RU2167826C2

RU2167826C2 - Plant for defferization of underground waters in bed

Info

Publication number: RU2167826C2
Application number: RU99114060A
Authority: RU
Inventors: Г.В. Викторов; Н.С. Кобелев
Original assignee: Курский государственный технический университет
Priority date: 1999-06-28
Filing date: 1999-06-28
Publication date: 2001-05-27

Abstract

FIELD: water supply; applicable in piping of underground waters by hole water intakes. SUBSTANCE: plant has water supply wells with water hoisting devices and water conduit for each water supply well. Water conduit is connected with pressure pipeline by means of check and control valves. Installed on pipeline for water supply to well is aerator in the form of ejector with air chamber and mixing chamber. Head of each water supply well is sealed and provided with branch pipe connected with aerator air chamber. Internal surface of mixing chamber is made in the form of nozzle. Provided on internal surface of mixing chamber are crank helical grooves. Internal surface of ejector nozzle part has cycloid conductors spiral in form. Branch pipe of pipeline for water supply into well is connected by flexible pipeline brought to well strainer bottom. Settler has holes provided with nozzles widening toward bed. Nozzle internal surface is made in the form of curved spiral grooves. Rigidly secured to external surface of settler above nozzles are baffles. EFFECT: increased degree of deferrization of underground waters in bed due to full mixing of aerating air with water before its supply to well and within strain zone. 2 dwg

Description

Изобретение относится к водоснабжению и может быть использовано при коптаже подземных вод скважинными водозаборами. The invention relates to water supply and can be used for underground water smashing by borehole intakes.

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. A known installation of deferrization of groundwater in the reservoir (see AS N 1590516, MKI E 03 B 1/02, 3/06, bull. N 33, 1990), containing water wells with water-lifting devices and a water conduit for each water well, a pressure pipe connected to a water conduit with check and control valves, a water supply pipe to the well with an aerator and a mixing chamber mounted on it.

Недостатком данной установки является недостаточная степень обезжелезивания подземных вод из-за слабого контакта аэрируемого воздуха с водой в скважине. The disadvantage of this installation is the insufficient degree of deferrization of groundwater due to poor contact of aerated air with water in the well.

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. A known installation of deferrization of groundwater in the reservoir (see AS No. 1680888, MKI E 03 B 1/02, 3/06, bull. N 36, 1991), containing water wells with water-lifting devices and a water pipe for each water well; a pressure pipe connected to the water conduit with check and control valves, a water supply pipe to the well with an aerator and a mixing chamber mounted on it, the head of each water well being sealed and provided with a pipe connected to the air chamber of the aerator.

Недостатком данной установки является незначительная степень обезжелезивания подземных вод в пласте из-за небольшой глубины проникновения аэрированной воды в водоносный пласт. The disadvantage of this installation is the low degree of deferrization of groundwater in the reservoir due to the small depth of penetration of aerated water into the aquifer.

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. The technical problem to which the invention is directed is to increase the degree of deferrization of groundwater in the formation by completely mixing the aerated air with water both before it is fed into the well and within the filter zone by installing on the inner surface of the mixing chamber made in the form nozzles, curved helical grooves, and on the inner surface of the nozzle part of the cycloidal ejector (see M.Ya. Vygodsky. Handbook of higher mathematics. - M .: Nauka, 1975, pp. 799 ... 805) (guides) (see NN Abramov. Water supply. - M.: Stroyizdat, 1982, p. 175. Designer's guide. Water supply for populated areas and industrial enterprises. Edited by IA Nazarov. - M.: Stroyizdat , p. 82) in the form of a helical spiral, the pipe of the water supply pipe to the well is connected by a flexible pipe brought to the bottom of the filter of the well, holes are provided in the sump, in which nozzles are laid, expanding towards the formation with curved spiral grooves on the inner surface and with visors fixed above them ennymi to the outer surface of the settler.

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. The technical result is achieved by the fact that the installation of deferrization of groundwater in the reservoir, containing water wells with water lifting devices and a water pipe for each water well, a pressure pipe connected to a water pipe with check and control valves, a pipe for supplying water to the well with an aerator with an air chamber mounted on it and a mixing chamber, the head of each water well being sealed and provided with a nozzle connected to the air chamber of the aerator, has the surface of the mixing chamber, made in the form of a nozzle, curved helical grooves, and on the inner surface of the nozzle part of the ejector cycloidal conductors in the form of a helical spiral, the pipe of the water supply pipe to the well is connected by a flexible pipe brought to the bottom of the well filter, holes are provided in the sump, in which nozzles are laid, expanding towards the formation with curved spiral grooves on the inner surface and with visors above them, rigidly fixed to the outer surface henna sedimentation tank.

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. In FIG. 1 shows the installation of deferrization of groundwater in the reservoir; in FIG. 2 - scan of the inner surface of the nozzle of the ejector with cycloidal conductors in the form of a spiral.

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. The installation includes a water well 1, equipped with a water-lifting device-pump 2, a check valve 3, control valves 4, 5 and 6, an aerator 7, an air chamber 8, a pressure pipe 9, a pipe 10 for supplying water to the well and a mixing chamber 11. Well 1 is equipped a sealed head 12 with a pipe 13. On the cover of the head 12 there is a pipe 14 connected to a flexible pipe 15 in the form of a hose, with an air chamber 8 of the aerator 7, a control valve 16 is installed on the flexible pipe 15, and a water supply pipe 10 is installed an additional control valve 17 is installed in the well 17. A pressure gauge 18 is installed in front of the aerator 7, and a vacuum gauge 19 is installed on the head 12. Curved helical grooves 20 are provided on the inner surface of the mixing chamber 11, and cycloidal conductors 21 in the form of a spiral are installed on the inner surface of the nozzle part of the ejector 8 . The pipe 13 of the water supply pipe to the well 10 is connected to a flexible pipe 22 with a valve 23 lowered to the bottom of the filter 24 of the well 1. In the sump 25, holes 26 are provided in which the nozzles 27 are laid, expanding towards the aquifer with curvilinear spiral grooves 28 with visors 29 above them, rigidly fixed to the outer surface of the sump 25. A flexible pipe 22 with nozzles 27 extending towards the aquifer is connected by a pipe 30. At the end of the pipe 13, a water supply pipe 10 to the wells It has provided a valve-gate 31.

Установка обезжелезивания подземных вод в пласте работает следующим образом. Installation deferrization of groundwater in the reservoir works as follows.

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. After the aquifer is “charged” by injecting aerated water, which enters its thickness after swirling, acquiring a wave motion and mixing in curved helical grooves 20 in the mixing chamber 11, made in the form of a nozzle, and also in cycloidal conductors 21 in the form of a spiral in the aerator 7, forming a finely dispersed emulsion, the oxidation of iron begins. Then the shutter valve 31 closes, the valve 23 on the flexible pipe 22 opens and the aerated water, having centrifugal and vibrational forces, flows through nozzles 30 into nozzles 27, expanding towards the aquifer with curved spiral grooves 28, laid in openings 26 in the sump 25 and protected by visors 29 above them, located under the filter 24 and ejected, additionally twisting, acquiring centrifugal forces, penetrating deep into the thickness of the aquifer within the filter zone, intensifying the processes of oxidation of iron in it. In addition, the emulsion, having a density of less than one, moving in a wave-like fashion, rushes to the top of the filter 24, enveloping and oxidizing iron compounds, converting iron oxide into oxide hydrate in the entire volume of the filter zone of the aquifer. After that, close the additional control valve 17 and the purified water from the well 1 by the pump 2 through the aerator 7 is sent to the consumers through the water conduit. The shutter valve 31 allows you to adjust the direction of movement of the water.

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. Under the influence of atmospheric pressure, the water level in the evacuated wellbore rises, which ensures an increase in the productivity of the installation by 1.5 .... 3.0 times from the initial position of the level. In this case, the vacuum constantly maintains at the required level a layer of water in the range up to 0.08 MPa due to the operation of the aerator. The optimal operating mode of the installation reaches 0.2 MPa at a pressure in the pressure pipe.

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. Thus, without additional vacuum pumps and the use of special equipment, an increase in the stable operation of the installation is achieved, without carrying out restoration work and without regeneration of wells, which expands the area of effective operation of the installation in adverse hydrogeological conditions (fine-grained sands, low-pressure aquifers, reservoirs with low water mobility) , as well as the use of strainers due to the elimination of evacuated gas colmatant from the filter surface.

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. The originality of the proposed technical solution consists in using a swirl of aerated water both to create a deeply emulsified emulsion and to defer the water in the formation by converting iron oxide into oxide hydrate using centrifugal and vibrational forces of the water stream for deep penetration into the aquifer and circulation of the stream into within the reservoir-well due to the difference in fluid densities.

Claims

An underground iron deironing plant in the formation, containing water wells with water lifting devices and a water pipe for each water well, a pressure pipe connected to a water pipe with check and control valves, a water pipe to the well with an aerator installed on it in the form of an ejector with an air chamber and a mixing chamber moreover, the head of each water well is sealed and provided with a pipe connected to the air chamber of the aerator, characterized in that on the inner surface The mixing chamber, made in the form of a nozzle, has curved helical grooves, and cycloidal conductors in the form of a helical spiral are installed on the inner surface of the nozzle part of the ejector, the pipe of the water supply pipe to the well is connected by a flexible pipe brought to the bottom of the well filter, holes are provided in the sump, in which nozzles are laid, expanding towards the formation with curved spiral grooves on the inner surface and with visors above them, rigidly fixed to the outer surface of the sump.