Патент на изобретение №2381181

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ВОДОРОСЛЕЙ И ВЗВЕШЕННЫХ ВЕЩЕСТВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области очистки воды и может быть использовано для подготовки питьевой воды, очистки промышленных и бытовых сточных вод. Способ обеззараживания и очистки воды заключается в обработке воды в главном водном резервуаре, в качестве которого используют реку, излучением бегущих гидроакустических волн звукового диапазона частот, в трех последующих отстойниках – излучением стоячих гидроакустических волн звукового и ультразвукового диапазона частот. Между отстойниками применяется поверхностный слив всей массы воды, причем толщина сливаемого слоя воды не превышает 5 см. На дне реки вверх по течению за 30-50 м до приемной трубы установлена система искусственной аэрации воды, а за 20-30 м до приемной трубы – излучатель звукового диапазона частот. Воду в реке дополнительно обрабатывают гидроакустическими волнами ультразвукового диапазона частот с амплитудой звукового давления не менее 10⁵ Па, а также электромагнитными волнами ультразвукового диапазона частот. Дополнительно используют два сооружения, одно из которых содержит прозрачную трубу с системой освещения различным цветом, подключенную своим входом к выходу приемной трубы, при этом внутри прозрачной трубы установлено не менее трех пар направленных навстречу друг другу гидроакустических излучателей ультразвукового диапазона частот, формирующих стоячие гидроакустические волны, а в качестве другого сооружения используют прозрачную трубу с системой освещения различным цветом. Изобретение позволяет обеспечить эффективную очистку и обеззараживание большой массы воды при минимальных финансовых затратах. 6 ил.

Изобретение относится к области физики и может быть использовано: для предварительной подготовки питьевой воды: очистки исходной воды от водорослей, взвешенных веществ (ВВ), коллоидных частиц (КЧ) и бактерий – в интересах здоровья населения; для очистки промышленных сточных вод от ВВ и КЧ, а также бытовых сточных вод от ВВ, КЧ и бактерий – в интересах экологии; для очистки оборотных вод предприятий от ВВ и КЧ – в интересах рационального природопользования.

Известен способ очистки воды от ВВ, заключающийся в отделении твердых частиц от жидкой фазы посредством пропускания фильтруемой суспензии через акустический фильтр, в качестве фильтрующей перегородки которого используется металлическая сетка, колеблющаяся с частотой 100 Гц / Kord P. Genive Chimique, 10, 1956. Ультразвук в обогащении полезных ископаемых / Под ред. В.А.Глембоцкого. – Алма-Ата.: Наука, 1972, с.170/.

Основными недостатками данного способа являются:

1. Низкая производительность из-за ограниченной площади фильтрующей перегородки.

2. Невозможность очистки воды от водорослей – размером 5 мкм (диаматовые водоросли), крупнодисперсных частиц (КДЧ) – размером более 250 мкм, мелкодисперсных частиц (МДЧ) – размером 0,5-50 мкм, КЧ – размером менее 0,5 мкм, и бактерий.

3. Невозможность очистки воды от бактерий – обеззараживания воды и др.

Известен способ очистки воды от ВВ, заключающийся в незначительной – менее 30% очистке от МДЧ, существенной – 3060% очистке от среднедисперсных частиц (СДЧ) – размером 50-250 мкм и практически полной – 60

Основными недостатками данного способа являются:

1. Низкая производительность из-за ограниченной площади фильтрующей перегородки акустического фильтра – специального сооружения.

2. Невозможность полной очистки сточных вод от МДЧ.

3. Невозможность очистки от водорослей.

4. Невозможность очистки воды от КЧ.

5. Высокая стоимость очищения заданного объема сточных вод и др.

Известен способ очистки воды от ВВ, заключающийся: в незначительной очистке от КДЧ в илоотстойнике; в практически полной очистке от КДЧ, существенной очистке от СДЧ и незначительной очистке от МДЧ путем периодического – с чередованием режимов излучения и паузы излучения в водной среде по всему ее объему гидроакустических волн, а также непрерывного излучения из воздушной среды в водную среду по всей ее поверхности акустических волн звукового (ЗД) и ультразвукового (УЗД) диапазонов частот в первом дополнительном отстойнике; в полной очистке от КДЧ, практически полной очистке от СДЧ и существенной очистке от МДЧ путем периодического – с чередованием режимов излучения и паузы излучения в водной среде по всему ее объему гидроакустических волн, а также непрерывного излучения из воздушной среды в водную среду по всей ее поверхности акустических волн ЗД и УЗД диапазонов частот во втором дополнительном отстойнике; в практически полной очистке от МДЧ и полной очистке от СДЧ путем периодического – с чередованием режимов излучения и паузы излучения в водной среде по всему ее объему гидроакустических волн, а также непрерывного излучения из воздушной среды в водную среду по всей ее поверхности акустических волн ЗД и УЗД частот в отстойнике-накопителе, подключенном через сливную и дренажные системы своим входом к выходу второго дополнительного отстойника, а своим выходом через дренажные и сливные системы к входу естественного водоема / Бахарев С.А. – Патент РФ 2290247 от 26.08.2005 г. /. Основными недостатками данного способа являются:

1. Невозможность полной очистки сточных вод от МДЧ.

2. Невозможность очистки от водорослей.

3. Невозможность очистки от КЧ.

4. Невозможность обеззараживания воды – очистки ее от микроорганизмов.

5. Высокая стоимость очищения заданного объема воды и др.

Наиболее близким к заявляемому относится способ, выбранный в качестве способа-прототипа, заключающийся в практически полной очистке от КДЧ, существенной очистке от СДЧ и незначительной очистке от МДЧ и частичном обеззараживании путем периодического – с чередованием режимов излучения и паузы, а также последовательного по частоте, формирования в отстойнике для оборотных вод бегущих акустических волн ЗД частот – в диапазоне от 2 кГц до 10 кГц, верхнего звукового диапазона (ВЗД) частот – в диапазоне от 10 кГц до 20 кГц и УЗД частот – в диапазоне выше 20 кГц; в полной очистке от КДЧ, практически полной очистке от СДЧ и существенной очистке от МДЧ в первом дополнительном отстойнике путем периодического и последовательного формирования бегущих акустических волн НЗД частот – в диапазоне от 20 Гц до 2 кГц, ЗД, ВЗД и УЗД частот; в полной очистке от СДЧ, практически полной очистке от МДЧ, незначительной очистке от КЧ и частичном обеззараживании от микроорганизмов во втором дополнительном отстойнике путем периодического и последовательного формирования интенсивных стоячих акустических волн ЗД, ВЗД и УЗД частот; в полной очистке от МДЧ, практически полной очистке от КЧ и практически полном обеззараживании от микроорганизмов в третьем дополнительном отстойнике путем периодического и последовательного формирования интенсивных стоячих гидроакустических волн ЗД, ВЗД и УЗД частот, а также дополнительной очистки и обеззараживании воды путем ее фильтрации через дренажные системы и прохождения через системы естественной аэрации воды кислородом, находящихся между всеми отстойниками; в полной очистке от КЧ и полном обеззараживании от микроорганизмов в акустическом гидроциклоне путем ее активного перемешивания под избыточным статическом давлении и облучения интенсивными гидроакустическими волнами УЗД на частоте, близкой к резонансной частоте пузырьков воздуха, образовавшихся в воде под воздействием интенсивных акустических волн / Бахарев С.А. – Патент РФ 2280490 от 04.04.2005 г. /.

Основными недостатками способа-прототипа являются:

1. Невозможность очистки воды от водорослей.

2. Низкая производительность, определяемая производительностью акустического гидроциклона.

3. Большие финансово-временные затраты для удаления отходов в виде выпавших в осадок ВВ.

4. Высокая стоимость очищения заданного объема сточных вод и др.

Задача, которая решается изобретением, заключается в разработке способа, свободного от указанных выше недостатков.

Технический результат предложенного способа заключается в эффективной очистке большой массы воды от водорослей, ВВ, КЧ и бактерий – обеззараживание воды относительно простым способом при минимальных финансовых затратах. Спп, 7 ил.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе обеззараживания и очистки воды от водорослей и взвешенных веществ, заключающемся в обработке воды в главном водном резервуаре излучением бегущих гидроакустических волн звукового диапазона частот, в первом отстойнике – излучением гидроакустических волн звукового и ультразвукового диапазона частот, во втором отстойнике – излучением стоячих гидроакустических волн звукового и ультразвукового диапазона частот, в третьем отстойнике – излучением стоячих гидроакустических волн звукового и ультразвукового диапазона частот, а также в дополнительном обеззараживания воды путем ее прохождения через системы естественной аэрации воды, в качестве главного водного резервуара используют реку, при этом забор воды для ее дальнейшей очистки и обеззараживания осуществляют через горловину приемной трубы, в главном водном резервуаре дополнительно используют систему искусственной аэрации воды, установленную на дне реки вверх по течению за 30-50 м до приемной трубы, при этом излучатель звукового диапазона частот установлен на дне реки вверх по течению за 20-30 м до приемной трубы, в главном водном резервуаре дополнительно излучают бегущие вверх навстречу течению, а также вниз навстречу течению от горловины приемной трубы гидроакустические волны ультразвукового диапазона частот с амплитудой звукового давления не менее 10⁵ Па с помощью гидроакустических излучателей ультразвукового диапазона частот, установленных на горловине приемной трубы, а также бегущие навстречу течению электромагнитные волны ультразвукового диапазона частот с помощью излучателя электромагнитных волн, установленного на горловине приемной трубы и ориентированного строго навстречу движущемуся потоку воды, дополнительно используют два сооружения, одно из которых содержит прозрачную трубу с системой освещения различным цветом, находящуюся на берегу и подключенную своим входом к выходу непрозрачной приемной трубы, находящейся под водой, при этом внутри трубы по ее длине установлено не менее трех пар направленных навстречу друг другу гидроакустических излучателей ультразвукового диапазона частот, формирующих в прозрачной трубе стоячие гидроакустические волны, а в качестве другого сооружения используют прозрачную трубу с системой освещения различным цветом, находящуюся на берегу и подключенную своим выходом к в ходу непрозрачной магистральной трубы системы транспортировки питьевой воды населению; между отстойниками применяется поверхностный слив всей массы воды, причем толщина сливаемого слоя воды не превышает 5 см, при этом в первом отстойнике используют стоячие гидроакустические волны.

На фиг.1, фиг.2, фиг.3 и фиг.4 представлены структурные схемы устройства, реализующего разработанный способ очистки воды от водорослей и взвешенных веществ.

Устройство содержит: главный водный резервуар (1), водоприемное техническое сооружение (2) с непрозрачной приемной трубой (3), имеющей горловину (4) с защитной сеткой (5); второе специальное сооружение (6), в качестве которого используется вторая прозрачная труба с акустической системой (7) и второй системой (8) освещения ее различным цветом; первый дополнительный отстойник (9); второй дополнительный отстойник (10); третий дополнительный отстойник (11); первое специальное сооружение (12), в качестве которого используется первая прозрачная труба с первой системой (13) освещения ее различным цветом; идентичные друг другу системы (14) поверхностного слива воды и естественного насыщения ее кислородом, находящимся в воздухе, установленные на выходах первого дополнительного отстойника (9), второго дополнительного отстойника (10) и третьего дополнительного отстойника (11); непрозрачная магистральная труба (15), подключенная своим входом к выходу первого специального сооружения (12). При этом речная вода, находящаяся в главном водном резервуаре (1) содержит: КДЧ размером 1_кдч и массой m_кдч, СДЧ размером 1_сдч и массой m_сдч, МДЧ размером 1_мдч и массой m_мдч, КЧ размером 1_кч и массой m_кч, водоросли размером 1_вд и массой m_вд и бактерии.

Устройство также содержит последовательно соединенные: компресссор (16), воздуховод (17) и диспергатор (18) воздуха, предназначенный для формирования в воде пузырьков заданного диаметра и установленный на дне реки за 30-50 м от водоприемного технического устройства (3) и ориентированный строго на поверхность реки.

Устройство также содержит: последовательно электрически соединенные первый генератор (19) ВЗД частот ₁, первый усилитель мощности (20) ВЗД частот ₁ и первый гидроакустический излучатель (21) ВЗД частот ₁, установленный на дне реки вверх по течению 20-30 м до приемной трубы (3) и ориентированный строго на поверхность реки; последовательно электрически соединенные первый генератор (22) УЗД частот ₂, первый усилитель мощности (23) УЗД частот ₂ и первый гидроакустический излучатель (24) УЗД частот ₂, установленный на горловине (4) непрозрачной приемной трубы (3) и ориентированный – под 45° вверх; последовательно электрически соединенные второй генератор (25) УЗД частот ₃, второй усилитель мощности (26) УЗД частот ₃ и второй гидроакустический излучатель (27) УЗД частот ₃, установленный на горловине (4) непрозрачной приемной трубы (3) и ориентированный – под 45° вниз; последовательно электрически соединенные первый электромагнитный генератор (28) УЗД частот _1эм, первый усилитель (29) УЗД электромагнитных частот _1эм и первый излучатель (30) УЗД электромагнитных частот _1эм, установленный на горловине (4) непрозрачной приемной трубы (3) и ориентированный строго навстречу движущемуся потоку воды.

При этом применительно ко второму специальному сооружению (6) акустическая система (7) содержит: последовательно электрически соединенные первый двухканальный генератор (31) УЗД частот ₄, первый двухканальный усилитель мощности (32) УЗД частот ₄ и два идентичных друг другу гидроакустических излучателей (33) УЗД частот ₄, установленных внутри прозрачной трубы и ориентированных строго навстречу друг другу; последовательно электрически соединенные второй двухканальный генератор (34) УЗД частот ₅, второй двухканальный усилитель мощности (35) УЗД частот ₅ и два идентичных друг другу гидроакустических излучателей (36) УЗД частот ₅, установленных внутри прозрачной трубы рядом с гидроакустическими излучателями (33) УЗД частот ₄ и ориентированных строго навстречу друг другу; последовательно электрически соединенные третий двухканальный генератор (37) УЗД частот ₆, третий двухканальный усилитель мощности (38) УЗД частот ₆ и два идентичных друг другу гидроакустических излучателей (39) УЗД частот ₆, установленных внутри прозрачной трубы и ориентированных строго навстречу друг другу; вторая система (8) освещения прозрачной трубы различным цветом содержит многоканальный (по числу осветительных устройств) блок (40) формирования цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового, а также несколько (не менее двух) направленных осветительных устройств (42), расположенных снаружи и с противоположных сторон прозрачной трубы и ориентированных строго навстречу друг другу.

При этом применительно к первому дополнительному отстойнику (9) устройство содержит: последовательно электрически соединенные первый двухканальный генератор (42) ЗД частот ₇, первый двухканальный усилиитель мощности (43) ЗД частот ₇ и два идентичных друг другу направленных гидроакустических излучателей (44) ЗД частот ₇, установленных на противоположных сторонах первого дополнительного отстойника и ориентированных строго навстречу друг другу; последовательно электрически соединенные первый двухканальный генератор (45) ВЗД частот ₈, первый двухканальный усилитель мощности (46) ВЗД частот ₈ и два идентичных друг другу направленных гидроакустических излучателей (47) ВЗД частот ₈, установленных на противоположных сторонах первого дополнительного отстойника и ориентированных строго навстречу друг другу; последовательно электрически соединенные четвертый двухканальный генератор (48) УЗД частот ₉, четвертый двухканальный усилитель мощности (49) УЗД частот ₉ и два идентичных друг другу гидроакустических излучателей (50) УЗД частот ₉, установленных на противоположных сторонах первого дополнительного отстойника и ориентированных строго навстречу друг другу.

При этом применительно ко второму дополнительному отстойнику (10) устройство содержит: последовательно электрически соединенные второй двухканальный генератор (51) ЗД частот ₁₀, второй двухканальный усилитель мощности (52) ЗД частот ₁₀ и два идентичных друг другу направленных гидроакустических излучателей (53) ЗД частот ₁₀, установленных на противоположных сторонах второго дополнительного отстойника и ориентированных строго навстречу друг другу; последовательно электрически соединенные второй двухканальный генератор (54) ВЗД частот ₁₁, второй двухканальный усилитель мощности (55) ВЗД частот ₁₁ и два идентичных друг другу направленных гидроакустических излучателей (56)ВЗД частот ₁₁, установленных на противоположных сторонах второго дополнительного отстойника и ориентированных строго навстречу друг другу; последовательно электрически соединенные пятый двухканальный генератор (57) УЗД частот ₁₂, пятый двухканальный усилитель мощности (58) УЗД частот ₁₂ и два идентичных друг другу гидроакустических излучателей (59) УЗД частот ₁₂, установленных на противоположных сторонах второго дополнительного отстойника и ориентированных строго навстречу друг другу.

При этом применительно к третьему дополнительному отстойнику (11) устройство содержит: последовательно электрически соединенные третий двухканальный генератор (60) ВЗД частот ₁₃, третий двухканальный усилитель мощности (61) ВЗД частот ₁₃ и два идентичных друг другу направленных гидроакустических излучателей (62) ВЗД частот ₁₃, установленных на противоположных сторонах третьего дополнительного отстойника и ориентированных строго навстречу друг другу; последовательно электрически соединенные шестой двухканальный генератор (63) УЗД частот ₁₄, шестой двухканальный усилитель мощности (64) УЗД частот ₁₄ и два идентичных друг другу гидроакустических излучателей (65) УЗД частот ₁₄, установленных на противоположных сторонах третьего дополнительного отстойника и ориентированных строго навстречу друг другу.

При этом применительно к первому специальному сооружению (12) устройство содержит первую систему (13) освещения прозрачной трубы различным цветом, которая включает в себя многоканальный (по числу осветительных устройств) блок (66) формирования цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового, а также несколько (не менее двух) направленных осветительных устройств (67), расположенных снаружи и с противоположных сторон прозрачной трубы и ориентированных строго навстречу друг другу.

Способ реализуется следующим образом (фиг.1, фиг.2, фиг.З и фиг.4).

В наиболее глубоком месте реки, являющемся главным водным резервуаром (1), устанавливают водоприемное техническое сооружение (2) с непрозрачной приемной трубой (3), имеющей горловину (4) с защитной сеткой (5), предупреждающей попадание плавающего мусора. При этом в речной воде находятся: КДЧ, СДЧ, МДЧ, КЧ, водоросли и бактерии, которые приблизительно равномерно распределены по всей глубине.

С помощью компрессора (16) создают заданное давление, определяемого глубиной реки, требуемой производительностью и др., который по воздуховоду (17) подают в диспергатор (18), в котором формируют пузырьки воздуха с диаметром близким к резонансной частоте первого гидроакустического излучателя (21) ВЗД частот ₁. Диспергатор устанавливают на дне реки за 30-50 м от водоприемного технического устройства (3) и ориентируют строго на поверхность реки. Благодаря течению реки пузырьки воздуха, поднимаясь вверх, занимают большое пространство, в том числе и над первым гидроакустическим излучателем (21) ВЗД частот ₁. В процессе естественного подъема пузырьков воздуха от дна до поверхности реки к ним, благодаря поверхностным эффектам, прилипает часть КДЧ, СДЧ, МДЧ, КЧ и водорослей. Далее с пузырьками воздуха, находящимися в приповерхностном слое воды и движущимися по течению, эта часть КДЧ, СДЧ, МДЧ, КЧ и водорослей транспортируется мимо горловины (4) непрозрачной приемной трубы (3). Таким образом, осуществляется первый этап очистки воды от водорослей и взвешенных веществ за счет хорошо известного в горной промышленности флотационного эффекта. При необходимости вместе с пузырьками воздуха эта часть КДЧ, СДЧ, МДЧ, КЧ и водорослей может собираться с специальную емкость и в дальнейшее транспортироваться в специальный водоем для более глубокой очистки или отстаивания.

С помощью последовательно электрически соединенных первого генератора (19) ВЗД частот ₁, первого усилителя мощности (20) ВЗД частот ₁ и первого гидроакустического излучателя (21) ВЗД частот ₁, установленного на дне реки вверх по течению за 20-30 м до приемной трубы (3) и ориентированного строго на поверхность реки, формируют, усиливают до необходимого уровня и направленно излучают в сторону поверхности воды интенсивные гидроакустические волны ВЗД частот ₁. При этом направленность определяется волновыми размерами первого гидроакустического ВЗД излучателя (21) и частотой ₁ (длиной волны ₁).

Благодаря акустическому кавитационному эффекту осуществляется излучение интенсивных (с амплитудой звукового давления не менее 10⁵ Па) гидроакустических волн, в воде вокруг первого гидроакустического излучателя (21) ВЗД частот ₁ образуются мельчайшие пузырьки воздуха, которые также, по аналогии с ранее описанным физическим механизмом (флотацией), поднимаются вверх к поверхности реки с другой частью КДЧ, СДЧ, МДЧ, КЧ и водорослей.

Поскольку гидроакустические волны являются упругими механическими колебаниями, то третья часть КДЧ, СДЧ, МДЧ, КЧ и водорослей поднимается вверх к поверхности реки. При этом пузырьки, искусственно и заранее созданные диспергатором (21) воздуха, под воздействием гидроакустических волн ВЗД частот ₁ начинают резонировать – принудительно колебаться с большой амплитудой, и с еще большей эффективность прикрепляют к себе первую часть КДЧ, СДЧ, МДЧ, КЧ и водорослей.

С помощью последовательно электрически соединенных первого генератора (22) УЗД частот ₂, первого усилителя мощности (23) УЗД частот ₂ и первого гидроакустического излучателя (24) УЗД частот ₂ установленного на горловине (4) непрозрачной приемной трубу (3) и ориентированного под углом ~ 45° вверх, формируют, усиливают до необходимого уровня и направленно излучают под углом ~ 45° вверх интенсивные гидроакустические волны УЗД частот ₂. При этом направленность определяется волновыми размерами первого УЗД гидроакустического излучателя (24) и частотой ₂ (длиной волны ₂).

Благодаря акустическому кавитационному эффекту в воде вокруг первого гидроакустического излучателя (21) УЗД частот ₂ образуются еще более мелкие пузырьки воздуха, которые также, по аналогии с ранее описанным физическим механизмом (флотацией), поднимаются вверх к поверхности реки с еще другой (четвертой) частью КДЧ, СДЧ, МДЧ, КЧ и водорослей, которые находились непосредственно в районе горловины (4) непрозрачной приемной трубы (3). А поскольку гидроакустические волны являются упругими механическими колебаниями, то еще часть (пятая) КДЧ, СДЧ, МДЧ, КЧ и водорослей поднимается вверх к поверхности реки. При этом часть водорослей и бактерий гибнет.

С помощью последовательно электрически соединенных второго генератора (25) УЗД частот ₃, второго усилителя мощности (26) УЗД частот ₃ из и второго гидроакустического излучателя (27) УЗД частот ₃, установленного на горловине (4) непрозрачной приемной трубу (3) и ориентированного под углом ~ 45° вниз, формируют, усиливают до необходимого уровня и направленно излучают под углом ~ 45° вниз гидроакустические волны УЗД частот ₃. При этом направленность определяется волновыми размерами второго УЗД гидроакустического излучателя (27) и частотой ₃ (длиной волны ₃). Поскольку гидроакустические волны являются упругими механическими колебаниями, то еще часть (шестая) КДЧ, СДЧ, МДЧ, КЧ и водорослей прижимается ко дну реки со среднего горизонта – места расположения горловины (4) непрозрачной приемной трубы (3). При этом другая часть водорослей и бактерий гибнет.

С помощью последовательно электрически соединенных первого электромагнитного генератора (28) УЗД частот _1эм, первого усилителя (29) мощности УЗД электромагнитных частот _1эм и первого излучателя (30) УЗД электромагнитных частот _1эм, установленного на горловине (4) непрозрачной приемной трубы (3) и ориентированного строго навстречу движущемуся потоку воды, формируют, усиливают до необходимого уровня и направленно излучают навстречу движущемуся потоку воды электромагнитные волны УЗД частот _1эм, под воздействием которых интенсивно гибнут водоросли и бактерии, а также осуществляется эффективная коагуляция МДЧ и КЧ. То есть еще одна часть (седьмая) водорослей исключается из их общего числа.

Таким образом, за счет заблаговременного – за несколько десятков метров до горловины (4) непрозрачной приемной трубы (3), подъема к поверхности реки с помощью диспергатора (18) воздуха и первого гидроакустического излучателя ВЗД частот ₁ части КДЧ, СДЧ, МДЧ, КЧ и водорослей, непосредственного – около горловины (4) непрозрачной приемной трубы (3) подъема к поверхности реки и прижатия к ее дну части КДЧ, СДЧ, МДЧ, КЧ и водорослей с помощью, соответственно, первого (24) и второго (27) гидроакустических излучателей УЗД частот ₂ и ₃, а также физического уничтожения части водорослей и бактерий, особенно с помощью первого излучателя (30) УЗД электромагнитных частот _1эм, происходит разгрузка – условное очищение, поступающей в горловину (4) непрозрачной приемной трубы (3) от КДЧ, СДЧ, МДЧ, КЧ, водорослей и бактерий. При этом защитная сетка (5) предотвращает попадание в горловину (4) плавающего мусора.

После прохождения, благодаря течению, водоприемного технического сооружения (2) КДЧ, СДЧ, МДЧ и КЧ, а также оставшиеся в живых водоросли и бактерии снова приблизительно равномерно распределяются по всей глубине. При этом в районе водотехнического сооружения (2) не происходит накопления грязи из выпавших в осадок ВВ и водорослей.

Частично очищенная от КДЧ, СДЧ, МДЧ, КЧ, водорослей и бактерий речная вода поступает на вход второго специального сооружения (6), в качестве которого используется вторая прозрачная труба с акустической системой (7) и второй системой (8) освещения воды различным цветом. При этом заблаговременно, в результате специального анализа проб речной воды, установлены преобладающие в ней водоросли и бактерии, а также физико-химические свойства ВВ и КЧ. Во втором специальном сооружении производится существенная коагуляция КЧ в СГАВ, практически полная очистка воды от водорослей и существенная очистка от бактерий – в СГАВ, а также под воздействием соответствующего цвета.

Для этого с помощью последовательно электрически соединенных первого двухканального генератора (31) УЗД частот ₄, первого двухканального усилителя мощности (32) УЗД частот ₄ и двух идентичных друг другу гидроакустических излучателей (33) УЗД частот ₄, установленных внутри прозрачной трубы и ориентированных строго навстречу друг другу, осуществляется формирование, усиление до необходимого уровня и излучение навстречу друг другу двух гидроакустических волн УЗД частот ₄ с образованием соответствующей СГАВ; с помощью последовательно электрически соединенных второго двухканального генератора (34) УЗД частот ₅, второго двухканального усилителя мощности (35) УЗД частот ₅ и двух идентичных друг другу гидроакустических излучателей (36) УЗД частот ₅, установленных внутри прозрачной трубы и ориентированных строго навстречу друг другу, осуществляется формирование, усиление до необходимого уровня и излучение навстречу друг другу двух гидроакустических волн УЗД частот ₅ с образованием соответствующей СГАВ; с помощью последовательно электрически соединенных третьего двухканального генератора (37) УЗД частот ₆, третьего двухканального усилителя мощности (38) УЗД частот ₆ и двух идентичных друг другу гидроакустических излучателей (39) УЗД частот ₆, установленных внутри прозрачной трубы и ориентированных строго навстречу друг другу, осуществляется формирование, усиление до необходимого уровня и излучение навстречу друг другу двух гидроакустических волн УЗД частот ₆ с образованием соответствующей СГАВ.

Одновременно с этим в блоке (40) формируется заданный, в зависимости от преобладающих в речной воде видов бактерий и водорослей, цвет (например, красный цвет для уничтожения диаматовых водорослей и т.д.), а с помощью нескольких – не менее двух, направленных осветительных устройств (41), расположенных снаружи и с противоположных сторон прозрачной трубы и ориентированных строго навстречу друг другу осуществляется излучение данного цвета.

В первом дополнительном отстойнике в стоячих гидроакустических волнах ЗД, ВЗД и УЗД частот производится полная очистка от КДЧ, практически полная очистка от СДЧ, существенная очистка от МДЧ и незначительная очистка от КЧ и водорослей.

Для этого с помощью последовательно электрически соединенных первого двухканального генератора (42) ЗД частот ₇, первого двухканального усилителя мощности (43) ЗД частот ₇ и двух идентичных друг другу направленных гидроакустических излучателей (44) ЗД частот ₇, установленных на противоположных сторонах первого дополнительного отстойника и ориентированных строго навстречу друг другу, осуществляется формирование, усиление до необходимого уровня и излучение навстречу друг другу двух гидроакустических волн ЗД частот ₇ с образованием соответствующей СГАВ; с помощью последовательно электрически соединенных первого двухканального генератора (45) ВЗД частот ₈, первого двухканального усилителя мощности (46) ВЗД частот ₈ и двух идентичных друг другу направленных гидроакустических излучателей (47) ВЗД частот ₈, установленных на противоположных сторонах первого дополнительного отстойника и ориентированных строго навстречу друг другу, осуществляется формирование, усиление до необходимого уровня и излучение навстречу друг другу двух гидроакустических волн ВЗД частот ₈ с образованием соответствующей СГАВ; с помощью последовательно электрически соединенных четвертого двухканального генератора (48) УЗД частот ₉, четвертого двухканального усилителя мощности (49) УЗД частот ₉ и двух идентичных друг другу гидроакустических излучателей (50) УЗД частот ₉, установленных на противоположных сторонах первого дополнительного отстойника и ориентированных строго навстречу друг другу, осуществляется формирование, усиление до необходимого уровня и излучение навстречу друг другу двух гидроакустических волн УЗД частот ₉ с образованием СГАВ УЗД частот ₉.

Далее вода с выхода первого дополнительного отстойника, через систему (14) поверхностного слива и естественного насыщения ее кислородом, находящемся в воздухе, представляющую собой, в простейшем случае, металлическую гребенку, поступает на вход второго дополнительного отстойника, находящегося на более низком уровне, чем первый дополнительный отстойник, для образования своеобразного водопадного эффекта.

Во втором дополнительном отстойнике в СГАВ ЗД, ВЗД и УЗД частот производится полная очистка от СДЧ, практически полная очистка от МДЧ и существенная очистка от КЧ, существенная очистка от водорослей, а также частичное обеззараживание – частичная очистка воды от бактерий.

Для этого с помощью последовательно электрически соединенных второго двухканального генератора (51) ЗД частот ₁₀, второго двухканального усилителя мощности (52) ЗД частот ₁₀ и двух идентичных друг другу направленных гидроакустических излучателей (53) ЗД частот ₁₀, установленных на противоположных сторонах второго дополнительного отстойника и ориентированных строго навстречу друг другу, осуществляется формирование, усиление до необходимого уровня и излучение навстречу друг другу двух гидроакустических волн ЗД частот ₁₀ с образованием соответствующей СГАВ; с помощью последовательно электрически соединенных второго двухканального генератора (54) ВЗД частот ₁₁, второго двухканального усилителя мощности (55) ВЗД частот ₁₁ и двух идентичных друг другу направленных гидроакустических излучателей (56)ВЗД частот ₁₁, установленных на противоположных сторонах второго дополнительного отстойника и ориентированных строго навстречу друг другу, осуществляется формирование, усиление до необходимого уровня и излучение навстречу друг другу двух гидроакустических волн ВЗД частот ₁₁ с образованием соответствующей СГАВ; с помощью последовательно электрически соединенных пятого двухканального генератора (57) УЗД частот ₁₂, пятого двухканального усилителя мощности (58) УЗД частот ₁₂ и двух идентичных друг другу гидроакустических излучателей (59) УЗД частот ₁₂, установленных на противоположных сторонах второго дополнительного отстойника и ориентированных строго навстречу друг другу, осуществляется формирование, усиление до необходимого уровня и излучение навстречу друг другу двух гидроакустических волн УЗД частот ₁₂ с образованием СГАВ УЗД частот ₁₂.

Далее вода с выхода второго дополнительного отстойника, через систему (14) поверхностного слива и естественного насыщения ее кислородом, находящемся в воздухе, представляющую собой, в простейшем случае, металлическую гребенку, поступает на вход третьего дополнительного отстойника, находящегося на более низком уровне, чем второй дополнительный отстойник, для образования своеобразного водопадного эффекта.

В третьем дополнительном отстойнике в СГАВ ВЗД и УЗД частот производится полная очистка от МДЧ, практически полная очистка от КЧ, практически полная очистка от водорослей, а также практически полное обеззараживание воды – практически полная очистка воды от бактерий.

Для этого с помощью последовательно электрически соединенных третьего двухканального генератора (60) ВЗД частот ₁₃, третьего двухканального усилителя мощности (61) ВЗД частот ₁₃ и двух идентичных друг другу направленных гидроакустических излучателей (62) ВЗД частот ₁₃, установленных на противоположных сторонах третьего дополнительного отстойника и ориентированных строго навстречу друг другу, осуществляется формирование, усиление до необходимого уровня и излучение навстречу друг другу двух гидроакустических волн ВЗД частот ₁₃ с образованием соответствующей СГАВ; с помощью последовательно электрически соединенных шестого двухканального генератора (63) УЗД частот ₁₄, шестого двухканального усилителя мощности (64) УЗД частот ₁₄ и двух идентичных друг другу гидроакустических излучателей (65) УЗД частот ₁₄, установленных на противоположных сторонах третьего дополнительного отстойника и ориентированных строго навстречу друг другу, осуществляется формирование, усиление до необходимого уровня и излучение навстречу друг другу двух гидроакустических волн УЗД частот ₁₄ с образованием СГАВ УЗД частот ₁₄.

Далее вода с выхода третьего дополнительного отстойника, через систему (14) поверхностного слива и естественного насыщения ее кислородом, находящимся в воздухе, представляющую собой, в простейшем случае, металлическую гребенку, поступает на вход первого специального сооружения (12), находящегося на более низком уровне, чем третий дополнительный отстойник – для образования водопадного эффекта.

При этом благодаря системам (14) поверхностного слива и естественного насыщения воды кислородом, находящемся в воздухе, производится дополнительное обеззараживание воды.

В первом специальном сооружении под воздействием соответствующего цвета производится полная очистка от КЧ, водорослей и бактерий. С этой целью в блоке (66) формируют заданный, в зависимости от преобладающих в воде видов бактерий и водорослей, цвет, а с помощью нескольких – не менее двух, направленных осветительных устройств (67), расположенных снаружи и с противоположных сторон первой прозрачной трубы, а также ориентированных строго навстречу друг другу, осуществляют излучение нужного цвета.

С выхода первого специального сооружения (12) полностью очищенная от водорослей, ВВ и КЧ, а также полностью обеззараженная вода, подается в непрозрачную магистральную трубу (15) системы транспортировки питьевой воды населению. При этом:

1. Полная очистка воды от водорослей достигается за счет того, что:

А) на первом этапе большая часть водорослей просто не попадает в горловину непрозрачной приемной трубы:

– первая часть водорослей поднимается к поверхности и транспортируется мимо горловины непрозрачной приемной трубы с помощью пузырьков воздуха, сформированных диспергатором, установленным за 30-50 м от водоприемного технического устройства;

– вторя часть водорослей поднимается к поверхности и транспортируется мимо горловины непрозрачной приемной трубы с помощью кавитационных пузырьков, образовавшихся в процессе излучения интенсивных гидроакустических волн ВЗД частот ₁ при помощи первого гидроакустического излучателя ВЗД частот ₁, установленного за 20-30 м от водоприемного технического устройства;

– третья часть водорослей поднимается к поверхности и транспортируется мимо горловины непрозрачной приемной трубы с помощью интенсивных БГАВ ВЗД частот ₁, сформированных в речной воде при помощи первого гидроакустического излучателя ВЗД частот ₁, установленного за 20-30 м от водоприемного технического устройства;

– четвертая часть водорослей поднимается к поверхности и транспортируется мимо горловины непрозрачной приемной трубы с помощью интенсивных БГАВ УЗД частот ₂, сформированных в речной воде при помощи первого гидроакустического излучателя УЗД частот ₂, установленного на горловине и ориентированного под углом ~ 45° вверх;

– пятая часть водорослей прижимается ко дну реки и транспортируется мимо горловины непрозрачной приемной трубы с помощью БГАВ УЗД частот ₃, сформированных в речной воде при помощи второго гидроакустического излучателя УЗД частот ₃, установленного на горловине и ориентированного под углом ~ 45° вверх;

– шестая часть водорослей уничтожается при помощи интенсивных электромагнитных волн _эм, сформированных в речной воде при помощи первого излучателя электромагнитных волн _эм, установленного на горловине и ориентированного навстречу движущемуся потоку воды;

Б) на втором этапе водоросли уничтожаются в двух специальных сооружениях и трех дополнительных отстойниках:

– седьмая часть водорослей уничтожается в поле интенсивных СГАВ УЗД частот ₄, ₅ и ₆, сформированных внутри второго специального сооружения – в качестве которого используется вторая прозрачная труба;

– восьмая часть водорослей уничтожается под воздействием интенсивного цвета, сформированного снаружи второго специального сооружения;

– девятая часть водорослей уничтожается в первом дополнительном отстойнике в поле интенсивных СГАВ ЗД ₇, ВЗД ₈ и УЗД ₉ частот;

– десятая часть водорослей уничтожается во втором дополнительном отстойнике в поле интенсивных СГАВ ЗД ₁₀, ВЗД ₁₁ и УЗД ₁₂ частот;

– одиннадцатая часть водорослей уничтожается в третьем дополнительном отстойнике в поле интенсивных СГАВ ВЗД ₁₃ и УЗД ₁₄ частот;

– двенадцатая часть водорослей уничтожается под воздействием интенсивного цвета, сформированного снаружи первого специального сооружения.

2. Полное обеззараживание воды достигается за счет того, что:

А) на первом этапе часть бактерий уничтожается в районе горловины непрозрачной приемной трубы:

– первая часть бактерий уничтожается с помощью интенсивных БГАВ УЗД частот

₂, сформированных в речной воде при помощи первого гидроакустического излучателя УЗД частот ₂, установленного на горловине и ориентированного под углом ~ 45° вверх;

– вторая часть бактерий уничтожается с помощью БГАВ УЗД частот ₃, сформированных в речной воде при помощи второго гидроакустического излучателя УЗД частот ₃, установленного на горловине и ориентированного под углом ~ 45° вверх;

– третья часть бактерий уничтожается при помощи интенсивных электромагнитных волн _эм, сформированных в речной воде при помощи первого излучателя электромагнитных волн _эм, установленного на горловине и ориентированного навстречу движущемуся потоку воды;

Б) на втором этапе бактерии уничтожаются в двух специальных сооружениях и трех дополнительных отстойниках:

– четвертая часть бактерий уничтожается в поле интенсивных СГАВ УЗД частот ₄, ₅ и ₆, сформированных внутри второго специального сооружения – в качестве которого используется вторая прозрачная труба;

– пятая часть бактерий уничтожается под воздействием интенсивного цвета, сформированного снаружи второго специального сооружения;

– шестая часть бактерий уничтожается в первом дополнительном отстойнике в поле интенсивных СГАВ ЗД ₇, ВЗД ₈ и УЗД ₉ частот;

– седьмая часть бактерий уничтожается во втором дополнительном отстойнике в поле интенсивных СГАВ ЗД ₁₀, ВЗД ₁₁ и УЗД ₁₂ частот;

– восьмая часть бактерий уничтожается в третьем дополнительном отстойнике в поле интенсивных СГАВ ВЗД ₁₃ и УЗД ₁₄ частот;

– девятая часть бактерий уничтожается под воздействием интенсивного цвета, сформированного снаружи первого специального сооружения.

3. Полная очитки воды от ВВ достигается за счет того, что:

А) на первом этапе большая часть ВВ просто не попадает в горловину непрозрачной приемной трубы:

– первая часть ВВ поднимается к поверхности и транспортируется мимо горловины непрозрачной приемной трубы с помощью пузырьков воздуха, сформированных диспергатором, установленным за 30-50 м от водоприемного технического устройства;

– вторая часть ВВ поднимается к поверхности и транспортируется мимо горловины непрозрачной приемной трубы с помощью кавитационных пузырьков, образовавшихся в процессе излучения интенсивных гидроакустических волн ВЗД частот ₁ при помощи первого гидроакустического излучателя ВЗД частот ₁, установленного за 20-30 м от водоприемного технического устройства;

– третья часть ВВ поднимается к поверхности и транспортируется мимо горловины непрозрачной приемной трубы с помощью интенсивных БГАВ ВЗД частот ₁, сформированных в речной воде при помощи первого гидроакустического излучателя ВЗД частот ₁, установленного за 20-30 м от водоприемного технического устройства;

– четвертая часть ВВ поднимается к поверхности и транспортируется мимо горловины непрозрачной приемной трубы с помощью с помощью интенсивных БГАВ УЗД частот ₂, сформированных в речной воде при помощи первого гидроакустического излучателя УЗД частот ₂, установленного на горловине и ориентированного под утлом ~ 45° вверх;

– пятая часть ВВ прижимается ко дну реки и транспортируется мимо горловины непрозрачной приемной трубы с помощью с помощью БГАВ УЗД частот ₃, сформированных в речной воде при помощи второго гидроакустического излучателя УЗД частот ₃, установленного на горловине и ориентированного под углом ~ 45° вверх;

Б) на втором этапе очищение воды от ВВ осуществляется в трех дополнительных отстойниках:

– шестая часть ВВ выпадает в осадок в первом дополнительном отстойнике в поле интенсивных СГАВ ЗД ₇, ВЗД ₈ и УЗД ₉ частот;

– седьмая часть ВВ выпадает в осадок во втором дополнительном отстойнике в поле интенсивных СГАВ ЗД ₁₀, ВЗД ₁₁ и УЗД ₁₂ частот;

– восьмая часть ВВ выпадает в осадок в третьем дополнительном отстойнике в поле интенсивных СГАВ ВЗД ₁₃ и УЗД ₁₄ частот;

4. Полная очистка воды от КЧ достигается за счет того, что:

А) на первом этапе часть КЧ коагулирует с ВВ: МДЧ, СДЧ и КДЧ в поле БГВА ВЗД ₁ и УЗД: ₂ и ₃ частот, а также с ВВ и друг с другом в поле электромагнитных волн _эм и вместе с ними просто не попадает в горловину непрозрачной приемной трубы:

– первая часть КЧ коагулирует с ВВ, поднимается к поверхности и транспортируется мимо горловины непрозрачной приемной трубы с помощью интенсивных БГАВ ВЗД частот ₁, сформированных в речной воде при помощи первого гидроакустического излучателя ВЗД частот ₁, установленного за 20-30 м от водоприемного технического устройства;

– вторая часть КЧ коагулирует с ВВ, поднимается к поверхности и транспортируется мимо горловины непрозрачной приемной трубы с помощью интенсивных БГАВ УЗД частот ₂, сформированных в речной воде при помощи первого гидроакустического излучателя УЗД частот ₂, установленного на горловине и ориентированного под углом ~ 45° вверх;

– третья часть КЧ коагулирует с ВВ, прижимается ко дну реки и транспортируется мимо горловины непрозрачной приемной трубы с помощью БГАВ УЗД частот ₃, сформированных в речной воде при помощи второго гидроакустического излучателя УЗД частот ₃, установленного на горловине и ориентированного под углом ~ 45° вверх;

– четвертая часть КЧ коагулирует с ВВ, а также друг с другом при помощи интенсивных электромагнитных волн _эм, сформированных в речной воде при помощи первого излучателя электромагнитных волн _эм, установленного на горловине и ориентированного навстречу движущемуся потоку воды;

Б) на втором этапе КЧ коагулируют друг с другом и с ВВ в одном специальном сооружении и трех дополнительных отстойниках:

– пятая часть КЧ коагулирует друг с другом и с ВВ во втором специальном сооружении в поле интенсивных СГАВ УЗД частот ₄, ₅ и ₆;

– шестая часть КЧ коагулирует друг с другом и с ВВ в первом дополнительном отстойнике в поле интенсивных СГАВ ЗД частот ₇, ВЗД частот ₈ и УЗД частот ₉;

– седьмая часть КЧ коагулирует друг с другом и с ВВ во втором дополнительном отстойнике в поле интенсивных СГАВ ЗД частот ₁₀, ВЗД частот ₁₁ и УЗД частот ₁₂;

– восьмая часть КЧ коагулирует друг с другом и с ВВ в третьем дополнительном отстойнике в поле интенсивных СГАВ ВЗД частот ₁₃ и УЗД частот ₁₄.

5. Высокая производительность очистки и обеззараживания воды достигается за счет того, что:

– условная очистка – предотвращение попадание части водорослей, ВВ, КЧ и бактерий в горловину непрозрачной приемной трубы начинается еще в реке за счет их транспортировки мимо горловины:

– исключен из цикла очистки малопроизводительный акустический гидроциклон, а вместо него используется первое специальное сооружение;

– дополнительно используется второе специальное сооружение;

– вместо прохождения волы через дренажные системы используется поверхностный слив воды между дополнительными отстойниками и др.

6. Уменьшение финансово-временные затрат для удаления отходов достигается за счет того, что предотвращается попадание части водорослей, ВВ и КЧ в горловину непрозрачной приемной трубы, то есть два специальных сооружения и три дополнительных отстойника заранее разгружаются от части водорослей и ВВ.

7. Уменьшение стоимости очищения заданного объема воды достигается за счет того, что:

– предотвращается попадание части водорослей, ВВ, КЧ и бактерий в горловину непрозрачной приемной трубы;

– повышается производительность дополнительных отстойников за счет использования поверхностного слива воды вместо дренажных систем;

– увеличивается объем очищаемой воды за счет исключения изцикла очистки воды акустического гидроциклона и др.

Отличительными признаками заявляемого способа являются:

1. В качестве главного водного резервуара используется река.

2. В главном водном резервуаре дополнительно используют систему искусственной аэрации воды, установленную на дне реки вверх по течению за 30-50 м до приемной трубы.

3. Диаметр пузырьков воздуха системы искусственной аэрации воды близок к резонансной частоте излучателя ВЗД частот, установленного на дне реки вверх по течению за 20-30 м до приемной трубы;

4. В главном водном резервуаре БГАВ ВЗД частот распространяются не во все стороны, а от дна до поверхности.

5. В главном водном резервуаре вместо БГАВ НЗД частот и ЗД частот дополнительно к ВЗД частот излучают бегущие вверх и навстречу течению, а также вниз и навстречу течению от горловины приемной трубы интенсивные гидроакустические волны УЗД частот.

6. В главном водном резервуаре дополнительно излучают бегущие вверх, вниз и навстречу течению интенсивные электромагнитные волны УЗД частот.

7. С помощью гидроакустических излучателей УЗД частот и электромагнитного излучателя УЗД частот в главном водном резервуаре осуществляют первичное уничтожение водорослей и бактерий.

8. С помощью гидроакустических излучателей УЗД частот осуществляют прижатие одной части водорослей и ВВ ко дну реки со среднего горизонта и поднятие другой части водорослей и ВВ к поверхности реки со среднего горизонта.

9. Для предварительного обеззараживания и вторичного уничтожения водорослей дополнительно используют второе специальное сооружение – вторую прозрачную трубу с системой освещения различным цветом.

10. Для предварительного обеззараживания и коагуляции КЧ внутри второй прозрачной трубы по всей ее длине установлено не менее трех пар направленных навстречу друг другу гидроакустических излучателей УЗД частот, формирующих во второй прозрачной трубе СГАВ.

11. В первом дополнительном отстойнике вместо БГАВ используют интенсивные СГАВ тех же диапазонов частот.

12. Для окончательного обеззараживания воды в качестве первого специального сооружения, вместо акустического гидроциклона, используют первую прозрачную трубу с системой освещения различным цветом.

13. Между отстойниками, вместо прохождения воды через дренажные системы, применяют поверхностный слив всей массы воды, при этом толщина сливаемого слоя воды не превышает 5 см.

Наличие отличительных от прототипа признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию “новизна”.

Анализ известных технических решений с целью обнаружения в них указанных отличительных признаков, показал следующее.

Признаки 4-10 и 12 являются новыми и неизвестно их использование для очистки воды от водорослей и ВВ.

Признаки 2, 3 и 11 являются новыми и неизвестно их использование для очистки воды от водорослей и ВВ. В то же время известно использование систем искусственной аэрации воды (признак 2), формирования пузырьков воздуха заданного диаметра (признак 3), использование СГАВ (признак 11).

Признаки 1 и 13 является известными.

Таким образом, наличие новых существенных признаков, в совокупности с известными, обеспечивает появление у заявляемого решения нового свойства, не совпадающего со свойствами известных технических решении – эффективно очищать большие массы воды от водорослей, ВВ, КЧ и бактерий относительно простым способом при минимальных финансовых затратах.

В данном случае мы имеем новую совокупность признаков и их новую взаимосвязь, причем не простое объединение новых признаков и уже известных, а именно выполнение операций в предложенной последовательности и приводит к качественно новому эффекту. Данное обстоятельство позволяет сделать вывод о соответствии разработанного способа критерию “существенные отличия”.

Пример реализации способа. Промышленные испытания разработанного способа производились в марте и мае 2008 г.в Республики Корея на реке Накдонг (Nakdong) около города Пусана, а также в специализированной лаборатории университета INJE. В последнем случае эксперименты выполнялись в бассейнах высотой 1,6 м с тремя контрольными сливами: 1,35 м (0,25 м от поверхности); 0,8 м и 0,15 м (нижний контрольный слив). При этом гидроакустические излучатели УЗД частот располагались на горизонте 0,8 м или на дне бассейна и были направлены вверх.

На фиг.5а иллюстрируются графические зависимости цветности воды (С°), являющейся главным качественным показателем содержания водорослей и ВВ в воде, на уровне верхнего контрольного слива для способа-прототипа (кружочки черного цвета) и разработанного способа (кружочки белого цвета). Как видно из фиг.5а, при размещении гидроакустического излучателя в середине бассейна (на горизонте 0,8 м) и при излучении вверх УЗД частот в период времени с 17:00 6.3.2008 г. по 11:00 73.2008 г. цветность воды изменилась с 92,5° до 89,5°, то есть за 18 часов уменьшилась на 3,0° или на 3,2% (градиент равен – 0,17 градуса в час). В то время как в бассейне без гидроакустического излучателя за этот же интервал времени цветность изменилась с 97,0° до 49,4°, то есть уменьшилась на 47,6°, или на 49,1% (градиент равен – 2,64 градуса в час). При этом разница в бассейнах в абсолютных единицах составила величину 44,6°, или 45,8% – по цветности, а также 2,47 градуса в час, или 93,5% – по градиенту цветности.

Из фиг.5а также видно, что после прекращения излучения УЗД частот – интервал времени с 11:00 до 17:00 7.3.2008 г., цветность воды в бассейне с гидроакустическим излучателем начала резко изменилась: с 89,5° до 28,5°, то есть за 6 часов уменьшилась на 6 1,0°, или на 68,2% (градиент равен – 10,2 градуса в час). В то время как в бассейне без гидроакустического излучателя за этот же интервал времени цветность изменилась с 49,4° до 32,5°, то есть уменьшилась на 16,9°, или на 34,2% (градиент равен – 2,82 градуса в час). При этом разница в бассейнах в абсолютных единицах составила величину 44,1°, или 72,3% – по цветности, а также 7,73 градуса в час, или 75,8% – по градиенту цветности (скорости изменения цветности).

Таким образом, в течение 18 часов водоросли и ВВ удерживались на поверхности и укрупнялись под воздействием гидроакустических волн УЗД частот, а затем, после прекращения гидроакустического излучения, прокоагулированные (укрупненные) водоросли и ВВ быстро выпали в осадок.

На фиг.5б иллюстрируются графические зависимости цветности воды (С°) на уровне верхнего контрольного слива для способа-прототипа (кружочки черного цвета) и разработанного способа (кружочки белого цвета). Как видно из фиг.5б, при размещении гидроакустического излучателя на дне бассейна и при излучении вверх УЗД частот в период времени с 18:00 7.3.2008 г.по 11:00 8.3.2008 г.цветность воды изменилась с 34,35° до 64,6°, то есть за 17 часов увеличилась на 30,3° или на 46,9% (градиент равен +1,78 градуса в час). В то время как в бассейне без гидроакустического излучателя за этот же интервал времени цветность изменилась с 32,0° до 27,2°, то есть уменьшилась на 4,8°, или на 15,0% (градиент равен – 0,28 градуса в час). При этом разница в бассейнах в абсолютных единицах составила величину 35,1°, или 61,9% – по цветности, а также 2,1 градуса в час, или 115,7% – по градиенту цветности (скорости изменения цветности).

Таким образом, за 17 часов со дна и средних горизонтов бассейна с гидроакустическим излучателем УЗД частот к поверхности было поднято водорослей и ВВ на 61,9% больше (показатель – цветность воды), чем в бассейне без гидроакустического излучателя УЗД частот.

На фиг.6 в виде гистограмм иллюстрируется количественное содержание водорослей (тысяч штук/мл) в воде бассейна без гидроакустического излучателя (фиг.6а, б) и в воде бассейна с гидроакустическим излучателем УЗД частот (фиг.6в, г), расположенном на дне и ориентированном вверх. При этом индексами «I» «II» и «III» обозначены: общее количество водорослей (первая гистограмма), количество живых водорослей и количество мертвых водорослей (третья гистограмма), соответственно.

Как видно из фиг.6а на уровне верхнего слива бассейна без гидроакустического излучателя было зарегистрировано всего 23 880 водорослей, из них: 21 520 шт.- живых и 2 360 шт.- мертвых. Как видно из фиг.6б на уровне среднего слива бассейна без гидроакустического излучателя было зарегистрировано всего 24 100 водорослей, из них: 21 900 шт.- живых и 2 200 шт.- мертвых.

Как видно из фиг.6в на уровне верхнего слива бассейна с гидроакустическим излучателем УЗД частот было зарегистрировано всего 65 150 водорослей – на 41 270 шт., или 63,3% больше, чем на том же горизонте в бассейне без гидроакустического излучателя; из них: 52 100 шт.живых – на 30 580 шт., или на 58,7% больше, чем в бассейне без гидроакустического излучателя и 13 050 шт.мертвых – на 10 690 шт., или на 81,9% больше, чем в бассейне без гидроакустического излучателя.

Как видно из фиг.6г на уровне среднего слива бассейна с гидроакустическим излучателем УЗД частот было зарегистрировано всего 60 934 водорослей – на 36 834 шт., или 60,4% больше, чем на том же горизонте в бассейне без гидроакустического излучателя; из них: 32 667 шт. живых – на 10767 шт., или на 33,0% больше, чем в бассейне без гидроакустического излучателя и 28267 шт. мертвых – на 26467 шт., или на 93,6% больше, чем в бассейне без гидроакустического излучателя.

Анализируя данные, представленные на фиг.6, можно сделать следующие выводы:

– под воздействием гидроакустического излучения УЗД частот с нижнего и среднего горизонтов в верхний бассейна с гидроакустическим излучателем было поднято водорослей – на 41270 шт., или 63,3% больше, чем на тот же горизонт в бассейне без гидроакустического излучателя;

– под воздействием гидроакустического излучения УЗД частот на верхнем горизонте бассейна с гидроакустическим излучателем было зарегистрировано мертвых водорослей – на 10 690 шт., или на 81,9% больше, чем в бассейне без гидроакустического излучателя;

– под воздействием гидроакустического излучения УЗД частот с нижнего горизонта в средний бассейна с гидроакустическим излучателем было поднято водорослей – на 36 834 шт., или 60,4% больше, чем на тот же горизонт в бассейне без гидроакустического излучателя;

– под воздействием гидроакустического излучения УЗД частот на среднем горизонте бассейна с гидроакустическим излучателем было зарегистрировано мертвых водорослей – на 26 467 шт., или на 93,6% больше, чем в бассейне без гидроакустического излучателя.

Таким образом:

1. Полная очистка воды от водорослей достигнута за счет того, что:

– первая часть водорослей поднималась к поверхности и транспортировалась мимо горловины непрозрачной приемной трубы с помощью пузырьков воздуха, сформированных диспергатором;

– вторя часть водорослей поднималась к поверхности и транспортировалась мимо горловины непрозрачной приемной трубы с помощью кавитационных пузырьков, образовавшихся в процессе излучения интенсивных гидроакустических волн ВЗД частот ₁;

– третья часть водорослей поднималась к поверхности и транспортировалась мимо горловины непрозрачной приемной трубы с помощью интенсивных БГАВ ВЗД частот ₁;

– четвертая часть водорослей поднималась к поверхности и транспортировалась мимо горловины непрозрачной приемной трубы с помощью интенсивных БГАВ УЗД частот ₂;

– пятая часть водорослей прижималась ко дну реки и транспортировалась мимо горловины непрозрачной приемной трубы с помощью БГАВ УЗД частот ₃;

– шестая часть водорослей уничтожалась при помощи интенсивных электромагнитных волн _эм;

– седьмая часть водорослей уничтожалась в поле интенсивных СГАВ УЗД частот ₄–₆, сформированных внутри второго специального сооружения;

– восьмая часть водорослей уничтожалась под воздействием интенсивного цвета, сформированного снаружи второго специального сооружения;

– девятая часть водорослей уничтожалась в первом дополнительном отстойнике в поле интенсивных СГАВ ЗД ₇, ВЗД ₈ и УЗД ₉ частот;

– десятая часть водорослей уничтожалась во втором дополнительном отстойнике в поле интенсивных СГАВ ЗД ₁₀, ВЗД ₁₁ и УЗД ₁₂ частот;

– одиннадцатая часть водорослей уничтожалась в третьем дополнительном отстойнике в поле интенсивных СГАВ ВЗД ₁₃ и УЗД ₁₄ частот;

– двенадцатая часть водорослей уничтожалась под воздействием интенсивного цвета, сформированного снаружи первого специального сооружения.

2. Полное обеззараживание воды достигнуто за счет того, что:

– первая часть бактерий уничтожена с помощью интенсивных БГАВ УЗД частот ₂;

– вторая часть бактерий уничтожена с помощью БГАВ УЗД частот ₃;

– третья часть бактерий уничтожена при помощи интенсивных электромагнитных волн _эм;

– четвертая часть бактерий уничтожена в поле интенсивных СГАВ УЗД частот ₄, ₅ и ₆;

– пятая часть бактерий уничтожена под воздействием интенсивного цвета, сформированного снаружи второго специального сооружения;

– шестая часть бактерий уничтожена в первом дополнительном отстойнике в поле интенсивных СГАВ ЗД ₇, ВЗД ₈ и УЗД ₉ частот;

– седьмая часть бактерий уничтожена во втором дополнительном отстойнике в поле интенсивных СГАВ ЗД ₁₀, ВЗД ₁₁ и УЗД ₁₂ частот;

– восьмая часть бактерий уничтожена в третьем дополнительном отстойнике в поле интенсивных СГАВ ВЗД ₁₃ и УЗД ₁₄ частот;

– девятая часть бактерий уничтожена под воздействием интенсивного цвета, сформированного снаружи первого специального сооружения.

3. Полная очитка воды от ВВ достигнута за счет того, что:

– первая часть ВВ была поднята к поверхности и проведена мимо горловины с помощью пузырьков воздуха, сформированных диспергатором;

– вторая часть ВВ была поднята к поверхности и проведена мимо горловины с помощью кавитационных пузырьков;

– третья часть ВВ была поднята к поверхности и проведена мимо горловины с помощью интенсивных БГАВ ВЗД частот ₁;

– четвертая часть ВВ была поднята к поверхности и проведена мимо горловины с помощью интенсивных БГАВ УЗД частот ₂;

– пятая часть ВВ была прижата ко дну реки и проведена мимо горловины с помощью с помощью БГАВ УЗД частот ₃;

– шестая часть ВВ выпала в осадок в первом дополнительном отстойнике в поле интенсивных СГАВ ЗД ₇, ВЗД ₈ и УЗД ₉ частот;

– седьмая часть ВВ выпала в осадок во втором дополнительном отстойнике в поле интенсивных СГАВ ЗД ₁₀, ВЗД ₁₁ и УЗД ₁₂ частот;

– восьмая часть ВВ выпала в осадок в третьем дополнительном отстойнике в поле интенсивных СГАВ ВЗД ₁₃ и УЗД ₁₄ частот;

4. Полная очистка воды от КЧ достигнута за счет того, что:

– первую часть КЧ, прокоагулировав с ВВ, подняли к поверхности с помощью интенсивных БГАВ ВЗД частот ₁ и транспортировали мимо горловины;

– вторую часть КЧ, прокоагулировав с ВВ, подняли к поверхности с помощью интенсивных БГАВ УЗД частот ₂ и транспортировали мимо горловины;

– третью часть КЧ, прокоагулировав с ВВ, прижали ко дну реки с помощью БГАВ УЗД частот ₃ и транспортировали мимо горловины;

– четвертую часть КЧ прокоагулировали с ВВ, а также друг с другом при помощи интенсивных электромагнитных волн _эм;

– пятую часть КЧ прокоагулировли друг с другом и с ВВ во втором специиальном сооружении в поле интенсивных СГАВ УЗД частот ₄, ₅ и ₆;

– шестую часть КЧ прокоагулировали друг с другом и с ВВ в первом дополнительном отстойнике в поле интенсивных СГАВ ЗД частот ₇, ВЗД частот ₈ и УЗД частот ₉;

– седьмую часть КЧ прокоагулировали друг с другом и с ВВ во втором дополнительном отстойнике в поле интенсивных СГАВ ЗД частот ₁₀, ВЗД частот ₁₁ и УЗД частот ₁₂;

– восьмую часть КЧ прокоагулировали друг с другом и с ВВ в третьем дополнительном отстойнике в поле интенсивных СГАВ ВЗД частот ₁₃ и УЗД частот ₁₄.

5. Высокая производительность очистки и обеззараживания воды была достигнута за счет того, что:

– условная очистка – предотвращение попадание части водорослей, ВВ, КЧ и бактерий в горловину непрозрачной приемной трубы начиналась еще в реке;

– был исключен из цикла очистки малопроизводительный акустический гидроциклон, а вместо него использовалось первое специальное сооружение;

– дополнительно использовалось второе специальное сооружение;

– вместо прохождения воды через дренажные системы использовался поверхностный слив воды между дополнительными отстойниками и др.

6. Уменьшение финансово-временные затрат для удаления отходов было достигнуто за сто того, что предотвращалось попадание части водорослей, ВВ и КЧ в горловину непрозрачной приемной трубы.

7. Уменьшение стоимости очищения заданного объема воды было достигнуто за счет того, что:

– предотвращалось попадание части водорослей, ВВ, КЧ и бактерий в горловину непрозрачной приемной трубы;

– повышалась производительность дополнительных отстойников за счет использования поверхностного слива воды вместо дренажных систем;

– увеличивался объем очищаемой воды за счет исключения из цикла очистки воды акустического гидроциклона и др.

Формула изобретения

Способ обеззараживания и очистки воды от водорослей и взвешенных веществ, заключающийся в обработке воды в главном водном резервуаре излучением бегущих гидроакустических волн звукового диапазона частот, в первом отстойнике – излучением гидроакустических волн звукового и ультразвукового диапазона частот, во втором отстойнике – излучением стоячих гидроакустических волн звукового и ультразвукового диапазона частот, в третьем отстойнике – излучением стоячих гидроакустических волн звукового и ультразвукового диапазона частот, а также в дополнительном обеззараживании воды путем ее прохождения через системы естественной аэрации воды, отличающийся тем, что в качестве главного водного резервуара используют реку, при этом забор воды для ее дальнейшей очистки и обеззараживания осуществляют через горловину приемной трубы, в главном водном резервуаре дополнительно используют систему искусственной аэрации воды, установленную на дне реки вверх по течению за 30-50 м до приемной трубы, при этом излучатель звукового диапазона частот установлен на дне реки вверх по течению за 20-30 м до приемной трубы, в главном водном резервуаре дополнительно излучают бегущие вверх навстречу течению, а также вниз навстречу течению от горловины приемной трубы гидроакустические волны ультразвукового диапазона частот с амплитудой звукового давления не менее 10⁵ Па с помощью гидроакустических излучателей ультразвукового диапазона частот, установленных на горловине приемной трубы, а также бегущие навстречу течению электромагнитные волны ультразвукового диапазона частот с помощью излучателя электромагнитных волн, установленного на горловине приемной трубы и ориентированного строго навстречу движущемуся потоку воды, дополнительно используют два сооружения, одно из которых содержит прозрачную трубу с системой освещения различным цветом, находящуюся на берегу и подключенную своим входом к выходу непрозрачной приемной трубы, находящейся под водой, при этом внутри прозрачной трубы по ее длине установлено не менее трех пар направленных навстречу друг другу гидроакустических излучателей ультразвукового диапазона частот, формирующих в прозрачной трубе стоячие гидроакустические волны, а в качестве другого сооружения используют прозрачную трубу с системой освещения различным цветом, находящуюся на берегу и подключенную своим выходом к входу непрозрачной магистральной трубы системы транспортировки питьевой воды населению; между отстойниками применяется поверхностный слив всей массы воды, причем толщина сливаемого слоя воды не превышает 5 см, при этом в первом отстойнике используют стоячие гидроакустические волны.

РИСУНКИ