УСТАНОВКА ДЛЯ ИСКУССТВЕННОГО ПОПОЛНЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД Российский патент 1997 года по МПК E03B3/32 

Изобретение относится к установкам для искусственного пополнения подземных вод в безнапорных водоносных горизонтах и может быть использовано в водозаборах подземных вод с искусственным пополнением их запасов для водоснабжения и орошения.

Известна установка для искусственного пополнения подземных вод, включающая скважину двойного назначения с фильтровой трубой, оборудованную погружным электронасосом, смонтированным на водоподъемной трубе и фильтр для очистки воды с промывным устройством, размещенным соосно на фильтровой трубе, причем на водоподъемной трубе установлена концентрично расположенная цилиндрическая напорно-распределительная камера, снабженная дополнительной емкостью, соединенной с промывным устройством, а внутри корпуса фильтра размещен резервуар чистой воды, соединенный в нижней части с дренажной системой фильтра [1]
Недостатком данной установки является сложность конструкции промывного устройства фильтра для очистки воды и недостаточная эффективность регенерации загрузки, так как при ее промывке отмытые загрязнения разносятся по всей площади фильтра, в том числе и на уже промытые участки.

Наиболее близким техническим решением является установка для искусственного пополнения подземных вод, содержащая скважину с фильтровой трубой, оборудованную водоподъемной трубой с погружным электронасосом, коаксиально установленные на устье скважины кольцевой фильтр с загрузкой из зернистого материала и дренажными трубами, размещенное на водоподъемной трубе промывное устройство с водораспределительными трубами, кольцевой подводящий карман, сообщенный с источником пополнения подземных вод, кольцевой отводящий карман, сообщенный с трубопроводом для отвода загрязнений, кольцевой резервуар чистой воды, сообщенный с фильтровой трубой и дренажными трубами кольцевого фильтра, кольцевой трубопровод, сообщенный с источником пополнения подземных вод, и насос для промывки зернистой загрузки, сообщенный с резервуаром чистой воды, при этом кольцевой фильтр и подводящий карман снабжены непроницаемыми перегородками, разделяющими их на секции, независимо сообщенные с кольцевым трубопроводом патрубками с задвижками, а дренажные трубы кольцевого фильтра снабжены задвижками, причем водораспределительные трубы промывного устройства установлены с возможностью вращения их вокруг оси скважины и вокруг своей оси [2]
Недостатком данной установки для искусственного пополнения подземных водя является сложная конструкция промывного устройства и неэффективная регенерация загрузки, так как при ее проведении не промывается вся толща зернистого материала, а только его верхняя часть, что требует дополнительных регенераций для полной перемывки загрузки.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение эффективности регенерации зернистой загрузки.

Технический результат достигается тем, что установка для искусственного пополнения подземных вод, содержащая скважину с фильтровой трубой, оборудованную водоподъемной трубой с погружным электронасосом, коаксиально установленные на устье скважины кольцевой секционный фильтр с расположенными в секциях дренажными трубами и загрузкой из зернистого материала, кольцевой резервуар чистой воды, сообщенный с фильтровой трубой скважины и дренажными трубами секций фильтра, кольцевой секционный подводящий карман, секции которого независимо сообщены с кольцевым трубопроводом, сообщенным с источником пополнения подземных вод, кольцевой отводящий карман, трубопровод для отвода загрязнений, насос для промывки зернистой загрузки, сообщенный с кольцевым резервуаром чистой воды, снабжена кольцевым трубопроводом, размещенным между кольцевым резервуаром чистой воды и кольцевым отводящим карманом и соединенным с дренажными трубами секций фильтра трубопроводами с задвижками и с напорной трубой насоса для промывки зернистой загрузки.

Кольцевой трубопровод, соединенный с дренажными трубами секций кольцевого фильтра и с напорной трубой насоса, обеспечивает подачу воды в зернистую загрузку для ее промывки без сложной системы специальных камер, емкостей трубок и приводов, что упрощает конструкцию установки, а также облегчает ее эксплуатацию и уменьшает эксплуатационные расходы.

Кроме того, соединение напорной трубы насоса с дренажными трубами секций кольцевого фильтра позволяет промывать загрузку снизу вверх с приведением во взвешенное состояние всей толщи загрузки сразу во всей секции. Это повышает эффективность регенерации загрузки, так как загрязнения вымываются не только из верхней части загрузки, но и из ее нижней части, что исключает необходимость проведения дополнительных регенераций для промывки всей толщи загрузки, как это требуется при эксплуатации фильтров регенерируемых подачей промывной воды сверху вниз.

Размещение кольцевого трубопровода между кольцевым резервуаром чистой воды и кольцевым отводящим карманом обеспечивает сообщение его с секциями кольцевого фильтра, насосом для промывки зернистой загрузки минимальным количеством трубопроводов и арматуры, что упрощает конструкцию установки и облегчает ее эксплуатацию при управлении режимами работы секций фильтра.

Соединение кольцевого трубопровода с дренажными трубами каждой секции кольцевого фильтра трубопроводами с задвижками позволяет проводить поочередную регенерацию секций фильтра, отключая по одной его секции. Так как в одной секции фильтра легче создать и поддерживать режим промывки, обеспечивающий эффективную отмывку загрязнений без выноса зернистого материала загрузки, то это будет способствовать повышению качества регенерации. При этом снижение производительности фильтра установки из-за отключения только одной регенерирующей секции и энергозатраты на ее промывку будут минимальны.

На фиг. 1 дана схема установки для искусственного пополнения подземных вод; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Установка содержит скважину 1 с фильтровой трубой 2, оборудованную водоподъемной трубой 3 с погружным электронасосом 4, коаксиально установленные на устье скважины кольцевой секционный фильтр 5 с расположенными в секциях дренажными трубами 6 и загрузкой 7 из зернистого материала, кольцевой резервуар чистой воды 8, сообщенный с фильтровой трубой скважины через приемные окна 9 и с дренажными трубами секций фильтра трубопроводами 10 с задвижками 11, кольцевой секционный подводящий карман 12, секции которого независимо сообщены с кольцевым трубопроводом 13, сообщенным с источником пополнения подземных вод, патрубками 14 с задвижками 15, кольцевой отводящий карман 16, трубопровод 17 для отвода загрязнений, насос 18 для промывки зернистой загрузки, сообщенный с резервуаром чистой воды, кольцевой трубопровод 19, размещенный между кольцевым резервуаром чистой воды и кольцевым отводящим карманом и соединенный с дренажными трубами секций фильтра трубопроводами 20 с задвижками 21 и с напорной трубой 22 насоса для промывки зернистой загрузки.

Работа установки осуществляется следующим образом.

Вода из источника пополнения по кольцевому трубопроводу 13 через патрубки 14 подается в секции кольцевого подводящего кармана 12, откуда она поступает в секции кольцевого фильтра 5.

Проходя через загрузку 7 из зернистого материала, вода очищается, поступает в дренажные трубы 6 и по трубопроводам 10 в резервуар чистой воды 8. При заполнении резервуара чистой воды 8 до уровня приемных окон 9 в фильтровой трубе 2 вода переливается в скважину 1, откуда поступает в водоносный горизонт, пополняя его запасы.

В таком режиме установка работает до начала снижения скорости фильтрования воды через зернистую загрузку. Снижение скорости фильтрования указывает на необходимость проведения регенерации зернистой загрузки.

Регенерацию производят путем поочередного отключения секций кольцевого фильтра 5 и промывки расположенной в них загрузки 7 через дренажные трубы 6. Для отключения предназначенной для регенерации секции закрывают задвижку 15 на патрубке 14 и задвижку 11 на трубопроводе 10. Из резервуара чистой воды 8 насосом 18 для промывки зернистой загрузки через кольцевой трубопровод 19 и трубопровод 20 с открытой задвижкой 21 вода подается под напором в дренажные трубы 6 регенерируемой секции кольцевого фильтра 5. Восходящим потоком вся толща зернистой загрузки полностью взвешивается во всей секции, ее частицы приходят в беспорядочное движение и, соударяясь друг с другом, хорошо очищаются от загрязнений, которые выносятся водой на поверхность загрузки и с потоком воды поступают в отводящий кольцевой карман 16, откуда сбрасываются по трубопроводу 17 для отвода загрязнений.

Промыв поочередно зернистую загрузку во всех секциях кольцевого фильтра, регенерацию повторяют вновь при снижении скорости фильтрования.

В процессе поочередной регенерации секций кольцевого фильтра фильтрование воды в остальных секциях не прекращается и установкой производится непрерывная подача воды в водоносный горизонт для пополнения его запасов.

Подача воды потребителю осуществляется погружным электронасосом 4. При этом в зависимости от режима водопотребления она может выполняться после завершения искусственного пополнения подземных вод или в ходе его. В последнем случае часть расхода воды, поступающей в скважину 1 из резервуара чистой воды 8 подается погружным электронасосом 4 потребителю, а остальной расход идет на пополнение подземных вод.

Преимущество предложенного технического решения заключается в том, что оно позволяет производить регенерацию фильтра установки без применения специального промывного устройства и необходимых для его работы приводов с одновременным повышением эффективности регенерации и увеличением продолжительности фильтроцикла, что в целом обеспечивает снижение затрат на сооружение установки и ее эксплуатацию.

Использование: в водозаборах подземных вод с искусственным пополнением их запасов для водоснабжения и орошения. Сущность изобретения: установка содержит скважину с фильтровой трубой, оборудованную водоподъемной трубой с погружным электронасосом, коаксиально установленные на устье скважины кольцевой секционный фильтр с расположенными в секциях дренажными трубами и загрузкой из зернистого материала, кольцевой резервуар чистой воды, сообщенный с фильтровой трубой скважины через приемные окна и с дренажными трубами секций фильтра трубопроводами с задвижками, кольцевой секционный подводящий карман, секции которого независимо сообщены с кольцевым трубопроводом, сообщенным с источником пополнения подземных вод патрубками с задвижками, кольцевой отводящий карман, трубопровод для отвода загрязнений. Насос для промывки зернистой загрузки сообщен с резервуаром чистой воды. Кольцевой трубопровод размещен между резервуаром чистой воды и кольцевым отводящим карманом и соединен с дренажными трубами. 2 ил.

Установка для искусственного пополнения подземных вод, содержащая скважину с фильтровой трубой, оборудованную водоподъемной трубой с погружным электронасосом, коаксиально установленные на устье скважины кольцевой секционный фильтр с расположенными в секциях дренажными трубами и загрузкой из зернистого материала, кольцевой резервуар чистой воды, сообщенный с фильтровой трубой скважины и дренажными трубами секций фильтра, кольцевой секционный подводящий карман, секции которого независимо сообщены с кольцевым трубопроводом, сообщенным с источником пополнения подземных вод, кольцевой отводящий карман, трубопровод для отвода загрязнений, насос для промывки зернистой загрузки, сообщенный с кольцевым резервуаром чистой воды, отличающаяся тем, что она снабжена кольцевым трубопроводом, размещенным между кольцевым резервуаром чистой воды и кольцевым отводящим карманом и соединенным с дренажными трубами секций фильтра трубопроводами с задвижками и с напорной трубой насоса для промывки зернистой загрузки.