СИСТЕМА КИСЛОРОДНОЙ ЗАВЕСЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ДРЕНАЖА Российский патент 2010 года по МПК E02B11/00 

Описание патента на изобретение RU2406802C1

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, для защиты промышленных и жилых территорий от подтопления и может быть использовано в качестве защиты дренажных устройств от кольматажа нерастворимыми соединениями железа и марганца.

Для очистки подземных вод от ионов железа и марганца в водоносном пласте используются установки типа VYREDOX (Виредокс), с помощью которых водозаборные скважины защищены от заиления: применяются односкважинные и двухскважинные установки циклического действия или многоскважинные установки постоянного действия.

Известна установка ВОДГЕО для внутрипластовой очистки подземных вод от железа, стабилизации очищенной агрессивной воды и регенерации водозаборных скважин, состоящая из узла подготовки аэрируемой воды, трубопровода подачи аэрированной воды в скважины, системы напорных трубопроводов и узла стабилизационной обработки воды (Алексеев B.C., Коммунар Г.М., Тесля В.Г. и др. Опыт внутрипластовой очистки подземных вод от железа. // Водоснабжение и санитарная техника, 1989, №5, с.14-15). Конфигурация и комплектация установки зависит от качества подземной воды, состояния распределительной сети и водозаборных скважин.

Недостатком аналога является то, что такая установка служит для защиты только точечных источников водоснабжения (вертикальных скважин) и не может использоваться для защиты от заиления нерастворимыми соединениями железа и марганца линейных дренажных конструкций гидротехнических сооружений, а также линейных дренажных систем защиты жилых и промышленных территорий от подтопления.

Известна установка Виредокс-1, разработанная шведской фирмой VYR-METODER АВ, состоящая из нескольких кустов специализированных скважин наливных и эксплуатационных, наливные скважины используются для подачи в пласт аэрированной воды, эксплуатационные скважины - для отбора очищенной подземной воды, в центре каждого куста специализированных скважин находится эксплуатационная скважина, вокруг которой в радиусе от 5 до 30 м располагается до 6 наливных скважин (Кулаков В.В., Сошников Е.В., Чайковский Г.П. Обезжелезивание и деманганация подземных вод. Учебное пособие. - Хабаровск: ДВГУПС, 1998, с.32). Все скважины работают в постоянном режиме. Часть воды, забираемой эксплуатационными скважинами, по системе трубопроводов подается на оксигенератор, в качестве которого используется аэрационное устройство, и после него по трубопроводам аэрированная (обогащенная кислородом) вода подается в наливные скважины, остальная очищенная вода из эксплуатационной скважины подается потребителю.

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого технического решения.

Недостатком прототипа является то, что данная установка служит для защиты только точечных источников водоснабжения (вертикальных скважин) и не может использоваться для защиты от заиления нерастворимыми соединениями железа и марганца линейных дренажных конструкций гидротехнических сооружений, а также линейных дренажных систем защиты жилых и промышленных территорий от подтопления.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в повышении эффективности работы и срока службы линейных дренажных конструкций, предотвращении или минимизации процессов кольматажа линейных элементов дренажа грунтовых плотин и застраиваемых площадей в условиях дренирования вод с повышенным содержанием ионов железа и марганца, в предотвращении загрязнения водных объектов в местах точечных сбросов дренажных вод. Для достижения указанного технического результата в системе кислородной завесы для защиты дренажа, содержащей аэрационную установку, подключенную по системе трубопроводов к нагнетательным скважинам, установленным в дренируемый пласт в зонах протекания грунтовых железо-марганцевых вод на расстоянии 10-30 м от защищаемого дренажа и подающим обогащенную кислородом воду в водоносный дренируемый пласт, нагнетательные скважины объединены в группы и установлены в шахматном порядке вдоль защищаемого линейного дренажа выше него по разгрузке потока грунтовых вод, по защищаемому линейному дренажу происходит отвод очищенной дренируемой воды, причем каждая группа нагнетательных скважин подключена к отдельной аэрационной установке, с которой соединены дренажные колодцы для периодического отбора части грунтовых вод, очищенных от ионов железа и марганца в зоне кислородной завесы и обогащения их кислородом с дальнейшей подачей аэрированной воды в нагнетательные скважины.

Отличительными признаками предлагаемой системы кислородной завесы для защиты дренажа от указанного выше прототипа являются установление нагнетательных скважин в шахматном порядке вдоль защищаемого линейного дренажа, периодический отбор части очищенной от ионов железа и марганца воды из дренажных колодцев, соединенных с аэрационной установкой, с дальнейшей подачей аэрированной воды в нагнетательные скважины и отводом очищенных дренажных вод по системе защищаемого линейного дренажа.

Благодаря наличию этих признаков данная система включает несколько групп нагнетательных скважин, причем каждая группа подключена по системе трубопроводов к собственной аэрационной установке, количество групп определяется протяженностью защищаемого линейного дренажа. Расположение нагнетательных скважин в шахматном порядке позволяет располагать нагнетательные скважины в плане с различной частотой в зависимости от необходимой степени насыщения водоносного пласта обогащенными кислородом водами. Отвод и сброс очищенных от ионов железа и марганца грунтовых вод происходит по системе защищаемого линейного дренажа гидротехнического сооружения или дренируемой площадки.

Предлагаемая система кислородной завесы для защиты дренажа иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3.

На фиг.1 показан план установки для создания кислородной завесы.

На фиг.2 - разрез установки в перпендикулярном направлении к оси защищаемого дренажа.

На фиг.3 - схемы размещения нагнетательных скважин, обеспечивающие различную плотность кислородной завесы: а) разреженная система скважин; б) сгущенная система скважин.

Система кислородной завесы для защиты дренажа (фиг.1) содержит систему нагнетательных скважин 1, расположенных в шахматном порядке вдоль защищаемого линейного дренажа 2, линии периодического забора воды 3, соединяющие дренажные колодцы 4 защищаемого линейного дренажа 2 с аэрационными установками 5, систему трубопроводов 6, по которой аэрированная вода подается в нагнетательные скважины 1 и по ним в водоносный дренируемый пласт, вмещающий железо- и марганецсодержащие грунтовые воды 7 (фиг.2), зону осаждения (нерастворимых соединений железа и марганца) 8, очищенные (обезжелезенные и деманганированные) грунтовые воды 9, зону подачи аэрированной воды через нагнетательную скважину 10.

Система кислородной завесы для защиты дренажа работает следующим образом.

По линиям забора воды 3 часть обезжелезенной и деманганированной воды из дренажных колодцев 4 защищаемого линейного дренажа 2 периодически отбирается и подается на аэрационную установку 5, в которой происходит насыщение воды кислородом. Далее по системе трубопроводов 6 аэрированная вода подается в нагнетательные скважины 1 и поступает в водоносный дренируемый пласт, вмещающий железо- и марганецсодержащие грунтовые воды 7. В результате интенсивное окисление железа и марганца протекает вне зоны дренажа, нерастворимые соединения этих элементов откладываются в порах грунта в зоне осаждения и в защищаемый линейный дренаж 2 поступают очищенные грунтовые воды 9. Отвод и сброс очищенных от ионов железа и марганца грунтовых вод 9 происходит по системе защищаемого линейного дренажа 2.

Нагнетательные скважины 1, расположенные в шахматном порядке (фиг.3), объединены в группы и по системе трубопроводов 6 каждая группа подключена к (отдельной) аэрационной установке 5.

Расположение нагнетательных скважин в шахматном порядке позволяет обеспечить требуемую плотность кислородной завесы. Увеличение кислородного насыщения грунта на защищаемом участке дренажа достигается изменением количества нагнетательных скважин в линиях кислородной завесы. Крайней позицией шахматного размещения является однорядная установка нагнетательных скважин.

Количество скважин в группе определяется из соотношения транспортируемой по защищаемому линейному дренажу 2 очищенной грунтовой воды 9 и ее количества, необходимого для подачи в водоносный дренируемый пласт через нагнетательные скважины 1, количество групп этих скважин 1 определяется протяженностью защищаемого дренажа.

Предлагаемая система кислородной завесы для защиты дренажа позволяет существенно увеличить срок службы дренажных конструкций за счет предотвращения их кольматажа нерастворимыми соединениями железа и марганца и предотвратить экологический ущерб от сосредоточенного сброса в поверхностные водные объекты дренажных железа и марганецсодержащих вод.

Похожие патенты RU2406802C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ЗАЩИТЫ ГРУНТОВЫХ ВОД ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ 2009
  • Ведяшкин Анатолий Сергеевич
  • Ахмедова Наталья Равиловна
RU2408442C1
СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПРОДВИЖЕНИЯ ФРОНТА ЖИДКИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД 2007
  • Изотов Анатолий Александрович
  • Пономаренко Юрий Викторович
  • Кузькин Валерий Сергеевич
RU2365703C1
ХРАНИЛИЩЕ ОТХОДОВ ЗАГЛУБЛЕННОГО ТИПА И СПОСОБ ЕГО СОЗДАНИЯ 2011
  • Шестаков Всеволод Михайлович
  • Невечеря Ирина Константиновна
RU2465076C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ БЕРЕГОВЫХ ТЕРРИТОРИЙ ОТ РАЗРУШЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ПЕРЕМЕННОГО УРОВНЯ ВОДЫ В ВОДОЕМЕ 2005
  • Никляев Юрий Иванович
RU2291932C1
Способ защиты подземных вод от истощения 1985
  • Фоменко Владимир Иванович
SU1265230A1
ВОДОЗАБОРНАЯ СКВАЖИНА С ОТБОРОМ ПОДЗЕМНОЙ ВОДЫ 2012
  • Голубенко Михаил Иванович
RU2499869C1
СПОСОБ ЗАЩИТЫ ГРУНТОВЫХ ВОД ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ 2007
  • Ведяшкин Анатолий Сергеевич
  • Наумов Владимир Аркадьевич
  • Ахмедова Наталья Равиловна
RU2336206C1
Способ предотвращения загрязнения подземных вод промышленными отходами из хранилищ 1983
  • Фоменко Владимир Иванович
  • Петриченко Виталий Павлович
  • Чучелин Леонид Дмитриевич
  • Кузькин Валерий Сергеевич
SU1130646A1
СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ГИДРОМЕЛИОРАЦИИ ПОЧВЫ ПРИ ОСУШЕНИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ УГОДИЙ В УСЛОВИЯХ С ПРИЛЕГАЮЩИМ БОЛОТНЫМ УЧАСТКОМ 2023
  • Артюхов Илья Петрович
  • Арганистова Зоя Юрьевна
  • Мажайский Юрий Анатольевич
  • Голубенко Михаил Иванович
RU2813515C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВНУТРЕННИХ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В ГРУНТОВОМ МАССИВЕ ПОЛЕЗНОЙ ЛОКАЛЬНОЙ ТЕРРИТОРИИ ЗЕМЛИ, ОГРАНИЧЕННОЙ ВОДОУПОРОМ (ВАРИАНТЫ) 2010
  • Никляев Юрий Иванович
RU2445420C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 406 802 C1

Реферат патента 2010 года СИСТЕМА КИСЛОРОДНОЙ ЗАВЕСЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ДРЕНАЖА

Изобретение относится к области гидротехнического строительства. Система кислородной завесы для защиты дренажа включает аэрационную установку, подключенную по системе трубопроводов к нагнетательным скважинам. Скважины установлены в дренируемый пласт в зонах протекания грунтовых железо-марганцевых вод на расстоянии 10-30 м от защищаемого дренажа и подают обогащенную кислородом воду в водоносный дренируемый пласт. При этом нагнетательные скважины объединены в группы и установлены в шахматном порядке вдоль защищаемого линейного дренажа выше него по разгрузке потока грунтовых вод. По защищаемому линейному дренажу происходит отвод очищенной дренируемой воды. Причем каждая группа нагнетательных скважин подключена к отдельной аэрационной установке, с которой соединены дренажные колодцы для периодического отбора части грунтовых вод, очищенных от ионов железа и марганца в зоне кислородной завесы, и обогащения их кислородом с дальнейшей подачей аэрированной воды в нагнетательные скважины. Технический результат заключается в повышении эффективности работы и срока службы линейных дренажных конструкций, предотвращении или минимизации процессов кольматажа линейных элементов дренажа грунтовых плотин и застраиваемых площадей в условиях дренирования вод с повышенным содержанием ионов железа и марганца, в предотвращении загрязнения водных объектов в местах точечных сбросов дренажных вод. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 406 802 C1

Система кислородной завесы для защиты дренажа, включающая аэрационную установку, подключенную по системе трубопроводов к нагнетательным скважинам, установленным в дренируемый пласт в зонах протекания грунтовых железо-марганцевых вод на расстоянии 10-30 м от защищаемого дренажа и подающим обогащенную кислородом воду в водоносный дренируемый пласт, отличающаяся тем, что нагнетательные скважины объединены в группы и установлены в шахматном порядке вдоль защищаемого линейного дренажа выше него по разгрузке потока грунтовых вод, по защищаемому линейному дренажу происходит отвод очищенной дренируемой воды, причем каждая группа нагнетательных скважин подключена к отдельной аэрационной установке, с которой соединены дренажные колодцы для периодического отбора части грунтовых вод, очищенных от ионов железа и марганца в зоне кислородной завесы, и обогащения их кислородом с дальнейшей подачей аэрированной воды в нагнетательные скважины.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2406802C1

КУЛАКОВ В.В
и др
Обезжелезивание и деманганация подземных вод
Учебное пособие
- Хабаровск: ДВГУПС, 1998, с.32
US 3919848 А, 18.11.1975
US 4462713 А, 31.07.1984.

RU 2 406 802 C1

Авторы

Сольский Станислав Викторович

Лопатина Маргарита Геннадьевна

Даты

2010-12-20Публикация

2009-08-21Подача