и фторорганическим соединением, система водоподготовки представляет собой сообщенный с основным циркуляционным контуром самостоятельный циркуляционный контур, содержащий накопитель воды, насос и электролизер, а устройство для коррекции кислотности воды содержит резервуары электролизных фракций воды, сообщенные с электролизером и основным циркуляционным контуром.

В частном случае заявляемая установка, описанная выше, в системе очистки воды с биофильтрами содержит денитрификатор.

Включение в установку для содержания водных организмов дополнительного замкнутого контура циркуляции жидкого фтороорганического соединения, состоящего из насоса, механического фильтра, дегазатора, оксигенатора и размещенных в емкости для содержания водных организмов открытых лотков для обеспечения газообмена между водой и фторорганическим соединением, позволяет повысить эффективность насыщения воды кислородом при увеличении биомассы растущих водных организмов. При этом из жидкого фторорганического соединения, насыщенного кислородом в оксигенаторе, переход кислорода в воду происходит без образования газообразной фазы, а следовательно, без потерь. Небольшая масса циркулирующего фторорганического соединения не требует больших мощностей для необходимо насыщения воды кислородом.

Включение в заявляемую установку системы водоподготовки, представляющей собой сообщенный с основным циркуляционным контуром самостоятельный циркуляционный контур, содержащий накопитель воды, насос и электролизер, позволяет использовать любую природную воду, поскольку в электролизере происходит коррекция воды по жесткости.

Включение в заявляемую установку устройства для коррекции кислотности воды, содержащего резервуара с электролизными фракциями воды, сообщенные с электролизером и основным циркуляционным контуром, обеспечивает безопасную коррекцию кислотности воды соответствующей электролизной фракцией без использования кислотных или щелочных растворов, небезопасных для жизнедеятельности водных организмов.

Таким образом, вся совокупность отличительных признаков изобретения приведет при их реализации к улучшению условий содержания водных организмов в установках промышленного типа.

Кроме того, включение в систему очистки воды с биофильтрами дополнительно денитрификатора способствует удалению из воды азота нитратной формы.

На чертеже изображена структурная схема установки: структурно-функциональная схема основного циркуляционного контура без емкости для содержания водных организмов; емкость для содержания водных организмов со схемой дополнительного замкнутого контура циркуляции жидкого фторорганического соединения; структурно-функциональная схема системы водоподготовки с устройством для коррекции кислотности воды.

Установка для содержания водных организмов, изображенная на чертеже, состоит из емкости 1 с водой для содержания водных организмов, дополнительного замкнутого контура 2 циркуляции жидкого фторорганического соединения, основного замкнутого контура 3 циркуляции воды, системы 4 водоподготовки с устройством для коррекции кислотности воды.

Емкость 1 с помощью подающего 5 и отводящего 6 трубопроводов и регулируемых вентилей соединена с основным контуром циркуляции воды. Основной циркуляционный контур содержит соединенные между собой блок механических фильтров 6, 7, насос 8, фильтр отстойник 9, блок биофильтров 10, анаэробный денитрификатор 11 и оксигенатор 12. Емкость 1 для содержания водных организмов, разделена перегородками 13 на секции 14 для обеспечения оптимальной циркуляции воды. Каждая секция 14 имеет коническое днище с патрубком 15 для удаления осадка.

В каждой секции 14 емкости 1, в нижней части установлены открытые лотки 16 для циркуляции по ним жидкого фторорганического соединения, насыщенного кислородом, и обеспечения газообмена между водой и фторорганическим соединением. Лотки 16 включены в самостоятельный замкнутый циркуляционный контур, состоящий из насоса 17 с расширительным бачком, механического фильтра 18, дегазатора 19, оксигенатора 20 и соединяющих их трубопроводов.

Установка содержит также систему предварительной водоподготовки включающую емкость 21 накопителя воды, блок электролизеров 22 и циркуляционный насос 23, соединенных в замкнутый циркуляционный контур с помощью трубопроводов 24 с регулируемыми вентилями 25. Накопитель 21 разделен на две части вертикальной стенкой и посредством трубопровода с регулируемым вентилем 26 соединен с блоком механических фильтров 7 основного циркуляционного контура. Блок электролизеров 22 через трубопроводы 27 с регулируемыми вентилями 28 соединен с устройством для коррекции кислотности водной среды, состоящим из резервуаров накопителей 29 электролизных фракций воды, которые посредством трубопроводов 30 с регулируемыми вентилями 31 соединены с основным циркуляционным контуром.

Для осуществления контроля за параметрами воды установка снабжена датчиками, контролирующими температуру воды в емкости 1 и накопителе 21а, концентрацию кислорода в воде емкости 1 и значение кислотности этой воды.

Установка комплектуется также системой сбора и накопления осадка.

Все устройства, включенные в установку, кроме описанных в нижеследующем тексте, имеют широкоизвестные для специалиста конструкции, в связи с чем конкретная форма их выполнения в данном описании не приводится.

Установка работает следующим образом.

Накопитель 21 системы предварительной водоподготовки заполняют водой из водопровода, которая посредством насоса 23 начинает циркулировать по замкнутому контуру через блок электролизеров 22. При этом происходит коррекция воды по жесткости и кислотности, что позволяет использовать воду любой жесткости. В дальнейшем водоподготовка может осуществляться одновременно с работой основного циркуляционного контура, что позволяет повысить производительность рыбоводной системы.

Подготовленная вода через вентиль 26 и блок фильтров 7 основного циркуляционного контура заполняет емкость 1 для содержания водных организмов. При заполнении емкости 1 в нее вводят водные биоорганизмы, например рыб, и включают оксигенатор 12. С появлением в воде продуктов жизнедеятельности рыбы начинается нарастание биопленки на поверхности дисков биофильтра 10 и денитрификатора 11. Биофильтр 10 состоит из корпуса, привода вращения на два вала с установленными на них дисками, причем диски одного вала входят в зазоры между дисками другого вала, обеспечивая таким образом самоочистку дисков биофильтра от нарастающей биопленки. На эту конструкцию подана заявка на изобретение "Устройство для очистки сточных вод", N 4872-212/26 от 10.10.90, решение формы 1/9 от 29.07.91.

В качестве анаэробного денитрификатора 11 используют самоочищающийся биофильтр, состоящий из корпуса, привода с валом, на котором закреплены диски с зазором между ними, в этих зазорах размещены неподвижные пластины, закрепленные на корпусе, обеспечивающие очистку дисков денитрификатора от нарастающей биопленки. На конструкцию денитрификатора подана заявка на изобретение "Устройство для биологической очистки воды" N 4766493/26 от 25.09.89, решение формы 1/9 от 15.10.90. По мере роста биопленки и ее старения в процессе эксплуатации системы происходит самоочищение поверхностей дисков биофильтров 10 и денитрификатора 11, что позволяет сохранить на необходимом уровне условия содержания рыбы, а также постоянную производительность системы без вынужденной остановки на очистку биофильтров и денитрификатора в течение всего срока эксплуатации системы.

В процессе подрастания водных организмов, например рыб, необходимую коррекцию кислотности воды в емкости 1 осуществляют путем добавления электролизных фракций воды из резервуаров накопителей 29 по трубопроводу 30 с вентилями 31. Электролизные фракции воды нарабатываются в блоке электролизеров 22 в процессе водоподготовки и по трубопроводам 27 с регулируемыми вентилями 28 поступают в резервуары электролизных фракций 29 устройства для коррекции кислотности водной среды. При этом обеспечивается безопасная коррекция значения pH в воде рыбоводной системы соответствующей фракцией воды без использования кислотных или щелочных растворов, небезопасных для жизнедеятельности водных организмов. С возрастанием массы водных организмов в емкости 1 при уменьшении содержания кислорода в воде по показателям датчиков вводится в действие дополнительный контур циркуляции жидкого носителя кислорода, например жидкого фтороорганического соединения (ФОС). В качестве жидкого ФОС используют, например, перфтордекалин, перфтортрипропиламин. Все жидкие ФОС имеют плотность почти в 2 раза и более превышающую плотность воды и не смешиваются с водой. Переход кислорода от ФОС в воду протекает без образования газовой фазы, путем молекулярной диффузии. На этот процесс подана заявка на изобретение "Способ насыщения воды газом" N 4926520/26 от 8.04.91.

С помощью насоса с расширительным бачком 17 жидкое ФОС проходит механический фильтр 18, дегазатор 19 и оксигенатор 20, где насыщается кислородом до концентрации, соответствующей парциальному давлению кислорода в этом оксигенаторе 20, но не ниже парциального давления его в воде. Далее насыщенное кислородом ФОС подается в открытые лотки 16, установленные в нижней части каждой секции 14 емкости 1, где происходит процесс перехода кислорода из ФОС в воду без образования газообразной фазы кислорода, которая теряется в атмосфере. Насыщение воды кислородом из ФОС обеспечивает поддержание стабильной концентрации кислорода в емкости 1 для водных организмов, что улучшает условия их содержания в течение всего процесса выращивания. Кроме того, оксигенация воды практически без потерь кислорода обеспечивается небольшой массой циркулирующего ФОС, что не требует больших мощностей.

После газообмена в лотках 16 ФОС продолжает циркулировать по замкнутому контуру в течение всего срока выращивания водных организмов.

Таким образом, описанная установка для содержания водных организмов улучшает условия содержания водных организмов за счет обеспечения возможности использования природной воды любой жесткости, повышения эффективности насыщения воды кислородом, безопасной коррекции кислотности воды и качественной биологической очистки воды.

Все жидкие ФОС являются биологически и экологически чистыми веществами. Случайная утечка этих соединений в водоем абсолютно безвредна для его экологического состояния.

Наряду с отсутствием в данной установке кислотных и щелочных растворов для коррекции кислотности воды использования ФОС в качестве кислородосодержащей жидкости обеспечивает экологическую чистоту процессов, протекающих в установке.

Кроме того, заявляемая установка обладает более высокой по сравнению с прототипом производительностью за счет обеспечения параллельно основному процессу выращивания водных организмов процесса водоподготовки, а также экономичностью за счет снижения мощностей, необходимых для оксигенации воды в емкости для содержания водных организмов, и безпростойной работы очищающих биофильтров и денитрификатора благодаря их самоочистке.

Использование: в рыбоводных хозяйствах для содержания водных организмов при их разведении. Сущность изобретения: установка состоит из основного циркуляционного контура, включающего емкость с водой для водных организмов, насос, механический фильтр, систему очистки воды с биофильтрами и оксигенатор, а также систему водоподготовки, устройство для коррекции кислотности водной среды и систему регулирования. Система водоподготовки представляет собой сообщенный с циркуляционным контуром самостоятельный циркуляционный контур, содержащий накопитель воды, насос и блок электролизеров. Устройство для коррекции кислотности воды содержит резервуары для электролизных фракций воды, сообщенные с электролизером и основным циркуляционным контуром. Установка содержит замкнутый контур циркуляции жидкого фторорганического соединения - носителя кислорода, состоящий из насоса, механического фильтра, дегазатора и размещенных в емкости для водных организмов открытых лотков для обеспечения газообмена между водой и фторорганическим соединением. Целесообразно систему очистки воды снабдить анаэробным денитрификатором. Установка обеспечивает улучшение условий содержания водных организмов за счет возможности использования природной воды любой жесткости, безопасной коррекции кислотности воды, повышения эффективности насыщения воды кислородом и высококачественной биологической ее очистки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка для содержания водных организмов, включающая соединенные между собой с образованием замкнутого циркуляционного контура емкость с водой для содержания водных организмов, насос, механический фильтр, систему очистки воды с биофильтрами и оксигенатор, а также систему водоподготовки, устройство коррекции кислотности водной среды и систему регулирования, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит замкнутый контур циркуляции жидкого фторорганического соединения, состоящий из насоса, механического фильтра, дегазатора, оксигенатора и размещенных в емкости для содержания водных организмов открытых лотков для обеспечения газообмена между водой и жидким фторорганическим соединением, система водоподготовки представляет собой сообщенный с основным циркуляционным контуром самостоятельный циркуляционный контур, содержащий накопитель воды, насос и электролизер, а устройство коррекции кислотности водной среды содержит резервуары электролизных фракций воды, сообщенные с электролизером и основным циркуляционным контуром. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что система очистки воды с биофильтрами включает денитрификатор.