Установка обезжелезивания подземных вод в пласте

 

Изобретение относится к водоснабжению и может быть использовано при коптаже подземных вод скважинными водозаборами. Установка обезжелезивания подземных вод в пласте содержит водозаборные скважины с водоподъемными устройствами и водовод для каждой водозаборной скважины. Водовод соединен с напорным трубопроводом с обратным и регулирующими клапанами. На трубопроводе подачи воды в скважину установлены аэратор в виде эжектора с воздушной камерой и камера смешения. Оголовок каждой водозаборной скважины выполнен герметичным и снабжен патрубком, соединенным с воздушной камерой аэратора. Внутренняя поверхность камеры смешения выполнена в виде сопла. На внутренней поверхности камеры смешения предусмотрены кривошипные винтообразные канавки. Внутренняя поверхность сопловой части эжектора имеет циклоидальные кондукторы в виде винтовой спирали. Патрубок трубопровода подачи воды в скважину соединен гибким трубопроводом, доведенным до низа фильтра скважины. Отстойник имеет отверстия, в которые помещены насадки, расширяющиеся в сторону пласта. Внутренняя поверхность насадок выполнена в виде криволинейных спиралевидных канавок. К наружной поверхности отстойника над насадками жестко закреплены козырьки. Технический результат: увеличение степени обезжелезивания подземных вод в пласте за счет полного смешения аэрируемого воздуха с водой как перед подачей ее в скважину, так и в пределах прифильтровой зоны. 2 ил.

Изобретение относится к водоснабжению и может быть использовано при коптаже подземных вод скважинными водозаборами.

Известна установка обезжелезивания подземных вод в пласте (см. а.с. N 1590516, МКИ E 03 B 1/02, 3/06, бюл. N 33, 1990), содержащая водозаборные скважины с водоподъемными устройствами и водовод для каждой водозаборной скважины, соединенный с водоводом напорный трубопровод с обратным и регулирующими клапанами, трубопровод подачи воды в скважину с установленными на нем аэратором и камерой смешения.

Недостатком данной установки является недостаточная степень обезжелезивания подземных вод из-за слабого контакта аэрируемого воздуха с водой в скважине.

Известна установка обезжелезивания подземных вод в пласте (см. а.с. N 1680888, МКИ E 03 B 1/02, 3/06, бюл. N 36, 1991), содержащая водозаборные скважины с водоподъемными устройствами и водовод для каждой водозаборной скважины; соединенный с водоводом напорный трубопровод с обратным и регулирующими клапанами, трубопровод подачи воды в скважину с установленными на нем аэратором и камерой смешения, причем оголовок каждой водозаборной скважины выполнен герметичным и снабжен патрубком, соединенным с воздушной камерой аэратора.

Недостатком данной установки является незначительная степень обезжелезивания подземных вод в пласте из-за небольшой глубины проникновения аэрированной воды в водоносный пласт.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является увеличение степени обезжелезивания подземных вод в пласте за счет полного смешения аэрируемого воздуха с водой как перед подачей ее в скважину, так и в пределах прифильтровой зоны путем установки на внутренней поверхности камеры смешения, выполненной в виде сопла, криволинейных винтообразных канавок, а на внутренней поверхности сопловой части эжектора циклоидальных (см. М.Я. Выгодский. Справочник по высшей математике. - М.: Наука, 1975, с. 799...805) кондукторов (направляющих) (см. Н.Н. Абрамов. Водоснабжение. - М.: Стройиздат, 1982, с. 175. Справочник проектировщика. Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий. Под ред. И.А. Назарова. - М.: Стройиздат, с. 82) в виде винтовой спирали, патрубок трубопровода подачи воды в скважину соединен гибким трубопроводом, доведенным до низа фильтра скважины, в отстойнике предусмотрены отверстия, в которые уложены насадки, расширяющиеся в сторону пласта с криволинейными спиралевидными канавками на внутренней поверхности и с козырьками над ними, жестко закрепленными к наружной поверхности отстойника.

Технический результат достигается тем, что установка обезжелезивания подземных вод в пласте, содержащая водозаборные скважины с водоподъемными устройствами и водовод для каждой водозаборной скважины, соединенный с водоводом напорный трубопровод с обратным и регулирующими клапанами, трубопровод подачи воды в скважину с установленными на нем аэратором с воздушной камерой и камерой смешения, причем оголовок каждой водозаборной скважины выполнен герметичным и снабжен патрубком, соединенным с воздушной камерой аэратора, имеет на внутренней поверхности камеры смешения, выполненной в виде сопла, криволинейные винтообразные канавки, а на внутренней поверхности сопловой части эжектора циклоидальные кондукторы в виде винтовой спирали, патрубок трубопровода подачи воды в скважину соединен гибким трубопроводом, доведенным до низа фильтра скважины, в отстойнике предусмотрены отверстия, в которые уложены насадки, расширяющиеся в сторону пласта с криволинейными спиралевидными канавками на внутренней поверхности и с козырьками над ними, жестко закрепленными к наружной поверхности отстойника.

На фиг. 1 изображена установка обезжелезивания подземных вод в пласте; на фиг. 2 - развертка внутренней поверхности сопловой части эжектора с циклоидальными кондукторами в виде спирали.

Установка включает водозаборную скважину 1, оборудованную водоподъемным устройством-насосом 2, обратным клапаном 3, регулирующими клапанами 4, 5 и 6, аэратором 7, воздушной камерой 8, напорным трубопроводом 9, трубопроводом 10 подачи воды в скважину и камерой смешения 11. Скважина 1 оборудована герметичным оголовком 12 с патрубком 13. На крышке оголовка 12 установлен патрубок 14, соединенный с гибким трубопроводом 15 в виде шланга, с воздушной камерой 8 аэратора 7, на гибком трубопроводе 15 установлен регулирующий клапан 16, а на трубопроводе 10 подачи воды в скважину установлен дополнительный регулирующий клапан 17. Перед аэратором 7 установлен манометр 18, а на оголовке 12 - вакууметр 19. На внутренней поверхности камеры смешения 11 предусмотрены криволинейные винтообразные канавки 20, а на внутренней поверхности сопловой части эжектора 8 установлены циклоидальные кондукторы 21 в виде спирали. Патрубок 13 трубопровода подачи воды в скважину 10 соединен с гибким трубопроводом 22 с задвижкой 23, опущенным до низа фильтра 24 скважины 1. В отстойнике 25 предусмотрены отверстия 26, в которые уложены насадки 27, расширяющиеся в сторону водоносного пласта с криволинейными спиралевидными канавками 28 с козырьками 29 над ними, жестко закрепленным к наружной поверхности отстойника 25. Гибкий трубопровод 22 с насадками 27, расширяющимися в сторону водоносного пласта, соединен при помощи патрубка 30. На конец патрубка 13 трубопровод 10 подачи воды в скважину предусмотрен клапан-затвор 31.

Установка обезжелезивания подземных вод в пласте работает следующим образом.

После "зарядки" водоносного пласта посредством закачки аэрированной воды, которая поступает в его толщу после закрутки, приобретая волновое движение и перемешиваясь в криволинейных винтообразных канавках 20 в камере смешения 11, выполненной в виде сопла, а также в циклоидальных кондукторах 21 в виде спирали в аэраторе 7, образуя мелкодиспергированную эмульсию, начинается окисление железа. Затем закрывается клапан-затвор 31, открывается задвижка 23 на гибком трубопроводе 22 и аэрированная вода, имея центробежные и вибрационные силы, по патрубкам 30 поступает в насадки 27, расширяющиеся в сторону водоносного пласта с криволинейными спиралевидными канавками 28, уложенные в отверстия 26 в отстойнике 25 и защищенные козырьками 29 над ними, расположенные под фильтром 24 и выбрасывается, дополнительно закручиваясь, приобретая центробежные силы, глубоко проникая в толщу водоносного пласта в пределах прифильтровой зоны, интенсифицируя процессы окисления железа в нем. Кроме того, эмульсия, имея плотность меньше единицы, двигаясь волнообразно, устремляется в верхнюю часть фильтра 24, охватывая и окисляя соединения железа, превращая оксид железа в гидрат окиси во всем объеме прифильтровой зоны водоносного пласта. После этого закрывают дополнительный регулирующий клапан 17 и очищенная вода из скважины 1 насосом 2 через аэратор 7 направляется по водоводу потребителям. Клапан-затвор 31 позволяет регулировать направление движения воды.

Под действием атмосферного давления уровень воды в вакууммированном стволе скважины повышается, что обеспечивает увеличение производительности установки в 1,5....3,0 раза от исходного положения уровня. Вакуум при этом постоянно поддерживает на необходимом уровне слой воды в пределах до 0,08 МПа за счет работы аэратора. Оптимальный режим работы установки достигает при давлении в напорном трубопроводе 0,2 МПа.

Таким образом, без дополнительных вакуум-насосов и применения специального оборудования достигается увеличение стабильной работы установки, без проведения восстановительных работ и без регенерации скважин, что расширяет область эффективной работы установки в неблагоприятных гидрогеологических условиях (мелкозернистые пески, низконапорные водоносные горизонты, пласты со слабой водообильностью), а также использование сетчатых фильтров за счет ликвидации вакууммированного газового кольматанта с фильтрующей поверхности.

Оригинальность предложенного технического решения заключается в использовании закрутки аэрированной воды как для создания глубоко эмульгированной эмульсии, так и для обезжелезивания воды в пласте путем перевода оксида железа в гидрат окиси с использованием центробежных и вибрационных сил потока воды для глубокого проникновения ее в водоносный пласт и циркуляции потока в пределах пласт-скважина за счет разницы плотностей жидкости.

Формула изобретения

Установка обезжелезивания подземных вод в пласте, содержащая водозаборные скважины с водоподъемными устройствами и водовод для каждой водозаборной скважины, соединенный с водоводом напорный трубопровод с обратным и регулирующими клапанами, трубопровод подачи воды в скважину с установленными на нем аэратором в виде эжектора с воздушной камерой и камерой смешения, причем оголовок каждой водозаборной скважины выполнен герметичным и снабжен патрубком, соединенным с воздушной камерой аэратора, отличающаяся тем, что на внутренней поверхности камеры смешения, выполненной в виде сопла, предусмотрены криволинейные винтообразные канавки, а на внутренней поверхности сопловой части эжектора установлены циклоидальные кондукторы в виде винтовой спирали, патрубок трубопровода подачи воды в скважину соединен гибким трубопроводом, доведенным до низа фильтра скважины, в отстойнике предусмотрены отверстия, в которые уложены насадки, расширяющиеся в сторону пласта с криволинейными спиралевидными канавками на внутренней поверхности и с козырьками над ними, жестко закрепленными к наружной поверхности отстойника.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2