Установка для содержания водных организмов Советский патент 1978 года по МПК A01K61/00 

Изобретение относится к экологии водных организмов и рыбоводства, касается установок для содержания водных организмов и является ycoBepujeHCTBoeaTuieM известной установки по авт. св. .N 535929. Извест шя установка для содержания водных организмов, используемая для определения действия ионов металлов на живые о} ганизмы в контролируемых условиях, со гоит из резервуара для помеигения живых организмов, за кнутого циркуляционного водяного контура, содержащего воздухопровод с аэ)ируюшими ycTpoficTBaNii:, фильтр, насос fuiH подачи воД1)|, алектролнзер с газоотделитолом н устройство контроля качества воды с расходоморок. Расходомер имеет емкости Ш1Я роагентной обработки и расхода воды моталки и датчики активной реакции воды (pli), расположенные в емкости расхода воды 1. С номоглью зтой установки нельзя определять действие ионов металлов на живые oi:ijai:ii3Mbi в контролируемых условиях при .менс;нин темиоратурного к кислородного режимов, смоделированньсх в зависи.мости от режимов естоственного водоема. Цель дополнительного изобретения - онределеЕ1ие действия ионов метсшлов на живые оргарщзмы в контролируемых условиях при изменении темпсфатурного и кислородного режимов, смоделированных в зависимости от режимов естественного водос ма. Это достигае7ся тем, что известная ycTijновка для содержания водных организмов оснащена хсщод 1льником h следя.лими системами автоматического регулирования температуры и кислорода, холодильник подключен в замкнутый циркуляционный контур к эвтектролизеру, следящая система автоматического регулирования температуры - к холодильнику, а следяшая система автоматического регулирования кислорода - к аэрируюшему устройству, при этом каждая с;1едящая система связана с резервуаром для пo eщeння организмов и вoдoeмo и содержит. соотве1х;твенно блоки автоматического регулирования температуры и кислорода и блоки программной записи режимов температуры и кислорода.. Кроме того, установка оснащена электронагревателем, включенным в замкнутый циркуляционный контур перед электролизером. На фиг. 1 схематично изображена установка для содержания водтгх орханизмов;; на фиг. 2 - аэратор, входящий в общую схему установки. Установка состоит из резервуара 1, выполненного в виде емкости с воронкообразным основанием и воронкообразным ложным перфорированным днищем. Резервуар 1 снабжен замкнутым циркуляционным водяным кон туром, состоящим из системы фильтров 2, циркуляционного водяЕюго насоса 3, электро нагревателей 4, электролизера 5, холодильника 6, содержащего два змеевика (один из которых предназначен для охлаждения воды, а другой - для воздуха) и аэрируюшего устройства 7, Электролизер 5 выполгюн в виде сборноразборной герметичной емкссти, содержащей гпзоотделитель, вакуумг ый насос, электроды и отсасывающий пас ос. Замкнутый циркуляционный водяной ко}ьтур содержит также воздухоцувку 8, сообщенную трубопрО(шдной системой, с xшtDДил J ияком 6 ij оэ аторо.м 7, причем , наrHoTaeNfbifl вос духодувкой 8 в аэратор 7, термсстатируется в змоовике до темиератуpi- воды в лолодильиике 6, Ипркулируемая вода после процесса термостатиривания в холодильнике 6 разветвляется на два потока, один из которых неносух асгвен Ю подается в резервуар 1, а другой 11 этот же резе1)вуар, но после прохождения через aajjaTop 7. В замкнутый циркуляционный водяной кон тур входит и устройство О для контроля качества воды с расходомером 10 воды, вынолпенное в виде емкости для реагентной обработки Бодь с электромещалками, датчиками активной реакции воды (рН) с рН-мерром и с дозатором, обеспечивающим регул ровку и стабилизацию рН воды. Кроме того, установка оснащена двумя следящими системами регулирова1И1я температуры воды и кислородного режима. Следящая системы автоматического регулирования температурь состоит из измерителей 11 и 12 температуры, размещенных соответственно в открытом водоеме и резервуаре 1, пре образователей 13 и 14, регулирующего бло ка 15, блока 16 записи внещней темнературы и регулирующего вентиля 17, установленного на линии передачи хладоносителя в ХПЛОД 1ЛЬНИК 6. С 1едйщая система автоматического регулирования кислородного режима воды состоит из измерителей 18 и 19 концеитрадии кислоррда в воде, устаиоаченных соответственно в открытом водоеме и в резервуаре 1, преоб разователей 2О и 21, регулирующего блока 22, блока 23 записи содержания кислорода в водоеме и двух ре1улирующих вентилей 24 и 25, изменяющих соотношение расходев аеаэрированной воды и воды на аэрацию. Аэрирующее устройство 7 (см. фиг. 2) выполнено в виде вращающегося на подшиг никах полого и пористого керамического цилиндра 26 (см. фиг. 2), помешенного в корпус 27 с конусообразным цншнем и крышкой и снабженного электроприводом 28, а также патрубком 29 для подвода воздуха. В корпусе 27 над цили1щром 26 размешено оросительное устройство 30 для непрерыв1гой подачи воды. Корпус 27 снабжен патрубками 31 и 32 для отвода отработанного воздух/л и нроаэри- рованной воды. 11редла1аемая установка работает cлeдvI .щим образом. В резервуар 1 н,эдива:1 т воду, помещак 1 в него живые организмы, устанавливают ис меритель температуры 12 и ипмерител. ко нцентрации кислорода 19. Затем вк..)т в работу замкнутый циркуляционный водяной контур. При этом вода циркуляциоаным водяmjM насосом 3 через сиса-ему ф тьтров 2 перекачивается в электронагреватель 4, Последний включен на постоянный нагрев и обеспечивает удаление термическим способом газов из воды. Нагрев воды в электронагревателе ведут при 32-50 С, Из электрона1 ревателя 4 вода поступает в электролизер 5, работающий и как деаэратор, и как электролизер, в котором происходит полное удапение из воды ia3OB. После этого деаэрировашшя вода поступает в холодильник 6, где она термостатируется до заданной температуры системой регулирования 12, 14, 15 и 17, Система автоматического регулирования температуры может поддерживать лнэбую заданную постоянную температуру, обеспечивать Температуру, соответствующую изменен1:ю температуры в открытом водоеме, т.е. следить за температурным режимом водоема. В последнем случае задание регулятору температуры 15 поступает непосредственно от измерителя 11 и щюобразователя 13. Температура воды в водоеме записывается на прог раммное устройство 16. Записанная температура воды в течение определенного промежутка времени (суток или сезона года) может служить заданием регулятору 13. В этом случае последний (обеспечит регулирование температуры воды в резервуаре 1 по этому заданию, причем длительность регуирования по программе моншт воспроизводиться во времени без искажений, или же с ускариппем, мли же с замедлением с помощь yci-paficTBa 16. Деаэрированная и термостати1.)ОБ1111ная вода поступает непосредственно в роаорвуор 1 через регулирующие вентили 24 и 25 и через аэрирующее устройство 7, пройдя через устройство контроля качества воды 9 с расходомером воды 10, Врезультате присутствия потоковдеаэрированной и насыщенной кислородом до предель ного состояния воды можно непрерывно регу лировать содержание кислорода в воде от ми нимума до максимума. Работа системы автоматического регул рования концентрации кислорода заключает ся в том. что информация о содервкании кислорода в резервуаре 1 непрерывно поступает от измерителя 19 на преобразователь 21, выходной сигнал которого изменяет соотношение расходов воды на аэрирующем устройстве 7 и непосредственно в резервуар 1 с помощью регулируемых вентилей 24 я 25, один из которых принят нормально открытым, а другой - нормально закрытым. Система автоматического регулирования обес печивает стабилизацию содержания кислорода на заданном постоянном значении, либо обеспечивает содержание кислорода в резервуаре 1 соответствующей изменениям концентрации кислорода в открытом водоеме, т.е. следит за кислородным режимом в водоеме, В последнем случае в регулятор 22 непрерывно поступает задающий сигнал от измерителя 18 и преобразователя 20, При этом изменение концентрации кислорода в водоеме записывается непрерывно программным устройством 23, Записанную программу изменения концент рации кислорода можно подавать в качестве задания регулятору 22, который будет в этом случае регулировать программное регулирование концентрации кислорода в резервуаре 1 по записанной программе, причем дпительность программ (как и программы температуры) можно воспроизводить во времени без искажений с ускорением: или с замедленном с помощью блока 23, Для обеспечения динамичного регулирования концентрации кислорода в воде исполь зуют аэрирующее устройство 7, работаю- шее практически безынерционно. Эта безынер циошюсть дости1ается за счет интенсивного массобмена между водой и воздухом, протекающего в распыленной воде, а в тон кой пленке воды, образующейся на поверх- HijCTH цилиндра 26 в результате его вращения галоктроприводом 28. Воздух, подаваемый u трубопроводу через патрубок 29, проходит черс-з поры цилиндра 26, разрывая п-Юнку водь; и взаимодействуя с распы- jii.Msiiuji водой, образует интенсивно развитую поверхность массообмена, Отработаг ИЛ;1н во: дузс выходит наружу через патрубок 31, а вода из трубопроводной коммуникации замкнутого циркуляционного водяного контура пос тупает на оросительное устройство 30. }iaсыщенная кислородом вода из аэрирующего устройства 7 выходит через патрубок 32, Скорость циркуляции воды по замкнутому циркуляционному контуру определяют расходомером воды 10 После процесса очистки, деаэрации, регулировки температурного и кислородного режимов, а также регулировки скорости циркуляции воды вода в процессе циркуляции поступает далее в устройство ;9 контроля качества воды, а затем - в резервуар 1. В устройстве 9 контроля качества воды определяют и регулируют физико-химические показатели качества воды - активную реакцию воды (рН), водно-солевой состав, кончентрапик ионов металлов, минерапышгй состав, наличие органических веществ и другие показатели, и при необходимости вносят корректировку. После процесса регулировки и стабилизации температурного и кислородного режимов воды в резервуаре 1, а также определения ее физико-химических показателей, особенно активной реакции (рН) воды и определения концентрации ионов металлов, осуществляют дозировку ионов металлов следующим образом, Вначале определяют величину рН воды. ри необходимости величину рН обрабатываеой воды регулируют путем подкисления или одщелачивания в устройстве 9 контроля каества воды одним из известных способов. еличину рН воды доводят до величины, необходимой для изучения действия ионов металов на живые организмы. После доведения величины рН до стабильного состояния отключают мешалки (на фиг, 1 и 2 они не изображены) и включают в сеть электроды: из меди, цинка, железа.или свина, ( в зависимости от ионов метштлоз, коорыми необходимо обогатить воду). Электроиз воды осуществляют постоянным током 0-30 мА напряжением 6 В, Количество металла, растворивщегося в оде в результате электролиза, определяют по формуле, мг: m Ktft. где Х- электрохимический эквивалент металла;7) - сила постоянного тока, проходящего через воду , А; t, - время электролиза, ceKj m- выход мет;длла по току, зависящий от солевого состава воды,%. При этом электрохлмнческий эквивалент металла определяют по формуле 26.6, где Л - атомный вес металла; W- ва/1еитцость металла. Количество растворенного в воде метал ла в процессе электролиза можно определит ивесовым методом, зная вес анода до и после элехтролиза (процесса обогашеиия воды ионами металла), а также объем воды, обогащенной ионами металла. Обьем воды в резервуаре 1 определяют по его емкости, а количество обогащен ной ионами металлов воды, прошедшей за время ее электро пюа, определяиот по расходомеру воды 10. Таким образом, концентрацию ионов металлов в одном литре воды определ5зво исходя из объема обогаиюнной ионами металл ЛОБ Boaii эпектролитическим способом и коп чеством растворенного в ней металла. При этом для большей точности учитывают количественное содержание элементов металлов, Нсшодя-цихся в воде до процесса ее обогашения. Оставшуюся в циркуляционном водяном контуре воду, а также промывочную воду сл вают через трубки с вентилями, установленiibiMH в резервуаре 1 и в циркуляционном водяном контуре (на фиг. 1 они не изображены). После окончания процесса обогащения воды ионами металлов отключают из электросети электроды, и в этом случае электролизер 5 работает как деаэратор. Действие ионов металлов на живые организмы при заданной величине рН воды, ее температуре и кислородном режиме изучают с помощью названных систем, периодически контролируя качество воды в установке 9 контроля качества воды. Процесс дозировки ионов металлов в воду периодически повторяют, не нарушая режима эксплуатации установки, Таким образом, предложенная установка для содержания водных орган1 зл1ов применима тя исследования воздействия ионов ме таллов на водные организмы в контролируемых условиях водной среды по показателям величины рП воды, кислородного режима, гаг зового режима и чистоты воды, причем опре действия ионов металлов ведут без побочного токсического действия других ток- сических газов, таких как углекислый газ, сероводород и аммиак. Кроме того, действие ионов металлов возможно определять на живых организмах в эависимости от заданного температурного и кислородного режима водной среды, а также в условиях, максимально приближенных к условиям природных водоемов. Это позволяет вести исследование по решению проблемы борьбы с загрязнением природных водоемов промышленщ 1ми от ходами металлургической или химической промышленности. Такая установка применима и для искусственного разведения водных организмов в оптимальных условиях температурного и газового режимов водной среды, а также при разработке режимов обогащения воды ионами металлов, используемых в качестве микроэлементов, что является очень важным при разработке управляемых морских хозяйств аквакультуры. С помощью предлагаемой установки возможно изучение ряда вопросов биологии и экологии водных организмов. Так, например, определение онтогенетического; развития исследуемых организмов в условиях нормального протекания по времени и сезонам года,а также путем ускоренногоI или замедленного протекания времен и сезонов года. Например, климатические условия зимнего или весеннего периода года . можно воспроизводить в масштабе времени 1:1, а можно в несколько раз этот процесс сократить или расширить. Получен 1ые научные данные могут представлять существенный интерес и для космической биологии, поскольку продолжительность суток и года можно изменять во времени. По этой причи- )не очень важно знать ; поведение водных организмов при разной длительности суток, а также при разной длительности сезонов и 1 времен года. Формула изобретения 1. Установка для содержания водных организмов по авт. свид. № 535929, о т л ичаюшаяся тем, что, с целью определения действия ионов металлов на живые организмы в контролируемых условиях при иэменении температурного и кислородного режимов, смоделированных в зависимости от режимов (-естественного водоема, она оснащена холодильником и следящими системами автоматического регулирования температуры и кислорода, холодильник подключен в .замкнутый циркуляционный контур к электролизеру, следящая система автоматического регулирования температуры - к холодильнику, а следящая система автоматического регулирования кислорода - к аэрирующему устройству, при этом каждая следящая система связана с резервуаром для помещения организмов и водоемом и содержит соответственно блоки автоматического регулирования температуры и кислорода и блоки програмкнюй записи режимов температуры и кислорода.