Особливості експлуатації установок внутріпластового
знезалізнення води
С. І. Круглик, інж. (Держбуд Росії); Е. В.
Середкин, В. Г. Тесля, кандидати техн. наук (ГНЦ РФ НДІ ВОДГЕО), В. В.
Фуркайло, начальник цеху ВіК (ІБВВ РАН)
Експлуатація
установок внутріпластовой очищення підземних вод від заліза полягає в
послідовному перемиканні водозабірних свердловин в режими закачування і відкачування в
відповідно до технологічного регламенту, що розраховується в залежності від
параметрів процесу знезалізнення в конкретних гідрогеологічних та
гідрохімічних умовах, необхідної продуктивності водозабору і
характеристик водозабірних свердловин. Завданням технологічних розрахунків установок
підземного знезалізнення води є визначення витрат Qзак і
тривалості tзак закачування, а також продуктивності свердловин в режимі
відкачування Qот, при яких забезпечується необхідна подача очищеної води
споживачеві.
Час
захисної дії зони «зарядки» шару киснем, в якій відбувається
окислення та осадження заліза, визначається з виразу [1-3]:
, (1)
де
(2)
- комплексний
параметр, що характеризує питому норму адсорбції кисню породами шару; b
- Стехіометричної коефіцієнт реакції окислення заліза киснем; sFe --
константа швидкості окислення заліза адсорбованим киснем; 
- оригінал і
допустимий вміст заліза в воді.
З
формул (1) - (2) видно, що час захисної дії зони «зарядки», тобто
час відкачування води з допустимим вмістом заліза залежить від розмірів цієї
зони (обсягу закачки), витрат відкачування, а також від параметрів процесу сорбції
кисню і окиснення заліза. Зі зростанням обсягу закачування і кількості
адсорбованого кисню tот збільшується, а зі збільшенням витрат відкачування
зменшується. За інших рівних умов час захисної дії зони «зарядки»
зменшується зі зростанням вмісту заліза в воді.
Діапазон
шуканих величин, що визначаються технологічними розрахунками (Qзак, tзак, Qот,
tот), є обмеженим. З одного боку, ці обмеження закладені
безпосередньо в залежності (1), з іншого боку, що більш істотно, вони
випливають з характеристик водозабірних свердловин. До останніх слід віднести
максимально можливі витрати відкачування і закачування, обумовлені особливостями конструкції
свердловин, якістю їх споруди, а також гідрогеологічними умовами
водозабору.
Іноді
вимоги технологічних розрахунків є надзвичайно складними в силу специфіки
гідрогеологічних умов та реальних можливостей водозабірних свердловин. Більшою
мірою це характерно для неглибоких свердловин з близьким розташуванням фільтрів
і статичних рівнів від поверхні землі. У таких випадках завдання вибору
оптимального режиму експлуатації водозабору з системою підземного
знезалізнення води вирішується експериментальним шляхом у період пусконалагоджувальних
робіт.
Саме
з такою ситуацією довелося зіткнутися при пуску в експлуатацію системи
підземного знезалізнення води на водозаборі с. Борок Інституту біології
внутрішніх вод (ІБВВ) РАН. Пос. Борок розташований в Некоузском районі
Ярославської обл. на березі Рибінського водосховища. Водопостачання селища
здійснюється за рахунок експлуатації підземних вод Дніпровсько-московських
водно-льодовикових відкладень четвертинного віку. Водозабірні ділянку
розташований в 2-2,5 км на південний схід від селища, в 4-4,5 км від урізу води
Рибінського водосховища. Потужність водоносного горизонту в районі водозабору
складає 14-17 м, горизонт безнапірний. Глибина залягання рівня води від
поверхні землі змінюється від 3,5 до 9,5 м. Водовмещающіе породи представлені
дрібнозернистими пісками з коефіцієнтом фільтрації 12-15 м/добу, покривні
відклади потужністю від 3 до 10 м складені дрібнозернистими пісками з прошарками
глин, суглинками і супісками з включенням валунів і гравію.
За
хімічним складом підземні води відносяться до
гідрокарбонатно-кальцієво-натрієві і магнієвому типу із загальною мінералізацією
0,2-0,4 г/л. За всіма показниками вода відповідає вимогам СанПиН, за
винятком підвищеного вмісту заліза, концентрація якого змінюється по
свердловинах від 6 до 9,8 мг/л, частіше 6,5-8 мг/л.
Рис. 1. Схема водозабору с. Борок
1 - свердловина і її номер; 2 - збірний водовід;
3 - розподільний водовід; 4 - насосна станція другого підйому; 5 - вузол
підготовки закачується води; 6 - ежектор; 7 - воздухоотделітель; 8 --
повисітельний насос; 9 - напірний трубопровід;
10 - службове приміщення
Водозабір
сел. Борок складається з семи свердловин (рис. 1), розташованих в лінійному ряду на
відстані 250 м один від одного. Свердловини приєднані до єдиного збірному
водоводу, по якому вода подається в два резервуари чистої води по 1000 м3
кожен, підключені паралельно. З резервуару чистої води вода подається
споживачеві насосною станцією другого підйому. Сумарне водоспоживання
селища оцінюється в 1200 м3/сут.
Система
підземного знезалізнення води включає в себе аератор (ежектор), безнапірний
воздухоотделітель, повисітельний насос і розподільний водовід, до якого
підключені всі свердловини (рис. 1). Все обладнання змонтовано в приміщенні
насосної станції другого підйому. Відповідно до рекомендацій гідрогеологів
експлуатаційні свердловини на водозаборі повинні бути обладнані фільтрами
довжиною 12 м, тобто практично на всю потужність пласта. У цьому випадку середня
продуктивність свердловин складала б 600 м3/сут, а питома дебіт -
4
м3/(ч
