EA024711B1

EA024711B1 - Система локальной дезинфекции для крупных водоемов

Info

Publication number: EA024711B1
Application number: EA201400008A
Authority: EA
Inventors: Фернандо Бенджамин Фишманн
Original assignee: Кристал Лагунс (Кюрасао) Б.В.
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2016-10-31
Also published as: AU2012385928B2; ES2521465B1; RS54350B1; GB2509605A; KR101967939B1; MX2014000471A; PT107341B; PL2746227T3; HUE025910T2; EP2746227A1; RO129997A2; SI2746227T1; CY1116879T1; PT2746227E; EA201400008A1; ZA201400200B; NZ619342A; CA2855564C; GR20130100680A; TWI511933B

Abstract

Настоящее изобретение относится к способу регулирования микробиологических свойств части воды внутри крупного водоема путем обработки указанной зоны химическими агентами в соответствии с температурой воды, ее минерализацией, разбавляющей способностью и диффузией химикатов в крупном водоеме.

Description

Настоящее изобретение относится к способу регулирования микробиологических свойств части воды в крупных водоемах путем сосредоточения на обработке такой части воды, при этом указанная часть большого водоема удовлетворяет требованиям конкретных микробиологических санитарных критериев. Настоящее изобретение открывает возможность использования больших водоемов в рекреационных целях безопасным образом, избегая обработки всего водоема. Данный способ также включает выдачу химикатов на основании определения параметров способом, учитывающим окислительновосстановительный потенциал (ох1байоп-гебис1юп ροϊοηΐίαΐ - ОКР), температуру, минерализацию и, необязательно, диффузию химикатов, а также разбавляющую способность воды. Благодаря этому для обработки воды требуется в десятки раз меньше химикатов и снижается энергопотребление. Таким образом, настоящее изобретение открывает возможность использования определенных зон больших искусственных или природных водоемов, таких как озера, лагуны, водохранилища, запруды, минеральные источники, пруды или море; в рекреационных целях безопасным образом, преодолевая проблемы, связанные с ограниченностью или невозможностью обработки всего водоема.

Уровень техники

Проводимые по всему миру исследования показали, что качество воды некоторых крупных водоемов, таких как озера, водохранилища, запруды и моря, характеризуется бактериологическими и физическими параметрами, не соответствующими стандартам безопасности и/или качеству воды, требуемому для рекреации. Следовательно, использование таких крупных водоемов в рекреационных целях может представлять угрозу здоровью людей и оказывать отрицательное воздействие на окружающие сообщества и географические объекты.

Загрязнение воды может иметь отношение к изменению химических, физических и биологических параметров водоема из-за деятельности человека. По мере экспоненциального роста со временем населению земли требуется больше жизненного и рекреационного пространства, и, следовательно, расширяется использование в различных целях природных или искусственных водоемов. Растущее население занимает окраины больших городов, требует дополнительных площадей и соответствующих коммунальных служб. Более того, умножается количество отраслей промышленности, что вызывает некоторые экологические последствия, которые также отрицательно влияют на качество таких крупных водоемов.

Одним из факторов, способствующих плохому качеству воды, является загрязнение воды. Вода может загрязняться за счет отведения сточных вод, промышленного загрязнения, чрезмерного хозяйственного освоения прибрежных территорий, стоков сельскохозяйственных предприятий и городов, загрязнения воздуха и т.д. Кроме того, более высокие температуры могут отрицательно сказываться на микробиологических и физических свойствах воды и способствовать быстрому распространению микроорганизмов, которые могут наносить вред здоровью человека. Эти примеры показывают, что качество воды может понизиться и выйти за пределы стандартов, предъявляемых к воде, используемой в рекреационных целях.

Эффекты от загрязнения воды включают воздействие на здоровье живых организмов в водоемах и, в конечном счете, на здоровье людей, которые могут использовать такую воду в прямых или косвенных целях.

Кроме того, количество питательных веществ, поступающих в крупные водоемы, с годами существенно увеличилось, главным образом, из-за увеличения городов и интенсификации сельского хозяйства, и вызвало усиленный рост микроорганизмов или эвтрофикацию водоемов. В эвтрофных условиях такое количество поступающих питательных веществ вызывает увеличение интенсивности метаболизма водных растений, таким образом увеличивая биологическую потребность в кислороде и уменьшая содержание в воде растворенного кислорода. Кроме того, температура также влияет на содержание в воде растворенного кислорода, так как теплая вода обладает меньшей способностью удерживать растворенный кислород. Следовательно, объединенное воздействие двух факторов, снижающих содержание кислорода, большого количества питательных веществ и более высоких температур, приводит к ослаблению организмов, так как они становятся более подвержены болезням, паразитам и другим загрязнителям. Все эти проблемы оказывают отрицательное влияние на качество воды и вызывают распространение водорослей и других микроорганизмов, которые затем отмирают и создают небезопасную среду для рекреационного использования человеком. Кроме того, глобальное потепление имеет тенденцию к усилению этого типа проблем по всему миру.

На крупных водоемах, используемых в рекреационных целях, были проведены многочисленные исследования и анализы. Крупные водоемы используют во множестве рекреационных целей, включая купание, воднолыжный спорт, виндсерфинг, лодочный спорт и многие другие виды активности. Однако некоторые водоемы, используемые в этих рекреационных целях, не соответствуют требованиям конкретных микробиологических санитарных критериев, применяемых к водоемам. Например, ЕРА (Εηνίгоптеп1а1 РгоЮсйоп Адепсу - Агентство по охране окружающей среды США) проведены исследования на более чем 1000 озерах по всему США для анализа потенциальных рисков использования таких озер в целях рекреации с непосредственным соприкосновением, в результате чего было обнаружено, что более 30% этих озер потенциально оказывают разнообразное влияние на здоровье человека и более 41% харак- 1 024711 теризуются потенциалом воздействия водорослевых токсинов от высокого до умеренного. Кроме того, было обнаружено, что количество микробов и концентрации токсинов выше в прибрежных остатках, нежели на открытом водном пространстве.

Многие страны по всему миру вводят законодательство по использованию водоемов для рекреации с непосредственным контактом, например, купания, в безопасных и гигиеничных условиях, при этом, как правило, существуют два типа законодательства в отношении использования таких водоемов в рекреационных целях. Нормативные акты первого типа касаются плавательных бассейнов и обязательно требуют поддержания постоянного хлорного буфера для сохранения низкой концентрации микроорганизмов, а также для исключения загрязнения воды, когда в плавательный бассейн входят новые купальщики. Хлорный буфер нейтрализует загрязнители и убивает микроорганизмы, занесенные в воду плавательного бассейна купающимися, а также многие другие загрязняющие примеси, поддерживая, таким образом, высокое качество воды, соответствующее рекреационным целям. Нормативные акты второго типа относятся к природным или искусственным большим водоемам, таким как озера, море, лагуны, водохранилища или запруды, а также другие крупные водоемы, и именуются критериями для купания с полным контактом тела в водах рекреационного назначения. Эти нормативы основаны на разбавляющей способности воды. Когда вода имеет приемлемое содержание микроорганизмов, и новые купальщики входят в воду, загрязняющие примеси разбавляются настолько, что не достигают концентрации в воде, вызывающей существенные эффекты. Следовательно, в больших водоемах дезинфицирующий буфер не требуется благодаря высокой разбавляющей способности больших объемов воды и из-за ее природной способности поддерживать санитарные условия.

Нормативными актами в отношении рекреационного использования воды с непосредственным контактом, например, применяемыми к озерам, морям, лагунам или запрудам, требуется, чтобы качество воды соответствовало определенным стандартам, которые позволяют безопасно использовать такие водоемы. Для оценки пригодности больших водоемов для рекреационного использования с непосредственным контактом наиболее важными стандартами являются микробиологические параметры воды. Например, критериями ЕРА для купания с полным контактом тела в водах рекреационного назначения установлено, что для пресной воды концентрация Е.Сой не должна превышать 126 СРИ (со1опу-Гогт!пд иш! колониеобразующая единица, КОЕ) на 100 мл воды, концентрация Еп1етососс1 не должна превышать 33 КОЕ на 100 мл воды. Для морской воды ЕРА предписывается, что концентрация Еп1етососс1 не должна превышать 35 КОЕ на 100 мл воды. Другой пример, в Чили Нормативом ЫСЫ333 в отношении вод рекреационного назначения с непосредственным контактом предписывается, что вода не должна содержать более 1000 КОЕ фекальных бактерий группы кишечной палочки (включая, наряду с другими, Е.Сой). Следовательно, когда крупные водоемы используются в рекреационных целях с непосредственным контактом, к ним применяются жесткие нормы.

Следовательно, серьезной задачей является создание таких заданных конкретных микробиологических условий в больших водоемах, которые в настоящее время непригодны для использования в рекреационных целях, так как применение большого количества химических агентов и дезинфекционных веществ во всем крупном водоеме с целью достижения конкретных микробиологических санитарных условий нецелесообразно с технической, экономической и экологической точек зрения. Таким образом, в большинстве случаев обработка всего крупного водоема с целью достижения в этом водоеме конкретных микробиологических санитарных условий невозможна.

Кроме того, хотя некоторые водоемы могут соответствовать микробиологическим требованиям, предъявляемым к рекреационным водам с непосредственным контактом, или более жестким требованиям, предъявляемым к таким водоемам, имеются патогенные организмы, такие как простейшие, в частности, помимо прочих, амебы, которые могут присутствовать в таких водоемах, особенно в воде с низкой минерализацией или высокой температурой. Следовательно, нет гарантии, что соблюдение бактериологических нормативов для рекреационных вод с непосредственным контактом ведет к постоянному наличию условий для безопасного купания.

В настоящее время технологии обработки воды, применяемые в плавательных бассейнах, предусматривают добавление химических агентов с целью поддержания постоянного хлорного буфера с концентрацией по меньшей мере 1,5 ч./млн или для поддержания постоянного ОРР по меньшей мере 750 мВ. В настоящее время неизвестны практические способы обработки больших загрязненных микроорганизмами водоемов, таких как озера, море, лагуны, водохранилища или запруды, поскольку современные способы технически, экономически и экологически нецелесообразны для больших водоемов. ОРР все в большей степени становится основой подхода к стандартизации параметров дезинфекции воды. Метаболизм микроорганизмов и, следовательно, их способность к выживанию и распространению находятся под влиянием ОРР среды, в которой они живут. С бактериологической точки зрения окислитель отнимает электроны у клеточной мембраны (окислительно-восстановительная реакция), что делает клетку менее устойчивой и ведет к ее быстрой гибели.

ОРР, т.е. тенденцию химического соединения к приему электронов от других частиц, можно регулировать путем добавления различных дезинфекционных веществ, которые позволяют обрабатывать воду и убивать опасные микроорганизмы, которые могут создавать небезопасную с точки зрения рекреа- 2 024711 ционных целей обстановку. Кроме того, температура воды играет важную роль с точки зрения бактериологических параметров воды и распространения микроорганизмов, при этом распространение микроорганизмов имеет тенденцию к увеличению при более высоких температурах. Кроме того, минерализация воды также играет важную роль с точки зрения бактериологических параметров, так как для распространения некоторых микроорганизмов требуется определенная минерализация и в условиях с другой минерализацией они не выживают. Например, некоторые патогенные простейшие растут только в воде с минерализацией менее 2 вес.%, следовательно, в условиях с более высокой минерализацией такие микроорганизмы не будут ни расти, ни распространяться.

Технологии обработки воды в плавательных бассейнах предусматривают добавление большого количества химических агентов для поддержания надлежащих параметров дезинфекции. Для больших водоемов применение современных технологий дезинфекции в плавательных бассейнах неприемлемо технически и экономически, так как для этого бы потребовалось большое количество химикатов, и это имело бы существенные экологические последствия.

В настоящее время неизвестны практические способы дезинфекции больших водоемов и обработки таких больших водоемов, как озера, море, лагуны, водохранилища или запруды. С использованием традиционных технологий дезинфекции надлежащая обработка и дезинфекция были бы нецелесообразными с технической, экономической и экологической точек зрения. Следовательно, желательно обеспечить способ обработки больших водоемов, предпочтительно определенных их частей, для обеспечения зоны, соответствующей конкретным микробиологическим санитарным условиям, и безопасного использования этих водоемов в рекреационных целях.

Следовательно, имеется неразрешенная проблема в отношении использования в рекреационных целях природных или искусственных крупных водоемов, таких как озера, море, лагуны, водохранилища или водоемы со стоячей водой, ограниченные плотиной, с плохим качеством воды. Микробиологические параметры таких крупных водоемов должны соответствовать нормативам для воды, используемой с непосредственным контактом, или более строгим требованиям, применяемым к конкретному водоему, для обеспечения безопасного использования в рекреационных целях данного водоема, а также для исключения какой-либо угрозы для здоровья общества и близлежащих территорий; в настоящее время во многих крупных водоемах по всему миру такие условия отсутствуют.

В патенте США № 6231268 описаны способ и устройство для обработки больших водоемов путем направленной циркуляции, при этом устройство и способ патента 6231268 направлены на поддержание циркуляции воды в больших водоемах для исключения недостатка кислорода, застойных зон, замерзания или других условий неоднородности. В патенте 6231268 не упоминается, не описывается способ обработки части воды в большом водоеме с целью соблюдения конкретных микробиологических санитарных условий, но раскрывается только способ поддержания в большом водоеме циркуляции. Способ патента 6231268 не предусматривает применение химикатов посредством выданного средства для создания удовлетворяющей санитарным условиям зоны, однако предусматривает поддержание в водоеме циркуляции, благодаря которой химикаты диспергировались бы во всем водоеме и исключалось бы создание удовлетворяющей санитарным условиям зоны.

В патенте США № 6317901 описан бассейн с пресной или соленой водой, при этом бассейн создан над природным или искусственным водоемом, что позволяет использовать воду из такого водоема так, чтобы исключить загрязнение почвой или другими донными осадками, присутствующими в этом крупном водоеме, посредством физических барьеров, которые пропускают воду, но задерживают загрязняющие примеси, при этом требуется установка в крупном водоеме физического вместилища.

В патенте ί'.'Ν 102092824 описана система циркуляции воды для прудов, озер, коммунальных резервуаров и других водоемов, при этом данная система циркуляции воды позволяет создавать поток придонной воды к поверхностной воде, чтобы исключить эвтрофикацию водоема. В патенте ί'.'Ν 102092824 не упоминается и не описывается способ регулирования микробиологических параметров части воды в крупных водоемах для создания удовлетворяющей санитарным условиям зоны, которая могла бы быть использована в рекреационных целях.

Сущность изобретения

Как ни удивительно, настоящим изобретением обеспечивается регулирование микробиологических свойств в крупных водоемах путем обработки части крупного водоема, при этом часть крупного водоема удовлетворяет конкретными микробиологическим санитарным условиям без необходимости обработки всего водоема, обеспечивая, таким образом, наличие удовлетворяющей санитарным условиям зоны, которая расположена так, что охватывает область, используемую в рекреационных целях, в которой качество воды соответствует конкретными микробиологическим санитарным условиям.

Данный способ позволяет обрабатывать небольшую часть общего объема воды. Следовательно, в соответствии с данным способом требуется лишь небольшое количество химикатов, а также потребляется мало энергии благодаря использованию выдачного средства, которое позволяет создавать безопасные, удовлетворяющие санитарным условиям зоны, без необходимости обработки всего водоема. Таким образом, благодаря настоящему изобретению открывается возможность безопасного использования определенных зон крупных водоемов в рекреационных целях, преодолевая ограничения, связанные с обработ- 3 024711 кой всего водоема или ее невозможностью, путем обработки только той зоны, которая будет использоваться в указанных целях, а также открывается возможность использования бесчисленных озер, морских побережий, лагун и многих водоемов, которые на сегодняшний день не используются из-за проблем, связанных с безопасностью или гигиеной, создающая беспрецедентные рекреационные и туристические возможности, которые могут изменить образ жизни людей по всему миру.

Данный способ может быть осуществлен в природных или искусственных крупных водоемах, таких как озера, море, дельта реки, водохранилища, запруды и лагуны. Кроме того, вода в таких крупных водоемах может быть пресной, слабоминерализованной, соленой или морской водой.

Таким образом, в некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение относится к способу регулирования микробиологических свойств воды путем идентификации части воды. Способ дополнительно включает поддержание, по меньшей мере, минимального ΘΚΡ воды в течение, по меньшей мере, минимального периода времени в зависимости от минерализации и температуры воды и выдачу химических агентов для поддержания, по меньшей мере, минимального ΘΚΡ воды в течение, по меньшей мере, минимального периода времени. Выдача химических агентов предпочтительно может быть осуществлена при помощи выдачного средства, которое позволяет создавать безопасные, удовлетворяющие санитарным условиям зоны. Кроме того, выдача химических агентов может основываться на диффузии химикатов в воде и разбавляющей способности воды.

В одном из вариантов осуществления изобретения способ настоящего изобретения включает:

a) идентификацию части воды, предназначаемой для использования в рекреационных целях, в крупном водоеме и образование выдачного средства;

b) поддержание, по меньшей мере, минимального ΘΚΡ в этой части воды в течение, по меньшей мере, минимального периода времени, при этом минимальный ΘΚΡ и минимальный период времени не могут быть меньше величин, рассчитываемых путем:

ί) определения наиболее неблагоприятной зоны внутри указанной части воды;

ϊϊ) определения минерализации воды в наиболее неблагоприятной зоне;

ίίί) определения величины минимального ΘΚΡ на основании минерализации воды, при этом для воды с минерализацией от 0 до 1,5% минимальный ΘΚΡ составляет 550 мВ;

для воды с минерализацией более 1,5 и до 2,5% минимальный ΘΚΡ рассчитывают по следующему уравнению:

[Минимальный ΘΚΡ, мВ] = 625-50· [Минерализация воды, % (мас.%)]; и для воды с минерализацией более 2,5% минимальный ΘΚΡ составляет 500 мВ; ίν) определения температуры воды в наиболее неблагоприятной зоне; ν) определения минимального периода времени на основании температуры воды, при этом для воды с температурой от 5 до 35°С минимальный период времени рассчитывают по следующему уравнению:

[Минимальный период времени, мин]=80-2фТемпературы воды, °С]; и для воды с температурой от 35 до 45°С минимальный период времени рассчитывают по следующему уравнению:

[Минимальный период времени, мин]=5· [Температуры воды, °С]-165;

c) выдача эффективного количества химического агента для поддержания, по меньшей мере, минимального ΘΚΡ воды в течение, по меньшей мере, минимального периода времени в наиболее неблагоприятной зоне и

б) повторение стадии с) для исключения уменьшения ΘΚΡ в наиболее неблагоприятной зоне на более чем 20% величины минимального ΘΚΡ.

Краткое описание чертежей

Сопутствующие чертежи, которые включаются в настоящий документ и составляют часть данного описания, поясняют различные варианты осуществления настоящего изобретения.

На этих чертежах на фиг. 1 представлен вид сверху небольшой части крупного водоема (2) и зона (1), удовлетворяющая санитарным условиям;

на фиг. 2 представлен вид сверху еще меньшей части крупного водоема, в частности, показана зона (1), удовлетворяющая санитарным условиям, выдачное средство (3) и ограничивающая зона (4);

на фиг. 3 представлен график, отражающий изменение величины минимального ΘΚΡ воды относительно минерализации воды как результат осуществления одного из вариантов способа настоящего изобретения;

на фиг. 4 представлен график, отражающий изменение минимального периода времени, в течение которого поддерживается величина минимального ΘΚΡ, относительно температуры воды как результат осуществления одного из вариантов способа настоящего изобретения.

В соответствии с общепринятой практикой различные описанные отличительные особенности изображены не в масштабе, а так, чтобы акцентировать внимание на отличительных особенностях. Номера позиций на всех чертежах означают одни и те же отличительные особенности.

- 4 024711

Подробное описание изобретения

Нижеследующее подробное описание соотносится с прилагаемыми чертежами. Хотя могут быть описаны некоторые варианты осуществления изобретения, возможны модификации, варианты адаптации и иной реализации. Например, замены, добавления или модификации могут быть внесены в элементы, показанные на чертежах, описанные способы могут быть модифицированы путем замены, изменения порядка или добавления в описанные способы других стадий. Следовательно, нижеследующее подробное описание не ограничивает объем изобретения. Хотя системы и способы описаны как включающие различные устройства или стадии, системы и способы также могут состоять, по существу, из или состоять из различных устройств или стадий, если не указано иное.

Определения.

В контексте настоящего описания следующие термины или выражения следует понимать, как означающие следующее.

В контексте настоящего документа основными видами воды с соответствующими им величинами (в мг/л) общей концентрации растворенных твердых веществ (ΙοΙαΙ άίδδοίνβά δοϊίάδ - ΤΌ8) являются пресная вода, ΤΌ8<1500; слабоминерализованная вода, 1500<ΤΌ8<10000; соленая вода, 10000<ΤΌδ<30000; морская вода, ΤΌδ>30000. ΤΌ8 может быть измерена, например, при помощи кондуктометра или гравиметрическими методами, включающими выпаривание растворителя и взвешивание остатка.

В контексте настоящего документа термин удовлетворяющая санитарным условиям зона означает часть воды внутри крупного водоема, которая предназначена для использования в рекреационных целях и которая должна соответствовать конкретным микробиологическим санитарным условиям во время использования в рекреационных целях или тогда, когда нужно. Необходимо отметить, что удовлетворяющая санитарным условиям зона может не быть постоянно одной и той же физической зоной, напротив, может изменяться в соответствии с рекреационными потребностями людей.

В контексте настоящего изобретения термин конкретные микробиологические санитарные условия означает микробиологические свойства/условия, которые должны быть достигнуты в удовлетворяющей санитарным условиям зоне для ее использования в рекреационных целях. Такие условия могут быть определены конкретным местным, действующим в границах штата, федеральным законодательством в отношении уменьшения количества определенных организмов или могут являться другими заранее заданными конкретными условиями.

В контексте настоящего изобретения термин минимальный ΘΚΡ означает минимальный ΘΚΡ, который может быть допустим в наиболее неблагоприятной зоне в соответствии с надлежащим регулированием микробиологических свойств в такой зоне.

В контексте настоящего изобретения термин минимальный период времени означает минимальное время, в течение которого необходимо поддерживать в наиболее неблагоприятной зоне минимальный ΘΚΡ, чтобы обеспечить требуемые санитарные условия.

В контексте настоящего изобретения термин ограничивающая зона означает виртуальную зону, которая ограничивает зону, удовлетворяющую санитарным условиям, и не требует наличия физического барьера.

В контексте настоящего изобретения термин наиболее неблагоприятная зона соответствует зоне, характеризующейся наименьшими величинами ΘΚΡ в идентифицированной части воды, особенно после применения определенного количества химических агентов. Часто, но не обязательно всегда, наиболее неблагоприятная зона находится в ограничивающей зоне идентифицированной части воды и наиболее удалена от диспенсера химикатов.

В контексте настоящего изобретения термин выдачное средство (диспенсер) означает любое средство для внесения в воду одного или нескольких химических агентов и может быть подобрано из группы, состоящей из впрыскивателя, распылителя, разбрызгивателя, массового диспенсера, трубопровода, внесения вручную и их сочетаний; труб, клапанов и соединительных элементов, обеспечивающих надлежащее внесение химикатов в установленную часть воды, подлежащую обработке.

В контексте настоящего изобретения термин химические агенты, вносимые в водоем, относится к любому химическому агенту, позволяющему достичь заданного значения ΘΚΡ в воде. Эффективное количество химических агентов соответствует минимальному количеству химикатов, которое может быть внесено в воду для поддержания, по меньшей мере, минимального ΘΚΡ в течение, по меньшей мере, минимального периода времени в наиболее неблагоприятной зоне.

Настоящее изобретение позволяет регулировать микробиологические свойства воды в крупных водоемах путем обработки части крупного водоема так, что указанная часть крупного водоема, когда это требуется, удовлетворяет конкретным микробиологическим санитарным условиям, таким образом преодолевая ограничения, связанные с обработкой всего водоема или ее невозможностью. Создается удовлетворяющая санитарным условиям зона, которая стратегически расположена так, чтобы в значительной степени охватывать область, используемую в рекреационных целях.

В соответствии с раскрываемым способом требуется небольшое количество химикатов и потребляется мало энергии, поскольку нет необходимости в обработке всего водоема этим конкретным способом (водоем может быть подвергнут обработке другого типа, отличной от раскрываемого способа). Таким

- 5 024711 образом, настоящее изобретение открывает возможность безопасного использования в рекреационных целях определенных зон внутри крупных водоемов и позволяет преодолеть экономические, технические и экологические ограничения или невозможность обработки всего водоема, а также позволяет использовать многочисленные озера, морские побережья, лагуны и множество водоемов, в настоящее время неиспользуемых из соображений безопасности или из-за санитарных проблем, создавая беспрецедентные рекреационные и туристические возможности, которые могут изменить образ жизни людей по всему миру.

Данный способ может быть осуществлен в природных или искусственных крупных водоемах, таких как озера, море, дельта реки, водохранилища, запруды и лагуны. Раскрываемые способы могут быть использованы в воде разных видов, включая пресную, слабоминерализованную, соленую или морскую воду. В одном из вариантов осуществления изобретения способ регулирования микробиологических свойств части воды внутри крупных водоемов включает:

b) поддержание, по меньшей мере, минимального ΘΡΡ в этой части воды в течение, по меньшей мере, минимального периода времени, при этом минимальный ΘΚΡ и минимальный период времени не могут быть меньше величин, рассчитываемых путем

ίί) определения минерализации воды в наиболее неблагоприятной зоне;

ίίί) определения величины минимального ΘΚΡ на основании минерализации воды, при этом для воды с минерализацией от 0 до 1,5% минимальный ΘΡΡ составляет 550 мВ;

[Минимальный ΘΚΡ, мВ] = 625-50· [Минерализация воды, % (мас.%)]; для воды с минерализацией более 2,5% минимальный ΘΡΡ составляет 500 мВ; ίν) определения температуры воды в наиболее неблагоприятной зоне и ν) определения минимального периода времени на основании температуры воды, при этом для воды с температурой от 5 до 35°С минимальный период времени рассчитывают по следующему уравнению:

[Минимальный период времени, мин] = 80-2фТемпературы воды, °С]; для воды с температурой от 35 до 45°С минимальный период времени рассчитывают по следующему уравнению:

[Минимальный период времени, мин] = 5 •[Температуры воды, °С]-165;

c) выдачу эффективного количества химического агента для поддержания, по меньшей мере, минимального уровня ΘΚΡ воды в течение, по меньшей мере, минимального периода времени в наиболее неблагоприятной зоне, и

ά) повторение стадии для исключения уменьшения ΘΡΡ в наиболее неблагоприятной зоне на более чем 20% величины минимального ΘΡΡ.

Месторасположение наиболее неблагоприятной зоны, минерализация воды и температура воды могут изменяться независимо друг от друга в результате внешних условий. Таким образом, способ настоящего изобретения, необязательно, может включать дополнительную стадию е), при этом стадии Ь), с) и ά) осуществляют снова или многократно.

Для определения зоны, которая должна удовлетворять конкретным микробиологическим санитарным условиям, распространяющимся на данный водоем, может быть проведен стратегический анализ для выявления приемлемой зоны, которая могла бы быть безопасно использована в рекреационных целях.

Выдача химического агента, предпочтительно при помощи выдачного средства, выполняется на основании способа определения параметров, учитывающего влияние ΘΡΡ воды, ее минерализации и температуры. Необязательно, способ определения параметров может дополнительно учитывать диффузию химикатов и разбавляющую способность воды. В силу комбинированного действия дезинфицирующих свойств воды (ΘΡΡ), устойчивости определенных микроорганизмов, зависящей от минерализации воды, температуры и, необязательно, разбавляющей способности воды настоящее изобретение позволяет использовать намного меньше химических агентов, чем необходимо для плавательных бассейнов, для обеспечения соответствия конкретным микробиологическим санитарным условиям, распространяющимся на данный водоем, что стало результатом обширных исследований. В известном уровне техники на настоящий момент существуют два пути поддержания качества воды, соответствующего конкретным микробиологическим санитарным условиям, распространяющимся на данный водоем, которые связаны с добавлением большого количества дезинфекционных агентов или, вместо этого, опираются на разбавляющую способность воды. В настоящем изобретении эти эффекты соединены так, чтобы достигнуть максимального синергизма и, таким образом, обеспечить эффективный и надежный способ для зон, которые должны удовлетворять конкретным микробиологическим санитарным условиям.

- 6 024711

Идентификация части воды, подлежащей обработке.

Месторасположение части воды, подлежащей обработке, которая после применения способа настоящего изобретения будет принята за удовлетворяющую санитарным условиям зону, может быть определено путем стратегической идентификации части воды, с наибольшей вероятностью подлежащей использованию в рекреационных целях. Это месторасположение может быть определено путем исследования того, где пользователи могут входить в воду, глубины воды, цели использования воды (например, купания, плавания, воднолыжного спорта, лодочного спорта, рыбалки и т.д.), температуры воды и т.п. Например, если водоем расположен поблизости от отеля, удовлетворяющая санитарным условиям зона, вероятно, будет представлять собой часть воды рядом с отелем, где пользователи с наибольшей вероятностью будут входить в воду. Это показано на фиг. 1 и 2, где обозначена удовлетворяющая санитарным условиям зона 1, расположенная на берегу крупного водоема 2. В других случаях удовлетворяющая санитарным условиям зона может находиться в центре водоема и быть окруженной крупным водоемом. В некоторых случаях удовлетворяющая санитарным условиям зона может соответствовать рекреационной области, которая для наглядности окружена канатом или, в ином случае, физически отделена от остальной воды (например, обнесена изгородью, отделена стеной). Как показано на фиг. 1 и 2, зона 1 удовлетворяет заданным санитарным условиям. Как отмечается, санитарные условия могут быть определены конкретным местным, действующим в границах штата федеральным законодательством или другими заданными конкретными условиями. В примерных нормативах в отношении воды рекреационного назначения устанавливается, что концентрация Е.Сой не должна превышать 126 КОЕ на 100 мл воды, концентрация ЕПетососш не должна превышать 33 КОЕ на 100 мл воды. Для морской воды нормативами ЕРА предписывается, что концентрация ЕПетососа не должна превышать 35 КОЕ на 100 мл воды. В Чили Нормативом ИСЫ333 в отношении вод рекреационного назначения с непосредственным контактом предписывается, что вода не должна содержать более 1000 КОЕ фекальных бактерий группы кишечной палочки (включая, наряду с другими, Е.Сой). В качестве альтернативы санитарные условия или микробиологические свойства могут быть определены через задание концентрации определенных микроорганизмов. В любом случае удовлетворяющая санитарным условиям зона 1 удовлетворяет этим условиям, тогда как остальной объем 2 воды может не удовлетворять конкретным санитарным условиям, распространяющимся на удовлетворяющую санитарным условиям зону.

Кроме того, удовлетворяющая санитарным условиям зона может включать один или несколько диспенсеров 3 для выдачи химических агентов, тогда как в остальном водоеме 2 диспенсеры 3 могут отсутствовать.

Удовлетворяющая санитарным условиям зона виртуально связана с ограничивающей зоной 4. Ограничивающая зона 4 представляет собой виртуальный барьер, который может включать физический барьер, но это не обязательное требование.

В соответствии с настоящим изобретением не требуется циркуляция воды в различных зонах - удовлетворяющей санитарным условиям зоне, ограничивающей зоне и наиболее неблагоприятной зоне. Фактически, в некоторых вариантах осуществления изобретения, вода, в частности, не циркулирует. Для крупных водоемов, описываемых в настоящем документе, организация циркуляции воды внутри крупного водоема может оказаться неприемлемой с экономической, технической и экологической точек зрения. В соответствии с настоящим изобретением воду в идентифицированной части обрабатывают химическими агентами так, чтобы эта зона удовлетворяла конкретными микробиологическим санитарным условиям для таких областей. Хотя выдача химических агентов из удовлетворяющей санитарным условиям зоны в другие зоны внутри водоема может происходить естественным образом, настоящим изобретением этого не требуется. Следовательно, в некоторых вариантах осуществления изобретения поддержание циркуляции воды во всем водоеме с точки зрения раскрываемых способов было бы неэффективным.

После того как часть воды внутри крупного водоема, подлежащая использованию в рекреационных целях, идентифицирована или установлена, может быть выбрано выдачное средство, которое регулируется посредством способа определения параметров, учитывающего ОКР воды, ее минерализацию, температуру и, необязательно, диффузию химикатов, а также разбавляющую способность воды.

Диспенсер 3 может быть выбран как один или более распылителей, впрыскивателей, разбрызгивателей, массовых диспенсеров, трубопроводов, внесения вручную или их сочетаний. Выдачное средство предназначено для внесения в водоем эффективного количества химикатов; оно также может включать оборудование, необходимое для обеспечения его надлежащего функционирования, такое как трубы, клапаны и соединительные элементы.

Для создания зон, которые удовлетворяют конкретным микробиологическим санитарным условиям, распространяющимся на данный водоем, внесение химикатов в определенных концентрациях должно выполняться на основании способа определения параметров, учитывающего влияние ОКР воды, ее минерализацию и температуру, и, необязательно, также диффузию химикатов и разбавляющую способность воды. Химикаты предпочтительно могут быть внесены при помощи выдачного средства 3, которое выбрано так, чтобы охватывать объем воды, используемый в рекреационных целях.

Необходимо отметить, что в соответствии с настоящим изобретением не требуется наличие физического барьера, ограничивающего подлежащую обработке часть воды, напротив, концентрации химика- 7 024711 тов, вносимых в данную часть воды, выбраны так, чтобы обеспечить соответствие конкретным микробиологическим санитарным условиям, распространяющимся на такие области водоема.

Выдачное средство управляется посредством способа определения параметров, основывающегося на ОКР воды, ее минерализации, температуре, а также, необязательно, диффузии химикатов и разбавляющей способности воды. Выдачное средство вносит химикаты в воду для обеспечения надлежащих условий диффузии в водоеме и достижения соответствия конкретным микробиологическим санитарным условиям, распространяющимся на данный водоем. Выдачное средство может быть выполнено стратегически и расположено относительно части воды, предназначаемой для использования в рекреационных целях, или внутри нее, которые обеспечивают требуемые концентрации химикатов в удовлетворяющей санитарным условиям зоне.

Количество и месторасположение диспенсеров.

В одном из вариантов осуществления изобретения диспенсеры расположены или используются так, чтобы охватывать объем воды в удовлетворяющей санитарным условиям зоне. Количество и месторасположение выдачных средств, предназначенных для выдачи химических агентов, может быть определено на основании конкретных условий каждой части воды, подлежащей обработке. Общее количество диспенсеров может быть рассчитано в соответствии с расходом химиката, подлежащего внесению в водоем, этот расход химиката может быть разделен между группой диспенсеров так, чтобы обеспечить гомогенное внесение в подлежащую обработке часть воды.

Например, для обработки одной и той же части водоема вносят некоторое эффективное количество химикатов. Это эффективное количество может быть внесено предпочтительно через несколько диспенсеров с небольшим расходом или через малое количество диспенсеров с большим расходом в зависимости от нескольких переменных, таких как, например, ветер, водные потоки, и многих других переменных, которые могут оказывать влияние на гомогенность внесения в водоем химиката.

Вообще, диспенсеры могут быть расположены по периметру подлежащей обработке части воды, чтобы полностью охватывать эту часть, однако они также могут иметь другую конфигурацию, учитывающую конкретные требования, связанные с определенной частью воды, для обеспечения гомогенного внесения химикатов и диффузии химикатов в этой части воды.

Типы диспенсеров.

Типы диспенсеров, которые могут быть использованы в контексте раскрываемого способа, могут меняться в соответствии с требованиями к внесению химикатов и могут включать разбавители, впрыскиватели, массовые диспенсеры, внесение вручную, патрубки, трубопроводы, разбрызгиватели, сопла или их сочетания. Используемые в раскрываемом способе диспенсеры предпочтительно представляют собой сопла, более предпочтительно впрыскиватели.

Внесение эффективного количества химических агентов.

Химические агенты используются для создания удовлетворяющей санитарным условиям зоны путем уменьшения количества микроорганизмов в удовлетворяющей санитарным условиям зоне до величины меньшей, чем заранее заданное количество. Концентрацию химических агентов в удовлетворяющей санитарным условиям зоне можно регулировать посредством количества химического агента, выдаваемого через один диспенсер, а также общего количества диспенсеров. Например, может оказаться желательным выдавать через один диспенсер меньшее количество химического агента, но увеличить число диспенсеров в удовлетворяющей санитарным условиям зоне. Один из примеров использования многочисленных диспенсеров показан на фиг. 2, где множество диспенсеров 3 расположено по периферии удовлетворяющей санитарным условиям зоны. В одном из вариантов осуществления изобретения количество и расположение диспенсеров, предназначенных для выдачи химических агентов, определяется так, чтобы охватывать объем воды в удовлетворяющей санитарным условиям зоне.

Диспенсер 3 может представлять собой распылитель, впрыскиватель, разбрызгиватель, массовый диспенсер, трубопровод, внесение вручную или их сочетания. Диспенсер осуществляет внесение в водоем эффективного количества химического агента. Диспенсер также включает в себя любое оборудование, необходимое для обеспечения его функционирования, такое как трубы, клапаны и соединительные элементы.

К примерам химических агентов относятся противомикробные агенты, такие как озон, хлор и соединения хлора, бигуанидные продукты, соединения на основе галогенов, соединения на основе брома и их сочетания.

Общее количество химикатов, добавляемое для достижения определенного ОКР воды, зависит от нескольких переменных, таких как, например, наряду с другими факторами, рН, метеорологические условия, дождь, интенсивность использования, нагрузка по органическим веществам, минерализация, температура, щелочность, концентрация дезинфекционного вещества и/или концентрация металлов и загрязняющих примесей. ОКР является количественным показателем тенденции к окислению или восстановлению определенных частиц, присутствующих в водоеме, и, следовательно, не отражает количества химических агентов, содержащихся в воде. Измерение ОКР обеспечивает преимущество, заключающееся в измерении не только концентрации дезинфицирующего средства, но и его активности в воде и его эффективности по уничтожению микробов и бактерий.

- 8 024711

Не существует известных уравнений, которые бы связывали температуру воды, ее минерализацию и разбавляющую способность для поддержания минимального ΘΚΡ в определенной части воды в течение минимального периода времени в соответствии с диффузией химикатов в воде, из-за сложности выражения этих переменных и их взаимного влияния, следовательно, потребовалось проведение обширных исследований. Для оценки количества химикатов, которое нужно внести в водоем, необходимо построение сложной модели. Поскольку часть воды заключена в крупном водоеме, при внесении химикатов они диффундируют по всей части воды, создавая химический градиент, величина которого больше вблизи от диспенсера и меньше вблизи наиболее неблагоприятной зоны.

Следует отметить, что в самом начале внесения химикатов ΘΚΡ воды существенно не изменяется, поскольку происходит окисление химикатами некоторых других соединений, присутствующих в воде. Однако в некоторый момент от начала внесения становится возможным образование некоторой остаточной концентрации химикатов, благодаря которой облегчается увеличение ΘΚΡ до заданной величины и, тем самым, обеспечивается требуемая дезинфицирующая способность. Следовательно, необходимо отметить, что потребление химикатов подразделяется на два направления.

Количество химикатов, внесенное для облегчения окисления различных соединений, которые существенно не влияют на ΘΚΡ.

Такое потребление химикатов необходимо определять на месте, поскольку оно всецело зависит от качества исходной воды. Кроме того, указанная концентрация должна быть определена при помощи сложной модели, основанной на физико-химических параметрах качества воды.

Количество химикатов, внесенное для создания в воде остаточной концентрации и, таким образом, повышения ΘΚΡ воды.

Указанная концентрация химиката может быть определена на месте или в соответствии с разнообразными методами в зависимости от качества воды и физико-химических условий или параметров.

Независимо от вышеизложенного и не ограничивая изобретение, диапазоны внесения окислителя для различных окислителей изменяются в соответствии со свойствами воды. Обычно используют следующие диапазоны концентрации некоторых окисляющих агентов:

Окислитель	Диапазон внесения (остаточная концентрация)
Хлор	0,01-5 ррт*
Гипохлорит натрия	0,01-2 ррт
Бром	0,01-2,3 ррт
Озон	0,01-0,75 ррт

* ррт - частей на миллион

Заявитель предлагает несколько вариантов осуществления оценки остаточного количества химикатов в воде.

а) Возможна оценка минимального количества окислителей, которое необходимо внести в воду для достижения определенного ΘΚΡ во всей части воды, подлежащей обработке, на основании предположения, что эта часть воды ведет себя как замкнутый водоем. Например, может быть выполнена оценка минимального количества химикатов, необходимого для достижения определенного ΘΚΡ во всем объеме заданной части воды. Например, если часть воды имеет объем 1000 м³ и рассматривается как замкнутый водоем, можно определить, что для достижения ΘΚΡ воды 550 мВ необходимо поддерживать остаточную концентрацию гипохлорита натрия 0,07 ч./млн. Для получения остаточной концентрации 0,07 ч./млн вносят первую порцию 1,2 ч./млн гипохлорита натрия, чтобы удовлетворить потребность в хлоре без создания какой-либо остаточной концентрации. Затем вносят порцию 0,07 ч./млн для достижения заданной остаточной концентрации и получения необходимого ΘΚΡ, равного 550 мВ. Следовательно, количество гипохлорита натрия, вносимое в воду, может быть рассчитано в соответствии с его концентрацией в водоеме следующим образом.

Первая порция:

частей на миллион частей на _ гипохлорита натрия * ,υ³ х ЮООлитров миллион ’ литр воды 1л?

Общее количество гипохлорита натрия=1200 кг. Остаточная концентрация:

частей на миллион , . частей на гипохлорита натрия ,_Л„„Д»³х ХОйблитров

0,07 =0,07----— х 1000-гмиллион литр воды 1лу

Общее количество гипохлорита натрия=70 кг.

Следовательно, всего необходимо внести 1270 кг гипохлорита натрия, чтобы получить гомогенную остаточную концентрацию гипохлорита натрия в воде 0,07 ч./млн и, таким образом, получить ΘΚΡ воды

- 9 024711 в указанной зоне 550 мВ. Поскольку в реальности часть воды находится в крупном водоеме, эта концентрация не будет гомогенной, поэтому рассчитанную ранее порцию следует рассматривать как минимальную для достижения такой величины ΘΚΡ из-за диффузии химикатов, вызываемой течениями.

Ь) Возможно также использование метода свободного хлора, который позволяет рассчитывать ΘΚΡ воды на основании рН и концентрации свободного хлора в воде. Когда рН поддерживают на постоянном уровне, имеется линейная зависимость между ΘΚΡ и концентрацией свободного хлора. Поэтому количество химикатов, необходимое для достижения определенной концентрации свободного хлора, может быть рассчитано в зависимости от ΘΚΡ следующим образом:__

ОК.Р	рН	Остаточная концентрация хлора
600 мВ	7,0	0,06 ррт*
8,0	0,20 ррт
9,0	1,60 ррт
700 мВ	7,0	0,30 ррт
8,0	1,00 ррт
9,0	2,70 ррт

* ррт - частей на миллион

с) Внесение химикатов с периодическим контролем для остановки внесения при достижении определенного ΘΚΡ является еще одной возможностью. Этот способ представляет собой метод проб и ошибок, который позволяет вносить химикаты при одновременном периодическом контроле ΘΚΡ, и когда заданный ΘΚΡ достигнут, внесение химикатов необходимо прекратить.

ά) Другой способ, используемый для определения количества химикатов, состоит в отборе небольшой пробы воды и осуществления лабораторного испытания для определения количества химикатов, которое необходимо внести для достижения определенного ΘΚΡ. Этот метод широко используется и позволяет оценить количество химикатов, хотя и не учитывает диффузию или другие переменные. Следовательно, результаты, полученные этим методом, следует рассматривать как минимальное необходимое количество химикатов.

В некоторых вариантах осуществления изобретения желательно внести дополнительное количество химических агентов до того, как ΘΚΡ в наиболее неблагоприятной зоне снизится примерно на 0,1, 1, 5, 10, 15, 20, 25, 50, 75 или 100%.

В определенных вариантах осуществления изобретения для случаев интенсивного использования удовлетворяющей санитарным условиям зоны из-за большого количества людей или наличия большого количества течений, которые влияют на параметры дезинфекции удовлетворяющей санитарным условиям зоны, или из соображений безопасности или по другим причинам, ΘΚΡ в удовлетворяющей санитарным условиям зоне можно поддерживать постоянно на протяжении определенных периодов времени.

Кроме того, в некоторых вариантах осуществления изобретения обработку воды проводят только тогда, когда в удовлетворяющей санитарным условиям зоне находятся купальщики, следовательно, обработка может не быть ни круглосуточной, ни постоянной. Например, обработка воды может проводиться только в течение дня и прекращаться на ночь, когда в удовлетворяющей санитарным условиям зоне нет купальщиков. Следовательно, способ обработки воды применяют тогда, когда удовлетворяющая санитарным условиям зона эффективно используется в рекреационных целях.

В некоторых вариантах осуществления изобретения может оказаться желательным повышение качества воды в удовлетворяющей санитарным условиям зоне путем подачи пресной воды или воды из другой части крупного водоема. Это может быть благоприятным, например, с точки зрения разбавления загрязняющих примесей, вносимых пользователями, и ослабления их действия, однако может вызвать нежелательную диффузию химикатов.

Минимальное эффективное количество композиции дезинфекционных веществ может быть рассчитано по следующим уравнениям (Воусе & НатЬйп, 1975).

= 2-я'г-в^ехр(Д)^^(а'^г)

г = (х² + У²)2

Приведенное уравнение является решением для точечного источника, непрерывно подающего с по(£. ίϋΰ стоянным объемным расходом 'СИ и концентрацией С₁ [μΜ] возле источника в потоке глубиной ζ [м], х [м] и у [м] - расстояния по горизонтали и вертикали соответственно.

- 10 024711 ^с 1 представляет собой коэффициент диффузии конкретного химиката в воде,

К₀ - модифицированная функция Бесселя второго рода, и [см/с] означает однородный поток в водоеме через ось х, γ [-] - процесс затухания концентрации химиката во времени.

Наиболее неблагоприятная зона.

Для удовлетворения конкретных микробиологических санитарных условий, распространяющихся на данный водоем, следует определить в заданной части воды наиболее неблагоприятную зону. Наиболее неблагоприятная зона соответствует зоне, характеризующейся наименьшими величинами ΟΚΡ, особенно после внесения заранее определенного количества химикатов при помощи диспенсера в заданной части воды, она может находиться в ограничивающей зоне или быть наиболее удаленной от диспенсера. Заранее определенное количество химикатов может быть установлено на месте, единственной целью этого является определение зоны с наименьшими величинами ΟΚΡ в подлежащей обработке части воды.

Если площадь поверхности водоема составляет менее 5 га, наименее благоприятной зоной, как правило, является центральная зона водоема.

Способ определения параметров выбран так, чтобы учитывать различные рабочие условия данной системы. Следует отметить, что является нецелесообразным осуществлять в отношении данного водоема постоянные меры, так как благодаря настоящему изобретению обеспечивается такое качество воды, которое удовлетворяет конкретным микробиологическим санитарным условиям без необходимости осуществления постоянных мер.

Способ определения параметров основан на ΟΚΡ воды, ее минерализации, температуре, не обязательно, диффузии химикатов и разбавляющей способности в идентифицированной части воды. ΟΚΡ, минерализация и температура воды могут быть определены эмпирическими методами, такими как визуальное исследование, методы, основанные на опыте, и аналитические методы. Настоящим изобретением, после обширных исследований, увязаны эти переменные и определено их очень сложное взаимное влияние с точки зрения качества воды.

Минерализация может быть определена эмпирическими или аналитическими методами, такими как визуальные испытания; использование соленометров, принцип действия которых основан на измерении электропроводности воды; использование гидрометров, принцип действия которых основан на измерении удельного веса воды; или рефрактометров, принцип действия которых основан на измерении коэффициента преломления воды; или может быть общеизвестна или известна из других источников, и т.д.

Температура воды может быть определена эмпирическими или аналитическими методами, такими как визуальные испытания; использование термометров; термопар; резистивных температурных датчиков; пирометров; или инфракрасных устройств; или может быть общеизвестна или может быть получена из других источников и т.д.

ΟΚΡ может быть определен эмпирическими или аналитическими методами, такими как использование ΘΚΡ-метров, в которых имеются электроды для измерения напряжения на некотором контуре в воде.

Следует отметить, что ΟΚΡ воды, ее температура, минерализация и разбавляющая способность могут быть заранее известны или определены эмпирически, следовательно, способ настоящего изобретения может быть применен в заранее определенной части воды, зная эти переменные.

Способ определения параметров включает поддержание в наиболее неблагоприятной зоне, по меньшей мере, минимального ΟΚΡ в течение, по меньшей мере, минимального периода времени для обеспечения требуемых санитарных условий во всей установленной части воды внутри крупного водоема.

Величина минимального ΟΚΡ может зависеть от минерализации воды, так как определенные типы микроорганизмов, такие как некоторые патогенные простейшие, могут расти и существовать только в водоемах с максимальной минерализацией 2 вес.%. Следовательно, минимальная величина ΟΚΡ может зависеть от минерализации воды, так как при определенной минерализации вода не может служить средой для роста некоторых микроорганизмов и, таким образом, представлять угрозу здоровью и создавать антисанитарные условия.

С другой стороны, минимальный период времени также может зависеть от температуры воды. Температура воды является очень важным фактором для распространения некоторых микроорганизмов. При низкой температуре воды микроорганизмы не распространяются так быстро, как в воде с более высокой температурой, следовательно, этот эффект учитывается настоящим способом определения параметров. До сих пор не было известно уравнений, которые бы связывали температуру воды, ее минерализацию и разбавляющую способность для поддержания минимального ΟΚΡ в определенной части воды в течение минимального периода времени в соответствии с диффузией химикатов в воде, из-за сложности выражения этих переменных и их взаимного влияния. Такие соотношения являются продуктом обширных исследований, и минимальный ΟΚΡ и минимальный период времени, используемые в способе настоящего изобретения, в предпочтительном варианте его осуществления не могут быть менее величин, определяемых следующим образом:

- 11 024711

Минимальный ΟΡΡ.

Если минерализация известна для наиболее неблагоприятной зоны, минимальный ΟΡΡ может быть рассчитан по следующим уравнениям:

ί) при минерализации от 0 до 1,5% минимальный ΟΡΡ воды составляет 550 мВ;

ίί) при минерализации более 1,5 и до 2,5% минимальный ΟΡΡ воды рассчитывают по следующему уравнению:

[Минимальный ΟΡΡ, мВ] = 625-50· [Минерализация воды, % (мас.%)]; ίίί) при минерализации более 2,5% минимальный ΟΡΡ воды составляет 500 мВ.

Вышеуказанный способ определения параметров представлен в виде графика на фиг. 3.

Например, если вода характеризуется минерализацией 1 мас.% (10000 ч./млн), минимальный ΟΡΡ воды, который необходимо поддерживать в соответствии с данным вариантом осуществления изобретения, будет равен 550 мВ.

С другой стороны, если вода характеризуется минерализацией, например, 2 вес.% (или 20000

ч./млн), минимальный ΟΡΡ воды, который нужно поддерживать, составляет 525 мВ, в соответствии с данным вариантом осуществления изобретения его рассчитывают по следующему уравнению:

[Минимальный ΟΡΡ, мВ] = 625-50·[2]=525 мВ.

Наконец, если минерализация воды более 2,5%, например 3 мас.%, минимальный ΟΡΡ воды, который нужно поддерживать, равен 500 мВ.

Минимальный период времени.

Минимальный период времени определяют по температуре воды, он может быть рассчитан по следующим уравнениям:

ί) для воды с температурой от 5 до 35°С минимальный период времени рассчитывают по следующему уравнению:

[Минимальный период времени, мин] = 80-2фТемпературы воды, °С]; ίί) для воды с температурой от 35 до 45°С минимальный период времени рассчитывают по следующему уравнению:

[Минимальный период времени, мин] = 5 •[Температуры воды, °С]-165.

Кривая, отражающая поведение величины минимального периода времени, представлена на фиг. 4.

Например, если температура воды равна 20°С, минимальный период времени равен 40 мин в соответствии со следующим уравнением:

[Минимальный период времени, мин] = 80-2·[20] = 40 мин.

С другой стороны, если температура воды лежит в диапазоне от 35 до 45°С, например равна 40°С, минимальный период времени равен 35 мин в соответствии со следующим уравнением:

[Минимальный период времени, мин] = 5·[40]-165 = 35 мин.

Способ определения параметров данного варианта осуществления изобретения описан только в отношении использования при температурах воды от 5 до 45°С, поскольку любая другая температура может быть непригодной для рекреационного использования.

Данный способ определения параметров также может включать внесение химических агентов при помощи выдачного средства для исключения падения ΟΡΡ наиболее неблагоприятной зоны ниже минимальной величины ΟΡΡ.

Когда в удовлетворяющей санитарным условиям зоне находятся купальщики, ΟΡΡ воды будет снижаться быстрее, чем когда купальщиков в воде нет. Таким образом, настоящий способ определения параметров позволяет учитывать эффект от количества купальщиков в удовлетворяющей санитарным условиям зоне, который, в свою очередь, регулируется разбавляющей способностью воды. Время, необходимое для достижения минимального ΟΡΡ, зависит от использования удовлетворяющей санитарным условиям зоны и разбавления, встречаемого купальщиками. Следовательно, скорость снижения ΟΡΡ будет зависеть от количества купальщиков в воде и, следовательно, от разбавляющей способности воды.

Переменные величины минерализации и температуры воды, ΟΡΡ и концентрации химикатов могут изменяться и находиться под влиянием внешних факторов. Раскрытые способы допускают некоторое варьирование этих факторов, так что постоянный мониторинг минерализации воды, температуры воды и перерасчет минимального ΘΡΡ и концентрации химикатов может не потребоваться. Тем не менее, в некоторых вариантах осуществления изобретения минерализация воды и температура воды могут контролироваться постоянно, либо с задержкой, либо в реальном масштабе времени, и обеспечивать обратную связь для блока управления, который автоматически соответствующим образом пересчитывает минимальный ΟΡΡ, минимальный период времени и концентрацию химического агента. В некоторых вариантах осуществления изобретения диспенсеры могут являться частью автоматического контура обратной связи, при этом диспенсеры осуществляют автоматическую выдачу дополнительного количества химических агентов в ответ на снижение минимального ΟΡΡ. В некоторых вариантах осуществления изобретения может оказаться желательным периодическое измерение минерализации и температуры воды и перерасчет минимального ΟΡΡ, минимального периода времени и концентрации химикатов. Такое периодическое измерение и перерасчет могут осуществляться каждые 15 мин, каждые 30 мин, каждый час,

- 12 024711 каждые два часа, шесть раз в день, четыре раза в день, два раза в день, один раз в день, один раз в неделю или по мере необходимости.

Следует отметить, что в соответствии с настоящим изобретением не требуется наличие физического барьера, охватывающего часть воды, подлежащую обработке. Напротив, в эту часть воды, вносят химикаты в определенной концентрации для соответствия конкретным микробиологическим санитарным условиям, распространяющимся на данный водоем.

Внесение химикатов для поддержания, по меньшей мере, минимального ΟΚΡ в течение, по меньшей мере, минимального периода времени может быть повторено до того, как ΟΚΡ упадет более чем на 20% минимальной величины ΟΚΡ в наиболее неблагоприятной зоне. В альтернативном варианте осуществления изобретения месторасположение наиболее неблагоприятной зоны, минерализация воды и температуры воды могут изменяться независимо друг от друга под действием внешних условий. Так способ настоящего изобретения, необязательно, может включать дополнительную стадию е), при этом стадии Ь), с) и й) осуществляют снова или многократно.

Химические агенты могут быть внесены в установленную часть воды внутри крупного водоема через выдачные средства, при этом выдачные средства приводятся в действие на основании способа определения параметров, который объединяет эффекты ΟΚΡ воды, ее минерализации, ее температуры, диффузии химикатов и разбавляющей способности воды.

Химические агенты подобраны из озона; хлора и соединений хлора; бигуанидных продуктов; соединений на основе галогенов; соединений на основе брома или их сочетаний.

Также возможно повысить качество воды удовлетворяющей санитарным условиям зоны путем подачи пресной воды или воды из другой части данного крупного водоема в указанную часть для обеспечения эффекта разбавления вносимой купальщиками нагрузки по загрязняющим примесям.

Нижеследующий пример не предназначен для ограничения объема формулы настоящего изобретения, напротив, является примером определенного варианта его осуществления. Любые изменений в приведенном в качестве примера способе, изысканные специалистами в данной области, считаются входящими в объем настоящего изобретения.

Пример.

Раскрытый способ был применен на озере Ьаке Каре1, расположенном в Ыау1йай, Чили. Озеро имеет поверхность более 8000 га и содержит более 695 млн м³ пресной воды. Озеро обычно используют в рекреационных целях.

Часть воды в этом крупном водоеме, охватывающую приблизительно 650 м² (что соответствует примерно 0,0008% всей площади озера), установили в соответствии с обычным использованием озера в рекреационных целях. Эта часть располагалась на краю озера. Конкретные микробиологические условия, требуемые в данном конкретном эксперименте, соответствовали микробиологическим нормативам для воды, используемой в рекреационных целях с непосредственным контактом, определенным ΕΡΑ.

На северном периметре озера расположили приблизительно 20 впрыскивателей. Каждый впрыскиватель характеризовался максимальным расходом 1,8 л/ч. Используемым химическим агентом был гипохлорит натрия, который разбавляли пропорционально расходу инжектора. Раствор хлора в воде готовили в пластмассовой таре емкостью 1 м³. Подачу раствора гипохлорита натрия осуществляли при помощи магнитного насоса Ι№ΑΚΙ производительностью 18 л/мин.

Во время эксперимента в установленной части воды каждый час находилось в среднем 60 купальщиков.

Определение наиболее неблагоприятной зоны осуществили путем измерения ΘΚΡ в нескольких местах внутри установленной части воды при помощи контрольно-измерительного оборудования ΗΑΝΝΑ ΘΚΡ ΗΙ 98201 после внесения в установленную часть воды заранее определенного количества, приблизительно 1,5 л 10%-го раствора гипохлорита натрия. Наиболее неблагоприятная зона располагалась в центре ограничивающей зоны установленной части воды. Минерализацию воды измеряли при помощи кондуктометра ΗΑΝΝΑ ΗΙ 931100Ν. Было установлено, что минерализация воды равна 0,07 мас.%, средняя температура, измеренная термометром, составила 21°С.

Минимальный ΟΚΡ определяли для минерализации от 0 до 1,5%, минимальный ΟΚΡ для этой воды составляет по меньшей мере 550 мВ. Следовательно, минимальный ΟΚΡ для воды с минерализацией 0,07% должен быть 550 мВ.

Минимальный период времени определяли для воды с температурой от 5 до 35°С, минимальный период времени рассчитали по следующему уравнению:

[Минимальный период времени, мин] = 80-2-[Температуры воды, °С].

Минимальный период времени в минутах = 80-2-[21].

Минимальный период времени = 38 мин.

Гипохлорит натрия вносили через впрыскиватели для поддержания ΟΚΡ, по меньшей мере равным 550 мВ в наиболее неблагоприятной зоне в течение минимального периода 38 мин. Сначала для обработки воды внесли 1 ч./млн гипохлорита натрия. Затем, гипохлорит натрия добавляли для поддержания остаточной концентрации 0,10 ч./млн, которая позволяла поддерживать ΟΚΡ, равным по меньшей мере 550

- 13 024711 мВ в наиболее неблагоприятной зоне.

Когда общее количество гипохлорита натрия было внесено, измерили ΟΚΡ наиболее неблагоприятной зоны, он оказался равным 555 мВ. Затем измерения осуществляли каждые 60 мин. ΟΚΡ снизился до 490 мВ (примерно на 11% от определенного минимального ΘΚΡ) примерно через 30 мин, в этот момент времени снова провели выдачу гипохлорита натрия.

Разбавляющая способность воды отражается в среднем числе купальщиков в час в удовлетворяющей санитарным условиям зоне: при меньшей плотности купальщиков ΘΚΡ воды снижается медленнее, чем при более высокой плотности купальщиков. Кроме того, на снижение ΘΚΡ влияет солнечная активность и другие переменные факторы.

Этим примером подтверждено, что удовлетворяющая санитарным условиям зона отвечала требованиям конкретных микробиологических нормативов ΕΡΑ для воды рекреационного назначения с непосредственным контактом и даже более строгим санитарным нормативом, при этом было возможным внесение небольшого количества химикатов без обработки всего крупного водоема, напротив, была обработана идентифицированная часть воды с целью создания удовлетворяющей санитарным условиям зоны. Количество химикатов, внесенное в настоящем примере, было по меньшей мере в 100 раз меньше, чем необходимо для обработки всего водоема. Для полной обработки всего водоема Ьаке Каре1, вмещающего 695 млн м³ пресной воды, и обеспечения возможности его использования в рекреационных целях необходимо внести определенное количество химикатов, которое бы гарантировало безопасность купальщиков. Для поддержания того же ΘΚΡ, что и в приведенном примере (концентрация гипохлорита натрия 0,10 ч./млн и дополнительно 1 ч./млн, внесенная заранее для обработки воды), подлежащее внесению общее количество гипохлорита натрия составило бы приблизительно 764,5 т, что более чем в 100000 раз превышает количество гипохлорита натрия, необходимое для обработки части воды в приведенном примере, и с экономической и экологической точки зрения является неприемлемым.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ регулирования микробиологических свойств зоны в больших водоемах, содержащий этапы, на которых:

a) определяют местоположение зоны, подлежащей обработке и предназначенной для использования в рекреационных целях,

b) поддерживают, по меньшей мере, минимальный уровень окислительно-восстановительного потенциала (ΟΚΡ) в этой зоне в течение, по меньшей мере, минимального периода времени посредством выдачи эффективного количества химического агента, при этом минимальный уровень ΟΚΡ и минимальный период времени не могут быть меньше величин, рассчитанных следующим образом:

ί) определяют наиболее неблагоприятную область внутри указанной зоны; ίί) определяют минерализацию воды в наиболее неблагоприятной области;

ίίί) определяют величины минимального уровня ΟΚΡ на основании минерализации воды, при этом для воды с минерализацией от 0 до 1,5% минимальный уровень ΟΚΡ составляет 550 мВ;

для воды с минерализацией более 1,5 и до 2,5% минимальный уровень ΟΚΡ рассчитывают по следующему уравнению:

[Минимальный ΟΚΡ, мВ]=625-50· [Минерализация воды, мас.%]; для воды с минерализацией более 2,5% минимальный уровень ΟΚΡ составляет 500 мВ; ίν) определяют температуру воды в наиболее неблагоприятной области и

ν) определяют минимальный период времени на основании температуры воды, при этом для воды с температурой от 5 до 35°С минимальный период времени рассчитывают по следующему уравнению:

[Минимальный период времени, мин]=80-2· [Температуры воды, °С]; для воды с температурой от 35 до 45°С минимальный период времени рассчитывают по следующему уравнению:

[Минимальный период времени, мин]=5фТемпературы воды, °С]-165,

c) повторяют этап с) для исключения падения уровня ΟΚΡ в наиболее неблагоприятной области на более чем 20% от величины минимального ΟΚΡ.
2. Способ по п.1, дополнительно включающий повторение этапа Ь).
3. Способ по п.1, в котором водоем представляет собой природный или искусственный водоем.
4. Способ по п.1, в котором водоем представляет собой озеро, море, дельту реки, запруду, лагуну, минеральный источник, бассейн, пруд и водохранилище.
5. Способ по п.1, в котором вода представляет собой пресную, слабоминерализованную, соленую или морскую воду.
6. Способ по п.1, в котором зону, предназначенную для использования в рекреационных целях, выбирают на краю крупного водоема.
7. Способ по п.1, в котором зону, предназначенную для использования в рекреационных целях, выбирают во внутреннем пространстве крупного водоема.

- 14 024711
8. Способ по п.1, в котором выбирают неблагоприятную область на основании значения ΘΚΡ, которое должно являться наименьшей величиной ΟΚΡ в зоне, предназначенной для использования в рекреационных целях, после выдачи химического агента.
9. Способ по п.1, в котором для водоема с площадью поверхности менее 5 га наиболее неблагоприятной областью является центральная зона водоема.
10. Способ по п.1, в котором химический агент выбран из группы, состоящей из озона; хлора и соединений хлора; бигуанидных продуктов; соединений на основе галогенов; соединений на основе брома и их смесей.
11. Способ по п.1, в котором химический агент выдают при помощи диспенсера, выбранного из группы, состоящей из впрыскивателя, распылителя, разбрызгивателя, массового диспенсера, трубопровода, внесения вручную и их сочетаний.
12. Способ по п.1, в котором воду из другой части данного крупного водоема подают в указанную зону, предназначенную для использования в рекреационных целях, для обеспечения разбавления.
13. Способ по п.1, в котором ΟΚΡ постоянно поддерживают в зоне, предназначенной для использования в рекреационных целях, в соответствии с требованиями указанной зоны.