В Японии разработан новый плавучий водоочистительный агрегат (названный «водным жуком»), работающий на солнечной энергии, который позволяет очищать воду в закрытых водоемах. Работа «водного жука» успешно демонстрировалась на многих участках.

Предисловие

Качество воды в закрытых водоемах, таких, как водохранилища и пруды, имеет тенденцию к ухудшению, когда вода, втекающая в водоем, загрязнена и переобогащена питательными веществами. Это обусловливает быстрый рост водорослей, особенно в течение лета, когда температура воды достаточно высока. Эффективный метод по предотвращению ухудшения качества воды состоит в том, чтобы размешивать и проветривать воду для поддержания в ней постоянной концентрации кислорода. Методом, наиболее широко использующимся для этой цели в Японии, является фонтан. Альтернативные методы включают использование насоса или вентилятора. Однако все они потребляют существенное количество энергии и имеют крупные компоненты, закрепленные под водой, что затрудняет их установку и обслуживание.

«Водный жук» перемещает большое количество воды на низкой скорости, вследствие чего он потребляет меньше энергии, чем другие системы (менее одной шестой части от их потребления) и может приводиться в действие солнечной энергией. «Водный жук» был разработан Masaki Envec Co Ltd совместно с Marine Technology Institute Co Ltd и World Link Co Ltd.

Принцип действия


«Водный жук» плавает на поверхности воды, и гребной винт в его нижней секции создает восходящий водяной поток, который затем радиально распыляется по воде через конусообразный раструб в верхней части системы. Гребной винт также приводит модуль, прикрепленный к бакену, в круговое движение, обеспечивая тем самым конвекционные потоки на больших площадях. Конвекционные потоки разрушают застоявшиеся гнилые слои и температурный градиент на глубине, и обеспечивают нагрев воды и обогащение ее кислородом. Это активизирует аэробных микробов, которые способствуют разложению веществ, вызывающих загрязнение. Эти микробы относятся к первому уровню пищевой цепочки для рыбы и водянных насекомых; следовательно, «водный жук» стимулирует внутреннюю экосистему. Кроме того, вода, перемещаемая к поверхности, подвергается воздействию солнечных ультрафиолетовых лучей и стерилизуется. При использовании агрегата в глубоких водоемах на нем может быть установлена дополнительная насадка.

Мощность

В зависимости от мощности двигателя «водные жуки» подразделяются на три группы (25Вт, 40Вт, 90Вт, см. таблицу 1). Модели, снабженные двигателями мощностью 25Вт и 40Вт, могут приводиться в движение, либо солнечной энергией либо подключаются к общественной энергосети.

Как можно видеть из таблицы 2, «водный жук» обеспечивает производительность, сравнимую с производительностью очистительных систем других типов, но при этом приводится в действие двигателем очень малой мощности.

Вследствие того, что «водный жук» плавает на поверхности воды, исчезает необходимость подводных работ, что в комбинации с простой конструкцией агрегата существенно снижает эксплуатационные расходы. Оборудование также может быть легко перемещено с одного места на другое.

Производительность


Первый «водный жук», работающий на солнечной энергии, был введен в эксплуатацию в запруде Nishiyama в марте 1998 года. Для того чтобы сделать сравнение по производительности, также была запущена вентилирующая система насосного типа с компрессором мощностью 7.5 кВт. Исследования показали, что обе системы оказывали практически одно и то же действие на течение воды, а также на сохранение и улучшение ее качества. Однако для «водного жука» отмечено существенно меньшее количество хлорофилла (показатель наличия водорослей), что говорит о более высокой эффективности моду-ля.

Второй солнечный «водный жук», снабженный двигателем мощностью 25Вт, установлен в пруду Зоологического и Ботанического садов в Kumamoto. Он улучшил качество воды, уменьшая рост водорослей и понижая количество хлорофилла. Третья система с двигателем мощностью 90Вт, которая приводится в действие не только солнечной энергией, но и подключена к общественной энергосистеме, была запущена в запруде Kururi, где ранее существовавшая система фонтанного типа не могла предотвратить ухудшения качества воды, вызывающего разрастание цветущих водорослей, умирание рыбы и плохой запах.

В 1999 году два пробных агрегата с двигателями мощностью 90Вт были установлены на реке Tomakomai, где наблюдались явные признаки ухудшения качества воды. Дальнейшее исследование подтвердило, что «водные жуки» повысили пониженную концентрацию кислорода, тем самым улучшив состояние воды. В результате в следующем 2000 году девять дополнительных таких же «жуков» были введены в эксплуатацию.

Экономика

Начальная стоимость агрегата мощностью 90Вт, запущенного в запруде Kururi, оказалась менее половины стоимости существующей там же фонтанной системы. Кроме того, стоимость энергии для фонтанной системы составляет 600000 японских йен в год, в то время как энергия для «водного жука» стоит всего лишь 36000 йен в год. Стоимость девяти девяностоваттных систем, установленных на реке Tomakomai в 2000 году, составила около 34 миллионов йен за каждую, это менее чем одна десятая часть стоимости обычных очистительных систем.