Начало статьи см. здесь

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