Бассейн - Очистка от мусора и фильтрация воды
Тем, у кого есть на даче или на участке загородного дома открытый водоем, наверняка знакомы и проблемы с ним связанные. Из них можно выделить две, самые главные.
Первая - это цветение воды в жаркие летние месяцы. И вторая - это загрязнение поверхности водоема падающими насекомыми, пылью, пыльцой и семенами растений, листвой, травой, птичьим пометом. И если не применять какие то способы очистки водоема, то со временем он превращается в болото с неприятно пахнущей водой и хорошо заиленным дном.
Цветение воды.
В любой воде находятся миллиарды микроскопических водорослей и их спор. По пере прогревания воды весной и при обилии света, водоросли начинаю интенсивно размножаться. И к середине лета (самый купальный сезон) водоем оказывается наполненным не чистой водой, а этаким бульоном. В котором ясно различимы эти самые водоросли. В принципе, эти водоросли совершенно безвредны. Воду можно использовать для полива без ограничения. Но купаться в таком водоеме не очень приятно по эстетическим соображениям. Да и самих водорослей иногда становится так много, что на поверхности воды начинает собираться пена. Ведь каждая водоросль ведет интенсивный газообмен с окружающей средой и со временем как бы обрастает пузырьками воздуха и поднимается в верхние слои воды.
Борьба с цветением в основном заключается либо в применении химических препаратов, либо в постоянной смене или интенсивной фильтрации воды. Бороться с цветением с помощью затемнения водоема непродуктивно. Вода, конечно, цвести не будет, но она не будет и прогреваться. Кому нужен бассейн с ледяной водой?
Применение химических препаратов в водоеме не всегда оправдано. Зачастую в водоеме живут рыбы, лягушки, растут растения. Они не всегда могут пережить такие химические атаки. Да и купаться в таком водоеме довольно рискованно. Ведь хотите или нет, а часть воды иногда контачит со слизистой оболочкой человека. А ребенок вообще может машинально сделать несколько глотков воды из водоема во время «водных процедур».
К тому же стоимость химических препаратов достаточно ощутима. И если для маленьких декоративных водоемов их стоимость не очень «кусается», то для водоема в несколько сот кубометров, населенных как правило рыбой, сумма затрат становится существенной.
Постоянная фильтрация большого количества воды так же весьма затратна. В маленьком водоеме можно просто сменить всю воду или обеспечить ее некую проточность. В большом же водоеме система фильтрации должна отфильтровывать водоросли быстрее, чем они размножаются. Иначе система просто не имеет смысла. Как бы она не старалась, водоем все равно будет цвести. Следовательно, система должна быть очень мощной. И соответственно - дорогой. Кроме того, ее надо где то разместить, снабдить коммуникациями, обеспечить эффективное ее обслуживание и т.д. И в итоге стоимость таких систем фильтрации воды выливается в сотни и сотни тысяч рублей, превосходя порой стоимость строительства самого водоема.
Самое интересное, что при строительстве садовых водоемов, их будущий владелец в 99% случаев об этом просто не задумывается! Главное - построить бассейн, пруд, озеро. А там разберемся! Так вот - садовый водоем - это не просто большая ванна, вкопанная в землю (бетонная, пластиковая или пленочная). А сложнейшая система обеспечения его существования в приемлемом для владельца виде.
Гораздо сложнее бороться с механическим загрязнением водоема. Сразу после наступления весны начинают цвести растения. И летящая с них пыльца (особенно с одуванчиков) может покрыть поверхность водоема слоем в несколько миллиметров ! Затем начинают прилетать птицы, которые, разумеется, считают, что водоем построен исключительно для того, что бы им было где пить и купаться. И хорошо, если они оставляют следы своего пребывания только на берегах. Но ведь много помета попадает и в воду! Дополнительно удобряя ее для пущего размножения микроводорослей.
Потом приходит черед насекомых. Комары, мухи, стрекозы, всякие жуки валом валят к вашему бассейну. Для кого то это нормальная среда обитания и он тут поселится навсегда. А для кого то этот водоем просто препятствие в его долгом путешествии, которое он попробует форсировать. Рыбы, конечно, частично справляются с очисткой водоема от этого «мусора» . Но только частично.
Параллельно с насекомыми начинают налетать и всякие летучие семена, того же одуванчика, например. Травинки и сованные ветром листья с близрасположенных деревьев дополняют картину.
А если с вашим участком проходит какая либо сельская дорога без покрытия (да и с покрытием тоже), то просто пыль летит в вашу купальню просто круглогодично!
Бороться с загрязнением поверхности с помощью химии, как понимаете, просто бесполезно. Разве что наполнить бассейн серной кислотой, что бы все что в него падает сразу же и растворялось.
Удалить грязь можно только механическим способом, т.е. просто его сбором. А как это сделать? Собирать сачком? Запустить какого-нибудь робота? Проблема встала в полный рост.
Построив свой бассейн, (см. статью о его строительстве), я вобщем то не очень долго радовался. Все вышеперечисленные проблемы меня не миновали и не могли миновать. Водоем открытый, большой, освещен с восхода до заката, вокруг не пустыня, а луга. Соответственно птиц - просто стаи. Вобщем, хапнул я этих проблем по полной. Просчеты и ошибки при строительстве стали очевидны.
Применение химии в борьбе с цветением было признано непродуктивным. Во-первых, водоем достаточно большой (под 200 кубометров). Во-вторых, он достаточно населен рыбой и рисковать ее отравить не сильно хотелось. В третьих, вода из водоема используется для полива огорода, сада, газона... Если поливать химией газон еще допустимо (коровы у меня нет, а сам я траву редко ем), то вот с огородом и садом сложнее. Я то и минеральные удобрения стараюсь не применять, а тут - не профильная химия. Оно мне надо?
Фильтрационная мощная установка тоже не катила. Я не хотел тратить огромные деньжищи на нее, постоянный расход электричества, обустройство всех этих фильтров и их замену. Поскольку бассейн не маленький, вся эта возня грозила вырасти в отдельную службу по очистке водоема на весь период купального сезона. И без этого других дел было по горло.
Вобщем пришлось включить мозги и искать нетривиальное решение. И я его нашел!
Для начала я систематизировал факты.
1) Проточные водоемы не цветут. Вода в них постоянно обновляется. И даже озера, имеющие на дне ключи и хотя бы небольшой исток в виде ручья - тоже не цветут. Это я знаю точно! Дом, где я родился и вырос был в 300 метрах от такого озера. Я все детство и юность провел на этом озере. На дне его били ключи с ледяной водой, а из него вытекал небольшой ручеек, перешагнуть можно. Озеро каждое лето прекрасно прогревалось, но никогда не цвело!
Значит, для устранения цветения необходимо организовать проточность водоема, пусть и небольшую. Организовать ее в условиях бетонно-каменного замкнутого бассейна довольно сложновато, но можно попробовать.
2) Я располагаю скважиной с чистой водой и фактически неограниченным дебетом (в пределах производительности насоса «Малыш». А это не так плохо - примерно 1 тонна воды в час. Уже кое что.
3) Расход воды у меня тоже достаточно большой. Полив сада, огорода, газона. К счастью, основное время цветения воды и ее загрязнение совпадают со временем максимального расхода воды - лето. Т.е. некая проточность воды в бассейне вобщем то реальна. Т.е. по крайней мере 2-4 тонны воды в сутки менять можно без проблем ее добыть и ее утилизировать.
4) Все механические загрязнения воды сосредотачиваются в самом верхнем слое воды. Буквально несколько миллиметров. Если они тяжелее воды, они просто тонут, если легче - остаются плавать (а это 99,9% мусора).
5) Цветение воды так же начинается с самых верхних слоев! Это можно наблюдать постоянно находясь при водоеме. Верхний слой - самый прогреваемый. Он больше остальных получает света, в нем достаточно кислорода. Поэтому в стоячем водоеме водоросли начинают интенсивно размножаться именно сверху вниз! От поверхности в глубину!
Тут я понял секрет своего «озера детства», почему оно не цвело. Дело в том, что там постоянно со дна поступала свежая вода, а самый верхний слой постоянно удалялся, стекая в ручей! И этого оказывалось достаточно что бы устранить цветение и загрязнение поверхности.
Все решения наших проблем уже есть в природе, надо их просто увидеть и уметь применить. Если я буду в своем водоеме постоянно удалять самый верхний слой воды, например толщиной 5 мм (всего!), то не будет ни цветения, ни загрязнения. Вода будет прозрачной в течении всего летнего сезона (зимой она и так прозрачная да к тому же еще и подо льдом).
5 мм воды при площади водоема 60 кв. метров - это всего лишь 300 литров воды! Достаточно обеспечить замену всего ли лишь 300 литров воды в 200 кубовом водоеме ( а это всего 0,15%) - и нет ни водорослей, ни мусора на поверхности. Да я готов и 1% менять!
Окрыленный теоретической победой я немедленно приступил к экспериментам...
Часть 2.
Ну с подачей новой воды и утилизацией старой мне все было
ясно. А вот как обеспечить откачку именно самого верхнего слоя?
Подобных устройств я пока не встречал. К счастью, решение так
же лежало на поверхности. Взяв ведро я начал опускать его в воду
таким образом, что бы вода в него втекала только по самому
краешку, через борт. И обнаружил интересный факт - в ведро
стекает именно тот самый верхний слой воды. Причем начинает
двигаться вода даже на расстоянии нескольких метров от ведра! В
ведре начинает накапливаться та самая вода, которую надо удалить .
Физика этого процесса совершенно ясна. Все в природе, каждая
молекула вещества, стремится к минимизации своей потенциальной
энергии. Т.е. хочет оказаться как можно ближе к центру Земли под
действием силы тяжести. Опуская ведро в воду таким образом, что
край ведра оказался ниже уровня воды, я создал условие, при
котором самым верхним молекулам воды стало куда течь, что бы
уменьшить свою потенциальную энергию, т.е. приблизиться к центру Земли.
И самое главное - это условие распространяется на ВСЕ молекулы
воды, находящиеся выше края ведра! Если бы мое ведро было условно
«бездонным», я бы собрал всю воду с поверхности водоема. То, что
мне и требовалось!
Интересно, что на молекулы воды ниже уровня ведра тоже это
действует, но течь ей мешает стенка ведра. Поэтому эта вода
остается практически неподвижна! Таким образом, процесс сбора
именно самого верхнего слоя воды сводится к созданию этого
самого «бездонного ведра» и его правильной установке в водоеме.
«Бездонность» ведра организуется попросту откачкой из него
поступающей грязной воды. Для этого надо просто врезать в него
патрубок и подключить его к насосу.
С установкой несколько сложнее. На пустое ведро (я и в
дальнейшем буду употреблять слово ведро, имея ввиду водозаборник.
Тем более, что экспериментальный вариант как раз и был ведром.)
действуют сильные выталкивающие силы. И что бы удерживать его в
нужном положении (на 3-5 мм ниже уровня воды) и под небольшим
наклоном потребуется его сильно пригрузить, причем не занимая
внутренний объем ведра.
Но гладко оказалось только на бумаге...
Вы наверняка помните эти школьные задачки «про бассейны». Столько
то втекает, столько то вытекает... Вот тут я столкнулся с этими
задачками в натуральную величину. Во-первых, как бы не была мала
доля откачиваемой из бассейна воды, уровень ее немного падает, что
приводит к постоянному уменьшению притока воды в водозаборник.
Пусть немного, но это факт присутствует. Во-вторых, принципиально
невозможно обеспечить абсолютно точный баланс притока воды в
водозаборник и ее удалением (откачкой) из него. У всякого
насоса есть какие то свои параметры производительности. На них
накладывается нестабильность напряжения в электросети и другие
факторы. Т.е. как бы вы не старались «поймать» уровень заглубления
водозабора и производительность насоса, водозабор всегда будет
или осушаться, или переполняться доверху.
Если переполнение просто приводит к неработоспособности данного
устройства (оно просто резко снижает свою эффективность по
удалению загрязнений). То осушение чревато выходом насоса из
строя. Даже если это водо-вихревой насос, допускающий значительное
содержание в воде воздуха.
Решение проблемы поддержания постоянного перепада уровней воды
в водозаборнике и вне его вобщем то известно. Это довольно
сложная система плавающего водозаборника с системой рычагов
второго рода. И именно из-за сложности этой системы рычагов
она плохо реализуется в дачных условиях.
Другой вариант - периодическое включение отсасывающего насоса, был
забракован ввиду того, что объем водозаборника невелик (15
литров). И это привело бы к постоянному дерганью насоса раз в
10-20 секунд. Нет лучше способа его вывести из строя.
Поэтому пришлось изобретать устройство попроще, с учетом некоторых допущений.
Допущение первое: Уровень воды в бассейне условно постоянный.
Откачка даже 1 тонны воды уменьшает его уровень примерно на 1,5 см.
Допущение второе: Достаточно простое устройство регулировки и
постоянное присутствие человека позволяет периодически проводить
изменение заглубления водозаборника
Оставалось только сбалансировать приток воды в водозаборник и
ее откачивание. Решить эту проблему удалось с помощью достаточно
простого устройства (см. рис.)
Работает оно следующим образом. Поступление воды в водозаборник
осуществляется через его край. Так заливается самый верхний
грязный слой воды, к тому же насыщенный водорослями. Вода
отсасывается через патрубок у дна водозаборника. Водозаборник
устанавливается так, что бы расход лишь незначительно превышал
приток воды. Т.е. уровень воды в водозаборнике постоянно
снижался, хотя и очень медленно (чем медленнее, тем лучше).
По мере снижения уровня воды в водозаборнике, поплавок начинает
так же опускаться, одновременно с уровнем воды и через шток
открывать нижнюю пробку. Поскольку процесс происходит очень
медленно, то в какой то момент времени наступает баланс между
расходом воды и ее притоком через край водозаборника и притоком
через этот дополнительный клапан. Уровень воды внутри
водозаборника стабилизируется.
Конечно, подсос воды не из верхнего слоя некоторым образом
снижает эффективность системы, но незначительно. Загрязненная и
цветущая вода продолжает поступать в водозаборник. А периодическая
коррекция степени заглубления водозаборника (раз в пол-часа)
приводит систему в полностью рабочее состояние.
Сам клапан реализован на основе тройника диаметром 1 дюйм.
Верхняя часть тройника заглушена пробкой, в которой просверлено
отверстие по диаметру штока. Подтравливание воды через зазор -
незначительное.
Сам тройник врезан в боковое отверстие ведра (водозаборника)
при помощи футорки. А ниже футорке установлен металлический
уголок, так же с отверстием, в которое вставляется шток.
На шток надет кусок очень плотной резины, который выполняет
роль пробки. А что бы шток не выскакивал при высоком уровне
воды в водозаборнике, внизу у него навинчена гайка, выполняющая
роль стопора.
Поплавок должен быть достаточно большим, что бы своей
выталкивающей силой компенсировать давление воды, стремящейся
заполнить водозаборник через этот клапан.
Для заглубления водозаборника ниже уровня воды использовались
чугунные плитки. Сквозь них были пропущены три шпильки с резьбой
М10. В дне ведра были просверлены отверстия под шпильки.
Накинуты шайбы и навинчены гайки. Вращая гайки можно добиться
нужного положения водозаборника и нужной степени заглубления за
несколько секунд.
Сбоку ведра врезан патрубок (обычный сантехнический, от
раковины). К нему при помощи длинного гофрированного шланга
подсоединен «Малыш». Он прекрасно справляется с прокачкой грязной
воды, включая мелкий мусор и насекомых.
Во время испытаний был быстро получен навык в управлении и
настройке водозаборника. Экспериментальный образец показал себя с
самой лучшей стороны.
Для компенсации снижения уровня бассейна в процессе очистки,
одновременно включался и насос наливающий воду в бассейн (в
скважине). Это привело к тому, что корректировать степень
заглубления приходилось лишь 1-2 раза за все время процедуры
очистки.
Как видите на фото, перепад уровней воды поддерживается в
установленных пределах, а грязь и цветущая вода собирается очень
эффективно. Будучи разбросанные по всей поверхности водоема все
эти мошки и прочий мусор были даже как то и незаметны. Но
когда за полчаса они собрались в одном ведре, я просто поразился
их количеству!
Используя даже этот прототип, экспериментальный образец, в этом,
2006 году мне удалось полностью избежать цветения воды и
поддерживать поверхность воды в идеальной чистоте. Все лето вода
была абсолютно прозрачна.
Прочитавший эту статью до конца, читатель может задать вопрос: А
почему бы не устроить стразу стационарный перелив-водозаборник.
Тогда для очистки водоема достаточно было бы просто включить
наполнение и избыточная вода, именно ее верхний слой сам бы
стекал в дренаж? Т.е. попросту реализовать идею того «озера из
детства» в полной мере, просто с регулируемыми «ключами».
Возможно именно так я и сделаю. Просто такое решение (с
переливом) не везде применимо. Например, его трудно организовать в
водоемах где уровень воды значительно ниже уровня земли. Или
близки грунтовые воды, а водоем не имеет гидроизоляции.
Кроме того, мне хотелось испытать правильность идеи и найти
гарантированное решение проблемы цветущей воды и ее загрязнения.
К тому же мой бассейн - законченная конструкция. А что то
переделывать - труднее чем делать с самого начала.
Конечно, я в следующем сезоне озабочусь и устройством
стационарного водозаборника и дренажного или накопительного колодца.
А тем, кто только собирается сделать себе открытый водоем на
дачном участке, рекомендую воспользоваться моим опытом и сделать и
правильный перелив, и накопитель (дренаж) непосредственно в
процессе строительства.
Константин Тимошенко |
