Обратный осмос

Одним из наиболее эффективных в настоящий момент методов очистки воды являются системы обратного осмоса. Эти системы стали активно использоваться с начала 60-х годов для опреснения морской воды. Сегодня благодаря обратному осмосу в мире производятся сотни тысяч тонн очищенной воды в сутки.

Осмос

Явление осмоса наблюдается в тех средах, где подвижность растворителя (например, воды) больше подвижности растворённых в нем веществ (примесей воды). Важным частным случаем осмоса является осмос через полупроницаемую мембрану. Если такая мембрана разделяет раствор (например, воду с примесями) и чистый растворитель (воду), то концентрация воды в растворе оказывается менее высокой, поскольку там часть ее молекул замещена на молекулы растворенного вещества. Вследствие этого, переходы частиц воды из отдела, содержащего чистую воду, в воду с примесями, будет происходить чаще, чем в противоположном направлении (рис. 1-а). Соответственно, объём воды с растворенными примесями будет увеличиваться, тогда как объём чистой воды, будет уменьшаться.

Давление, при котором между двумя жидкостями наступает равновесие, называют осмотическим (рис. 1-б)

Обратный осмос

Это процесс, при котором молекулы растворителя (воды) под действием давления движутся из раствора (воды, содержащей примеси) в чистый растворитель (в воду). Если со стороны раствора приложить давление, превышающее осмотическое, то молекулы воды из раствора будут свободно проникать в чистую воду (рис.1-в).

Ввиду того, что полупроницаемая мембрана, разделяющая две жидкости, пропускает в основном только молекулы воды, с одной стороны может быть получена чистая вода без примесей, с другой стороны сконцентрированный раствор солей.

Мембраны

Широкое внедрение мембранных процессов и, в частности, обратного осмоса в практику, стало возможно благодаря развитию науки о полимерах и использованию полимерных мембран – устройств, в которых вода проходит фильтрацию через полупроницаемую синтетическую пленку, пропускающую в основном только молекулы воды.

Основное отличие мембран от обычных фильтрующих сред состоит в том, что удаляемые примеси задерживаются не в объеме, а только на поверхности мембраны.

Процесс очистки воды с помощью мембран характеризуется наличием трех потоков (рис. 2):

• исходный;

• поток, прошедший через мембрану – умягченный и обессоленный фильтрат (пермеат), который непрерывно отводится потребителю;
• поток, задержанный мембраной – концентрат, который сбрасывается в дренаж.

В современной мембране применяется «тангенциальная» схема движения воды, при которой поток исходной воды направлен вдоль фильтрующего полотна. Этот поток смывает задержанные примеси и удалять их из зоны фильтрации. Таким образом, узел мембранной фильтрации имеет один вход и два выхода.

Стадии очистки воды на основе обратного осмоса:

В общем случае система очистки на основе обратного осмоса включает пять стадий:

• предварительная очистка воды;
• установка обратного осмоса;
• накопитель очищенной воды после обратного осмоса (пермеата);
• система повышения и поддержания давления;
• окончательная очистка воды (если необходимо);

ООО «Белый» предлагает потребителю качественные системы водоподготовки на основе обратного осмоса «ЭКО» - от небольших экономичных моделей для бытовых нужд, до высокопроизводительных систем водоочистки для крупных промышленных производств.

При приобретении мембранной установки следует интересоваться ценой не только мембранного модуля, а комплекса водоочистки с учетом предварительной фильтрации в соответствии с конкретным анализом исходной воды. Цена системы с учетом предварительной очистки может значительно отличаться от стоимости самой мембранной установки.

Нанофильтрация

Нанофильтрация  - разделение смесей на уровне мельчайших частиц. Этот способ очистки отличается от сходных технологий размерами пор (меньше раз в 10-50) и большим давлением (выше в 2-3 раза от обычного) при фильтрации.

Эта технология позволяет почти полностью удалить из воды крупные заряженные частицы (многовалентные ионы): пестициды, тяжёлые металлы и другие органические и хлорорганические вещества.

Результатом очистки воды после нанофильтрации является идеальная техническая вода, а если в воде нет нитратов, то и питьевая. В процессе нанофильтрации используют заряженные мембраны по размерам пор близкие к ультрафильтрационным, что вызывает их разделение как по стерическому (ситовому) механизму, так и электростатическому. Данный метод занимает промежуточное положение между ультрафильтрацией и обратным осмосом.

Нанофильтрационные мембраны избирательно задерживают органические молекулы, растворенные ионы и абсолютно все бактерии и вирусы.

В качестве умягчающих систем нанофильтрационные установки имеют преимущество над традиционной технологией ионообменного Na-катионирования. Они не используют химии, не добавляют в воду никаких дополнительных веществ, однако в местности, богатой нитратами это устройство может работать лишь как этап предварительной очистки воды.

Микрофильтрация

Микрофильтрация — процесс разделения жидких смесей от взвешенных частиц диаметром 100-0,1 мкм (микрон). В обычной практике зачастую под процессами микрофильтрации  понимают процессы, где применяются дисковые, каркасно-навитые или патронные фильтры. Их применяют как "полирующие" фильтры, устанавливаемые в качестве последней стадии очистки воды в системах водоподготовки.

Микрофильтрационные фильтры

Микрофильтрация широко применяются в медицине, пищевой промышленности, на предприятиях производящих алкогольные и безалкогольные напитки, вино, пиво, растительное масло, другие продукты.

Ультрафильтрация

Ультрафильтрация - продавливание жидкости через полупроницаемую мембрану (проницаемую для малых молекул и ионов), но непроницаемую для макромолекул и коллоидных частиц. Размер отверстий (пор) ультрафильтрационных мембран лежит в пределах от 5 нм до 0,05–0,1 мкм.
Основное отличие данного метода от обычного объемного фильтрования в том, что подавляющее большинство всех задерживаемых веществ накапливается на поверхности мембраны, образуя дополнительный фильтрующий слой осадка, который обладает своим сопротивлением.
Мембраны для ультрафильтрации изготавливают обычно в виде пластин (листов) или цилиндрических патронов ("свечей"), состоящих из микропористых неорганических материалов, продуктов животного происхождения или из искусственных и синтетических полимеров.

Пример цилиндрической ультрафильтрационной мембраны

Максимальный размер проходящих через мембрану частиц (молекул) лежит в пределах от нескольких мкм до сотых долей мкм. Разделяющая способность (селективность) мембран зависит от их структуры и физико-химических свойств, а также от давления, температуры, состава фильтруемой жидкости и прочих внешних факторов.

Посредством ультрафильтрации очищают воду, органические растворители, жидкие топлива и масла: выделяют ферменты, витамины, вирусы; стерилизуют жидкости медицинского и фармацевтического назначения. Её используют в дисперсионном анализе, микробиологическом анализе, при анализе загрязнений воздушных бассейнов и природных водоёмов промышленными и бытовыми отходами.

Крупные промышленные установки ультрафильтрации стали активно вводиться в эксплуатацию в конце ХХ века, потому что их свойства и показатели гораздо лучше их альтернативных технологий.

Свойства ультрафильтрационных мембран:

• эффективная фильтрация воды (ультратонкая фильтрация при рабочем давлении до 6 атм.);
• пониженное количество используемых реагентов;
• полное удаление взвешенных веществ;
• дезинфекция (удаление 99,99% бактерий и вирусов);
• осветление воды (снижение мутности и цветности воды);
• высокая степень очистки воды от железа и марганца;
• эффективное удаление коллоидного кремния и органических веществ;
• ультратонкая очистка питьевой воды (степень фильтрации 0,01 микрон);
• ультрафильтрация позволяет сохранить солевой состав природной воды;

Можно выделить следующие основные области применения этой перспективной технологии:

• обработка поверхностных вод: ультрафильтрация обеспечивает высокое качество питьевой, оборотной и технологической воды с минимальными эксплуатационными затратами;
• предподготовка воды перед обессоливающими установками: замена традиционной коагуляции и механической фильтрации ультрафильтрацией позволяет улучшить качество осветленной воды, уменьшить загрязнение мембран и ионообменных смол, увеличить срок их службы;
• обработка и вторичное использование хозяйственно-бытовых сточных вод: мировые тенденции направлены на повторное использование очищенных бытовых сточных вод. Выгоднее не сбрасывать их в открытый водоем, а направлять после обработки ультрафильтрацией для промышленного использования;
• очистка промышленных сточных вод, обеспечивающая их повторное использование и снижающая техногенную нагрузку на водоемы хозяйственно-питьевого назначения;
• обработка промывных вод песчаных фильтров. Ультрафильтрационная обработка промывных вод осветительных фильтров позволяет повысить степень использования воды до 99,8 %;

ООО «Белый» активно использует этот метод очистки воды при проектировании, изготовлении и внедрении своих установок, т.к. их компактность, незначительный расход химических реагентов и простота в обслуживании позволяют снизить себестоимость осветленной воды при ее высоком качестве.

Электродеионизация

Из воды, подающейся в каналы между катионообменными и анионообменными мембранами, под действием постоянного электрического тока удаляются ионы растворённых солей. Исходная вода становится обессоленной. Пройдя через ионообменные мембраны, эти ионы накапливаются в другом потоке исходной воды (5-10%), который становится концентратом. Так как обычно исходной водой для электродеионизации является пермеат обратного осмоса или эквивалентная ему по качеству вода, её электрическое сопротивление достаточно велико, и, чтобы снизить его, в межмембранные каналы обессоливания и концентрирования загружается смесь катионита и анионита, что обеспечивает глубину обессоливания.

Таким образом, в ходе процесса электродеонизации осуществляется непрерывный ионный обмен на фильтрах смешанного действия с регенерацией электрическим током. При этом не требуются никаких реагентов, а удаление низкоионизированных веществ, таких как кремнекислота и бор достигается за счёт избытка электрического поля.

Механическая очистка воды

Механическая очистка воды  - удаление взвешенных веществ (частиц, песка, взвесей, ржавчин и т.д.) из производственных и бытовых сточных вод. Суть данного метода заключается в подготовке воды к физико-химической и биологической очисткам. Фильтры механической очистки воды обычно устанавливаются на входе системы фильтрации, но в зависимости от проекта, могут использоваться и с другими элементами систем водоподготовки.

Механическая очистка обеспечивает снижение следующих показателей:

• мутности, которая появляется при наличии в воде взвешенных частиц коллоидного железа и кремния, ила, глины, песка, трубопроводной ржавчины и других механических примесей;
• прозрачности (или светопропускания) природных вод, которая обусловлена их цветом и мутностью, т.е. содержанием в них различных окрашенных и взвешенных органических и минеральных веществ;
• цветности - показателя качества воды, интенсивность окраски воды и обусловленного содержанием окрашенных соединений;
• привкуса и запаха, которые определяются как естественными, так и искусственными причинами;

Фильтры для механической очистки

В качестве засыпок механических фильтров используются следующие материалы:

• кварцевый песок (речной или карьерный) - природный материал, который характеризуется высоким содержанием оксида кремния и незначительным количеством растворимых соединений кальция, железа и марганца;

• зерна дробленого антрацита имеют меньшую плотность, чем кварцевый песок, и поэтому его обычно используют в качестве верхнего слоя загрузки двухслойных фильтров. Антрацит обладает рядом преимуществ: разнородность его состава позволяет взвешенным частицам проникать глубже в слой фильтрующей загрузки, что обеспечивает более длительную работу в режиме сервиса и снижает потери напора. Вследствие меньшей насыпной плотности скорость потока и расход воды на обратноточную промывку значительно меньше, чем у кварцевого песка;
• керамзит, гранулированный пористый материал, получаемый обжигом глинистого сырья в специальных печах. Фракции керамзита могут быть получены отсевом из общей массы неоднородного керамзита, либо дроблением крупных гранул с последующим отсевом нужных фракций. Зерна дробленого керамзита имеют более развитую поверхность и соответственно лучшие технологические свойства;
• Filter-Ag (безводный оксид кремния) представляет собой легкие частицы, что требует меньших потоков воды для обратной промывки;
• гарнет различного гранулометрического состава применяется в качестве поддерживающего слоя. Преимущество Гарнет: в результате обратной промывки его частицы с высоким удельным весом и небольшим размером распределяются в нижней части резервуара, в то время как более крупные частицы располагаются в верхних слоях загрузки. Таким образом, достигается наиболее полное удаление механических частиц различного размера. Это обеспечивает высокие скорости фильтрации и более длительную работу в режиме сервиса без снижения потерь напора воды;

Сорбционная очистка

Обычно сорбционными фильтрами называют фильтры на основе активированного угля. Принцип работы угольных фильтров основан на явлении адсорбции. Они служат для очистки воды от остаточного активного хлора, органических соединений, а также от неприятных запахов и привкусов, вызываемых органикой и хлором.

В качестве фильтрующей среды сорбционных фильтров используется либо активированный уголь из скорлупы кокосов, с повышенной адсорбционной способностью, либо угли, получаемые традиционными методами.

Пример сорбционного фильтра:

Преимуществами сорбционного метода являются:

• удаление загрязнений чрезвычайно широкой природы до любой остаточной концентрации;
• отсутствие вторичных загрязнений и возможность управления процессом;

Наиболее эффективным является применение сорбционной очистки с предварительным озонированием воды, которое повышает глубину очистки и продлевает срок работы активного угля между реактивациями. 

Обезжелезивание воды

Вода с высоким содержанием железа  обладает неприятным вкусом, а использование такой воды в производственных процессах (текстильная промышленность, производство бумаги и т.д.) недопустимо, так как приводит к появлению ржавых пятен и разводов на готовой продукции. Ионы железа и марганца загрязняют ионообменные смолы, поэтому при проведении большинства ионообменных процессов предшествующей стадией обработки воды является их удаление.

В теплоэнергетическом оборудовании (котлы паровые и водогрейные, теплообменники) железо – источник образования железонакипных отложжений на поверхностях нагрева.

В воде, поступающей на обработку в баромембранные, электродиализные, магнитные аппараты – всегда лимитируется содержание железа.

Очистка воды от соединений железа – в ряде случаев довольно сложная задача, которая может быть решена только комплексно. Это обстоятельство в первую очередь связано с многообразием форм существования железа в природных водах. Чтобы определить наиболее действенный и экономичный для конкретной воды метод обезжелезивания, нужно произвести пробное удаление железа.

Обезжелезивание занимает важное место среди прочих компонентов водоподготовки в сфере ЖКХ и различных отраслях производства. Как правило, станция обезжелезивания воды имеет в своей основе фильтры засыпного типа. Она может работать на основе как реагентной, так и безреагентной регенерации.

Удаление сероводорода

Сероводород – это газ, источником которого является гниющая растительность. Сероводород  может содержаться в воде, как добываемой из глубоких скважин, так и в поверхностных водах. Сероводород попадает в природные воды в результате их соприкосновения с гниющими органическими остатками, либо с минеральными солями (гипсом, колчеданом и т. д.). При больших концентрациях сероводород становится ядовитым, легковоспламеняющимся и приводит к коррозии большинства металлов.

Основные признаки содержания H2S выше норм:

• неприятный запах;
• искаженный вкус пищи;
• жёлтый или черный налет на сантехнике и белье;

Существуют различные способы очистки воды от запаха сероводорода:

• аэрация на безнапорном дегазаторе с принудительной подачей воздуха и дальнейшим аэрированием путём смешивания кислорода воздуха с водой путём подачи атмосферного воздуха через воду при помощи мелкопузырчатого аэратора. Одновременно вода насыщается кислородом. При этом сероводород окисляется и выветривается. К недостаткам метода можно отнести относительную громоздкость оборудования наличие «контактной ёмкости», а также энергоемкость в связи с необходимостью использовать насоса второго подъема воды.
• аэрация напорная, производится путём принудительной подачи кислорода воздуха под давлением непосредственно в магистраль подачи холодной воды, с последующей дегазацией в напорной аэрационной колонне в целях удаления «обдувки» сероводорода с последующей фильтрацией на зернистой загрузке.
• окисление с дозацией окислителя в воду с последующей фильтрацией на зернистой загрузке. Наиболее эффективно совмещение методов аэрации и химического окисления сероводорода. В качестве окислителя эффективно работают гипохлорит натрия, перекись водорода, озон. После окисления примесей, воду подают на фильтр с зернистой загрузкой. Минусом данных способов является то, что при дозации необходимо постоянное проведение анализа воды и корректировки дозации окислителя, так как вследствие сезонных колебаний состава воды окислителя будет либо слишком много, либо слишком мало. А также после данного вида очистки необходимо устанавливать дополнительный угольный фильтр для удаления избыточного хлора.

Для определения методики удаления запаха воды и расчёта фильтра для воды, важно провести анализ воды по определённым показателям (водородный показатель, сероводород, перманганатная окисляемость и т.д.).

Обеззараживание воды

Обеззараживанием воды  называется процесс уничтожения находящихся в ней микроорганизмов. В процессе очистки воды задерживается до 98 % бактерий, но оставшиеся 2% могут содержать патогенные (болезнетворные) микробы, для уничтожения которых нужна специальная обработка воды.
При полной очистке поверхностных вод обеззараживание необходимо всегда, при использовании подземных вод только тогда, когда этого требует технология производства.

Для обеззараживания используют в основном два метода – химический и физический.

1. К химическим способам обеззараживания питьевой воды относят ее обработку окислителями: хлором, озоном и т. п., а также ионами тяжелых металлов. При химических способах обеззараживания питьевой воды необходимо правильно определить дозу вводимого реагента и обеспечить достаточную длительность его контакта с водой.
2. К физическим – обеззараживание ультрафиолетовыми лучами, ультразвуком и т. д. Перед обеззараживанием вода обычно подвергается очистке фильтрацией и (или) коагуляцией, при которой удаляются взвешенные вещества, яйца гельминтов и значительная часть микроорганизмов. Ультрафиолетовые лучи уничтожают не только вегетативные, но и споровые формы бактерий, и не изменяют органолептических свойств воды. Важно отметить, что поскольку при УФ-облучении не образуются токсичные продукты, то не существует верхнего порога дозы. Увеличением дозы УФ-излучения почти всегда можно добиться желаемого уровня обеззараживания.

Во многих случаях наиболее эффективным оказывается комплексное применение реагентных и безреагентных методов обеззараживания воды. Сочетание УФ-обеззараживания с последующим хлорированием малыми дозами обеспечивает как высочайшую степень очистки, так и отсутствие вторичного биозагрязнения воды.

Расчет водопотребления

Основой для разработки системы водоснабжения является расчет водопотребления.

Первым необходимым условием при этом будет дневное потребление воды, а также максимальное ее потребление.

Затем нужно проверить соответствие источника воды необходимым требованиям.

Наблюдения показывают, что потребление воды в домах постоянно меняется и зависит от устройства зданий и от образа жизни в них.

В летний период использование воды для поливки сада увеличивается в 4-5 раз по сравнению с обычным временем года.

Испарение воды из бассейнов и садовых прудов также требует повышенного расхода воды, как и поливка газонов.

Рис.3 Решение проблемы

Полив (орошение)

В основном урожайность растений зависит от типа культур, состояния и подготовки почвы, а также от применяемых удобрений, методов полива, севооборота и контроля над болезнями растений.

В таблице представлена максимальная урожайность определенных видов культур, выращиваемых на легких почвах и при оптимальном уходе за ними.

Если урожайность ниже, необходимо подумать об улучшении полива.

Рис.4 Соотношение между естественным выпадением осадков и потребностью воды для зерновых культур

Требования к поливу зависят от интенсивности испарения, которое в свою очередь зависит от типа и от стадии развития зерновой культуры (прорастания, роста и созревания). При скорости испарения 8 мм с поверхности 1 га в день, общее количество испаряемой воды составляет в объеме 80 м³.

Потребный рабочий расход для насоса может быть получен путем умножения данной цифры (4 м³) на количество гектаров, требующих полива.

При использовании таблицы для расчета потребности в воде на стр.11, также будет полезным рассмотрение следующего примера.

Пример

Предположим, что Вы имеете небольшую ферму, состоящую из дома, сада, бассейна; 30 голов скота, 40 свиней и 1000 кур. Семья состоит из 4-х человек. На следующей странице представлена таблица, где показана потребность в воде.

Источники подземных вод

Если имеющийся у Вас источник воды поставляет достаточное количество чистой воды, даже во время засухи, его можно также использовать для новой насосной системы.

Но если есть необходимость в новом источнике воды, лучшим вариантом будет использование подземных вод, хотя, если нет возможности доступа к ним, можно использовать и другие источники, расположенные в данной местности.

Но прежде чем бурить скважину, во избежание ошибок необходимо связаться с геологическим департаментом и фирмой, производящей бурение скважин.

Различные типы источников воды:

• Пробуренные скважины
• Забивная скважина (скважина, пройденная способом забивки труб)
• «Промывные» или забитые с подмывом скважины
• Выкопанный колодец
• Пробуренный колодец
• Ключевые источники
• Водохранилища
• Озера и реки

О данных источниках будет рассказано на следующих страницах.

Рис.5 Бурение скважины

Пробуренная скважина

Пробуренная скважина представляет собой канал, пробуренный до глубины, на которой расположен водоносный пласт, облицованный стальным или ПВХ корпусом. Если пласт содержит достаточное количество чистой воды, устанавливается гравийный фильтр и скважинный фильтр. Перекачиваемая вода фильтруется с помощью гравийного фильтра. В том случае, если скважина проходит через несколько водных пластов с ограниченным содержанием воды, скважинный фильтр устанавливается в каждом пласте, через который проходит канал.

Буровые скважины могут разрабатываться как на обычных почвах, так и на каменистых или горных породах, при этом должны быть использованы специальные буровые машины, приспособленные для определенных условий.

Рис.6 Пробуренная скважина

Обычно буровые скважины бывают диаметром от 4'' до 10'' и бурятся на глубину до 50 м, но при необходимости глубина может достигать 700 м.

Чтобы избежать попадания воды в саму скважину, необходимо создать цементное или глиняное уплотнение между корпусом и пластом в верхней части скважины.

Скважина является прекрасным источником воды, так как она обычно удалена от источников загрязнения и имеет достаточное количество воды. В случае если вдруг скважина загрязнена, можно пробурить ее глубже, чтобы достигнуть нового водоносного пласта, который будет лучше защищен от просачивания загрязняющих веществ.

Рис.7 Забивная скважина

Забивная скважина (скважина, пройденная способом забивки труб)

Основными составляющими забивной скважины обычно являются иглофильтр и фильтр скважины, диаметром от 1,5'' до 2'', навинченные на оцинкованную трубу, забитую в грунт до такой глубины, чтобы фильтр оказался ниже уровня грунтовых вод. Обычно забивная скважина применяется, когда глубина грунтовых вод не превышает 8 метров.

Объем воды в забивной скважине обычно ограничен, и максимальный расход составляет 1-2 м³/ч. Также в этих скважинах отсутствует гравийный фильтр, защищающий скважинный фильтр от проникновения всевозможных частиц. Поэтому целесообразно иметь две забивныне скважины, одна из которых будет находиться в резерве, на случай засорения другой.

Чтобы очистить фильтр и привести опять в рабочее состояние забивную скважину, необходимо прокачать воду под высоким напором обратно в скважину через фильтр, чтобы смыть все частицы, блокирующие его.

Такие скважины не могут быть пробурены в каменистых горных породах.

Очень важным моментом является герметизация забивных скважин с помощью цементного раствора вокруг оцинкованной трубы для предотвращения попадания загрязненной воды в скважину.

«Промывная»,  или забитая с подмывом, скважина

«Промывная», или забитая с подмывом, скважина обычно представляет собой скважинный фильтр с центральной трубой и шаровым клапаном, как показано на рисунке выше. Во время прохождения фильтра вглубь скважины вода под высоким давлением проходит по центральной трубе. Струя воды вымывает и удаляет грунт, находящийся под нижним концом фильтра. Такие скважины имеют глубину до 8 метров.

Забитые с подмывом скважины диаметром от 3'' до 4'' обычно имеют кожух вокруг центральной трубы. Во время прохождения трубы с кожухом вглубь скважины водяная струя с силой вымывает грунт с ее дна на поверхность через зазор между трубой и кожухом.

При правильной установке кожуха центральная труба проходит глубже, вниз скважины, обеспечивая при этом пространство для скважинного фильтра, который затем устанавливается на конце кожуха. Фильтр представляет собой устройство телескопического типа с эластичным уплотнением, отделенным от кожуха.

Внешний диаметр такого складного фильтра меньше, чем внутренний диаметр кожуха. Поэтому такие фильтры легко раздвигаются вдоль длинного кожуха.

Забитая с подмывом скважина, диаметром более 3'', может быть глубиной до 40 метров.

Рис.8 «Промывной» или забитый с подмывом колодец

Источники воды

Колодцы

Чаще всего колодцы обсаживают бетонными кольцами или кирпичной кладкой на цементном растворе диаметром 1-2 метра на глубину ниже уровня грунтовых вод, что способствует накоплению воды в колодце. Большинство колодцев имеют глубину меньше 20 метров. Насос устанавливается на двух или трех стальных балках, на высоте 3-4 метров от уровня воды.

Буровая скважина

Раньше буровые скважины проходили с помощью бура вручную, но в настоящее время бурение происходит с помощью механического привода. Обычно диаметр такой скважины от 6'' до 14''. Глубина этих скважин очень редко превышает 40 метров. Корпус буровой скважины — бетонные или короткие стальные трубы, соединенные между собой с помощью резьбы, устанавливается после того, как скважина была пробурена.

Обычно колодцы, которые долго использовались, представляют собой комбинацию колодца и буровой скважины, так как колодец осушается из-за понижения уровня подземных вод на несколько метров. Поэтому бурится скважина до нового водоносного слоя для обеспечения достаточного количества воды в течение всего года.

Ключевые источники

Ключевой источник представляет собой подземные воды, находящиеся под давлением и выходящие на поверхность земли через проницаемые слои. Такие источники часто встречаются в холмистых и горных районах. Обычно эти источники дают небольшое количество воды, поэтому при возоснабжении от ключевого источника необходимо установить резервуар для сбора воды с целью обеспечения потребного расхода во время максимального потребления.

Резервуары

Обычно резервуар представляет собой водонепроницаемую бетонную подземную емкость, наполняемую дождевой водой, стекающей с крыши. В засушливый период такие резервуары наполняются водой из мест, где имеется достаточное количество воды.

Резервуары используются в тех местах, где нет надежных подземных источников воды, например, на островах и полуостровах, где подземная вода соленая. Воду из ключевых источников и резервуаров не следует использовать для приготовления пищи и питья, если есть возможность использовать чистые грунтовые воды. Ключевые источники могут быть загрязнены.

Озера и реки

Озера и реки содержат поверхностную воду.

Вода из рек и озер не должна напрямую подаваться для использования потребителем в домашнем хозяйстве. Она должна забираться из неглубоких колодцев, сделанных на берегу озера или реки, и фильтроваться не менее чем через 5-1 0-метровый слой песка, так как вода может быть загрязнена вредными веществами и пестицидами.

Рис.9 Колодец (слева) и буровая скважина

Рис.10 Другие источники воды

Проверка производительности

Когда выбран источник воды, наилучшим образом соответствующий необходимым требованиям, должны быть проделаны следующие действия:

• Определение объема воды и уровня ее падения
• Проведение анализа воды на качественные показатели (будет рассмотрено позже)

Рис.11 Проверка производительности

Испытания скважины

После того как скважина пробурена, организация, проводящая работы, должна предоставить протокол испытаний данной скважины или паспорт скважины.

Если Вы не располагаете достоверной информацией о производительности данной скважины, буровики или поставщики насосов, вероятно, могут предоставить Вам на время испытательный насос. Этот насос должен поработать, по возможности, 24 часа, с расходом, соответствующим расчетному максимальному потреблению. Затем необходимо провести замер падения уровня подземных вод. Для измерения расхода используйте расходомер.

Если нет расходомера, закрепите трубу меньшего размера на выходе напорной трубы в горизонтальном положении и измерьте высоту от уровня земли до центра трубы.

Во время перекачивания воды измерьте длину от конца трубы до места падения струи на землю. По этим двум значениям можно найти приблизительный расход по диаграмме.

Рис.12 Измерение расхода без расходомера

Диаграмма для определения расхода

Напорная труба должна быть полностью заполнена водой.

Испытания забивной скважины

Для забивных и забитых подмывом скважин малого диаметра всасывающий трубопровод имеет большое значение для контроля снижения уровня воды и потерь на трение.

Для проведения испытаний используйте самовсасывающий насос. При нормальных условиях такой насос поднимает воду на 7-8 метров. Установите обратный клапан и вакууметр на всасывающей стороне насоса, как показано на рисунке.

Порядок действий

1. Заполните насос водой

2. Запустите насос и позвольте ему работать до тех пор, пока из скважины не будет откачан весь воздух.

4. Запишите показание вакууметра (статический уровень воды).

5. Запустите насос опять и регулируйте расход краном до тех пор, пока не будет достигнут необходимый уровень максимального потребления.

6. Проверьте, чтобы стрелка вакууметра не двигалась. Если она вибрирует, то это может указывать на кавитацию в насосе.

7. Запишите показания вакууметра в конце проведения испытаний (динамический уровень воды).

8. Вычтите меньшее показание из большего. Разница представляет собой комбинацию понижения уровня воды и потерь на трение.

Рис.16 Испытания забивной скважины

Рис.17 Снижение уровня воды

Расчет понижения уровня воды при фиксированном расходе

Если гидравлические условия вокруг входного фильтра неизвестны, то может быть проведен только ориентировочный расчет понижения уровня при других значениях расхода, используя следующую формулу:

При расходе 1 м³/ч понижение уровня D = C x Q² = 2,04 х 12 = 2,04 метра, что примерно составляет половину при расходе 1,4 м³/ч.

Такой расчет бывает необходим, если динамический уровень воды при максимальном потреблении падает на такую большую величину, что в насосе начинается процесс кавитации. В случае возникновения кавитации необходимо отрегулировать расход на напорной стороне насоса таким образом, чтобы уменьшить понижение уровня.

Запасы воды в ключевом источнике

Так как количество воды в ключевых источниках меняется в течение года, особый контроль за расходом должен быть произведен в сухой период. Чтобы проконтролировать расход источника, находящегося на возвышенном месте, необходимо прорыть канал с измерительным водосливом с тонкой стенкой.

Рис.19 Расчетная диаграмма

Если данные приготовления не дадут результата, необходимо совместно с представителем компании, занимающейся водоснабжением, провести эксплуатационные испытания источника с помощью насоса.

Если вы заметили значительные изменения объема воды в источнике в течение года, то он будет ненадежным для потребителя. А также этот источник может представлять угрозу для здоровья, если он должным образом не защищен от проникновения загрязнений. Для тех ключевых источников, в которых объем воды больше средней дневной нормы, но меньше максимальной потребности, должна быть установлена резервная емкость.

Рис.18 Запас воды в ключевом источнике

Измерение уровня воды

Когда установлена производительность насоса, должна быть измерена глубина динамического уровня воды. Это может быть легко сделано с помощью специального устройства для измерения уровня воды, которое вы можете одолжить у организации, производящей бурильные работы.

Рис.13 Измерение уровня воды

Порядок действий

Медленно опускайте устройство в скважину. Если верхний конец трубы имеет острые необработанные выступы, будьте осторожны, не повредите кабель! Как только встроенный в отвес электрод погрузится в воду, на кабеле загорится красная лампочка. Слегка потяните кабель вверх; как только электрод окажется вне воды, лампочка отключится. Таким образом, это устройство точно определит и покажет расстояние до воды.

Периодический контроль уровня

Для регулярного контроля уровня воды в скважине целесообразно вместе с насосом установить индикатор уровня воды.

Индикатор уровня воды состоит из прочной пластиковой трубки диаметром 1/8'', соединенной с манометром и воздушным клапаном.

Порядок действий

1. Установите открытый конец трубки на напорный патрубок насоса. Замерьте расстояние между всасывающим патрубком насоса и открытым концом трубки. Установите насос в колодец, замерьте вертикальное расстояние от открытого конца трубки до уровня земли. Очень важно, чтобы расстояние между открытым концом трубки и всасывающим отверстием насоса было не меньше 30 сантиметров. Рекомендуемое расстояние — 1 метр.

2. Запишите расстояние от уровня земли до открытого конца трубки.

3. Закачивайте воздух в трубку до тех пор, пока значение на манометре не будет постоянным. Если указатель на манометре возвращается к нулевой отметке, возможно, имеет место небольшая протечка в трубном соединении, или уровень воды находится ниже открытого конца трубки. Проверьте возможность утечки в трубке или в соединении, и затем опять продолжайте закачивание воздуха до постоянного показания на манометре.

4. Запишите постоянное значение, указанное манометром.

5. Запустите насос.

Рис.14 Установка для контроля снижения уровня воды

Рис.15 Определяемые значения и расчет

6. Измерьте количество воды.

7. Запишите показания манометра в конце работы насоса, пока он работает.

8. Вычтите меньшее значение манометра из большего. Многие манометры дают показания в барах. На рисунке разница между двумя значениями составляет 0,5 бар.

10. Расчет уровня воды над насосом. Умножьте меньшее значение (0,7 бар) на 10; это даст динамический уровень воды 7 метров над открытым концом трубы. Расстояние от открытого конца трубы до входного патрубка насоса составляет 1 метр, и, таким образом, суммарный уровень воды над насосом в течение его работы будет 8 метров.

Запас воды в резервуаре

Резервуары с водой используются в том случае, когда нет других источников. На практике, обычно резервуары используются совместно с каким-либо другим источником, например, водой, поставляемой автоцистерной.

Для определения объема резервуара необходимо иметь следующую информацию:

1 . Среднегодовой объем дождевых осадков в данной местности.

2. Разница между минимальным объемом дождевых осадков во влажный сезон и дневным потреблением воды, которая должна быть использована в сухой период.

4. Наиболее продолжительный засушливый период для данной местности.

5. Доступная площадь крыш домов, с которых вода будет собираться в резервуар.

Поверхности, с которых производится сбор дождевой воды, называются водосборными площадями.

Водосборные площади включают в себя крыши зданий и мощеные участки земли, которые обычно используются в засушливых регионах или на островах и полуостровах с соленой подземной водой.

Рис.20 Установка резервуара

Рис.21 Водосборные площади

Ресурсы водосборных площадей

Снижение количества воды по сравнению с годовым уровнем осадков было сделано с учетом потерь вследствие испарения, утечек и удаления осадков из резервуара.

Исходя из имеющейся информации, можно определить:

• Достаточно ли осадков выпадает для удовлетворения потребности в воде в течение года
• Возможна ли установка достаточно большой емкости для хранения излишков воды от сезона дождей для использования ее во время засухи

Неглубокие колодцы

Воду непосредственно из рек и озер можно использовать только для орошения.

Для питья и приготовления пищи вода должна браться из колодцев, сооруженных недалеко от берега водоема.

Проверьте производительность колодца с помощью водомера, а также снижение уровня при работе насоса в условиях максимального водоразбора.

Если позволяет свободное пространство, для определения снижения уровня можно использовать метод «поплавка на леске». В других случаях можно использовать способ, описанный на странице 24.

Качество воды

После открытия нового источника воды наиболее важным моментом является проверка воды на качество.

Для проведения необходимых химических и бактериологических анализов Вы можете обратиться в местные органы здравоохранения или контрольно-аналитическую лабораторию. По результатам лабораторных анализов можно определить, соответствует ли вода установленным требованиям.

Рис.23 Лаборатория

Проверка воды подручными средствами

Наиболее высока возможность загрязнения для таких источников воды, как подземные ключи, резервуары, озера и реки. также представляет опасность вода, хранившаяся в открытой емкости при температуре выше +15°С более трех дней до начала использования.

Поэтому целесообразно регулярно проверять воду на качественные показатели. Для проведения анализов можно использовать специальные комплекты приборов и реактивов. При помощи данных комплектов можно с точностью определить наличие таких часто встречающихся опасных факторов, как:

• Кишечная палочка, источником которой служат теплокровные животные или люди.
• Нитраты из естественных или химических удобрений.
• Изменение показателя кислотности рН.

Рис.24 Проведение анализа на содержание кишечной палочки. Применяется комплект для домашнего применения, снабженный пошаговой инструкцией.

Заражение кишечной палочкой

Во вновь заполненном колодце кишечная палочка может находиться, по крайней мере, в течение 50 дней.

Даже если колодец с водой был тщательно исследован, такое заражение может произойти после исследования.

Если в питьевой воде постоянно обнаруживается кишечная палочка, такая вода представляет угрозу для здоровья.

Рис.25. Анализ на содержание нитратов из удобрений

Загрязнение нитратами

Содержание нитратов в питьевой воде может быть результатом дождя, выпавшего на удобренное поле примерно 40 лет назад. Нитраты легче обнаружить, чем многие другие пестициды, которые постоянно сменяют друг друга начиная с 1960-х годов, когда началось интенсивное применение удобрений. Поэтому именно нитраты используются как вероятный признак присутствия других ядохимикатов.

Загрязнение подземных вод

Загрязнение озер, рек и подземных источников воды происходит вследствие халатного отношения и безответственности людей, а также в целях быстрого получения прибыли. Многие реки так сильно загрязнены, что для очистки воды до состояния безопасной питьевой необходимы огромные инвестиции.

Рис.27 Промышленные и коммерческие загрязнения

Подземные источники, дающие воды в 20-30 раз больше, чем все озера, ручьи и реки, ранее считались защищенными от проникновения загрязнений слоями земли, находящимися сверху. Но теперь мы знаем, что они могут быть подвержены загрязнению, как и наземные воды, если не организовать их защиту.

Это только вопрос времени.

Существует два типа загрязнения подземных вод:

1. Когда загрязненная вода проходит водоносный слой на его пути к ручью или морю.

2. Загрязнения, проникающие в воду у Вас на виду.

Вы можете способствовать прекращению загрязнения окружающей среды, поддерживая местное движение за минимизацию каких бы то ни было загрязнений.

Остановить загрязнение окружающей среды — задача каждого из нас.

Рис.28 Загрязнения водных источников в городах и сельской местности

 Городские и сельские стоки

Рис.29 Загрязнение воды

Источники загрязнения воды

Обычно загрязнение подземных вод обусловлено одной или несколькими следующими причинами:

• Протечка канализационных труб.
• Утечка из сточных колодцев.
• Открытые корпуса колодцев, способствующие прямому загрязнению источников воды животными.
• Отсутствие уплотнения вокруг скважины, в результате чего неотфильтрованная вода с поверхности попадает в скважинный фильтр.
• Нефть или другие пролитые химикалии (1 литр нефти может сделать непригодной для употребления 10 000 литров воды).
• Передозировка удобрений на полях.

Правильно разработанный и хорошо защищенный источник воды может использоваться в течение десятилетий, обеспечивая хорошую питьевую воду. Поэтому очень важно, чтобы источник был хорошо защищен и уплотнен.

Изоляция пробуренных скважин

Обычно диаметр пробуренной скважины больше диаметра ее обсадной трубы, вследствие чего образуется зазор. Этот зазор называется кольцевым пространством скважины. Оно является причиной загрязнения скважины с поверхности или от других водоносных слоев, содержащих загрязненную воду и находящихся на пути скважины до чистого водоносного слоя. Для защиты чистого водоносного слоя кольцевое пространство заполняют цементным раствором. Цементный раствор готовят следующим образом: обычно смешивают 50 кг цемента с 25 литрами воды, добавляют специальную глину и добавки, уменьшающие усадку. Также для защиты используется армированная бетонная крышка, устанавливаемая вверху скважины.

Рис.30 Защита скважин

Герметизация скважины

Герметизация пробуренных скважин: верхняя часть обсадной трубы скважины должна выступать над поверхностью земли или пола на 0,3 метра и иметь герметичную защиту — уплотнение оголовка, через которое проходят в скважину напорная труба и кабель.

Любая вентиляционная труба должна быть закрыта специальной решеткой во избежание попадания туда насекомых.

Уровень земли должен быть сформирован таким образом, чтобы он имел конусообразный спуск вниз от скважины по всем направлениям.

Если место забора воды представляет собой сочетание источников (колодец, из которого далее вглубь пробурена скважина до чистого водоносного слоя), то необходимо установить в колодец дренажный насос для удаления вод, попадающих с поверхности.

Рис.31 Герметизация скважин

Газ в скважине

В воде некоторых скважин содержится большое количество растворенного газа, что придает воде неприятный запах и вкус. В отдельных случаях содержащийся в воде газ может заблокировать работу насоса. Эту проблему обычно решают путем установки кожуха, который начинается ниже всасывающего отверстия и продолжается вверх насколько возможно.

Создание разрежения в скважине

Если в воде скважины содержится такое большое количество газа, что установка кожуха не решает проблемы, тогда в обсадной трубе скважины необходимо создать разрежение. Для этого к вентиляционной трубе нужно подсоединить вакуумный насос, но при этом обсадная труба должна быть герметично уплотнена. Прежде всего необходимо проверить, достаточно ли прочна обсадная труба, чтобы противостоять разрежению.

Рис.32 Отведение газа в скважине

Герметизация колодца

Герметизация колодца: диаметр колодца чуть больше диаметра обсадных бетонных труб, и кольцевое пространство вокруг нижней бетонной трубы забивается обрушениями грунта. Вокруг труб до уровня промерзания почвы заливается цементный раствор низкой вязкости. Когда цементный раствор достигнет уровня воды, будет сформировано уплотнение (корка). Между морозостойкой глубиной и бетонной плитой необходимо запрессовать пластичную глину (бентонит), которая в незначительной степени подвержена замерзанию.

Герметизация забивных или «промывных» скважин

В случае, когда игольчатый фильтр забит или промывается через плотные слои грунта, возможно возникновение повреждений. Чтобы этого избежать, необходимо вдоль трубы пролить жидкий цементный раствор для образования уплотняющей корки на уровне первого водоносного слоя. Расстояние между бетонной плитой и уровнем промерзания почвы нужно заполнить и запрессовать пластичной глиной.

Рис.33 Герметизация

Защита источников воды

Очень важно, чтобы съемная крышка была размещена примерно на 30 см выше верхней части сборного резервуара, чтобы дренажный насос, типа КР, можно было расположить как можно ниже ко дну для удаления мелкого песка и ила. Важным моментом также является установка переливной трубы с водоотделителем для удаления из резервуара лишней воды при недостаточном ее потреблении. Слив/ перелив сконструирован таким образом, чтобы не допустить попадания в резервуар личинок и насекомых. Также в резервуаре должен быть установлен поплавковый выключатель, а вокруг источника необходимо прорыть траншею для отвода поверхностных вод во избежание попадания их в источник.

Если источник расположен вблизи выпаса домашних животных, на расстоянии не меньше 20 метров от источника нужно возвести изгородь.

Рис.34 Защита источников воды

Конструкция водосборного резервуара

Рис.35 Загрязнение воды в колодце

Другие источники загрязнения

Если источник воды надежно защищен от поверхностных загрязнений, как было описано ранее, но подаваемая оттуда вода остается загрязненной, то это может быть вызвано следующими двумя причинами:

1. В водоносный слой проникают загрязнения, содержащиеся в других водоносных слоях

В данных случаях ничего нельзя сделать для обеззараживания источника, необходимо искать и создавать новое место для получения воды. Месторасположение нового источника воды может быть определено с помощью геологических исследований. Часто поиск ведется вверх по течению источника.

Методы обеззараживания воды

Если нет возможности найти источник не загрязненной воды для ее использования людьми и животными, необходимо проводить обеззараживание. Существует пять методов:

1. Хлорирование
2. Ультрафиолетовое облучение
3. Пастеризация
4. Обратный осмос
5. Солнечное опреснение (только для тропических регионов)

Рис.36 Различные методы обеззараживания воды

Хлорирование воды

Хлорирование является наиболее популярным методом дезинфицирования вследствие наиболее продолжительного эффекта после введения начальной дозы. Это означает, что микробы будут удалены даже из застоявшейся воды в трубах.

При использовании других методов, бактерии и вирусы погибают только в зонах дезинфекции, через которые проходит вода. Если вирус или бактерия попадут в воду после прохождения зоны дезинфекции, они будут иметь возможность свободно размножаться.

Метод хлорирования имеет два основных недостатка:

1. растворенный в воде хлор оставляет легкий не приятный вкус во рту; кофе и чай, приготовленные на хлорированной воде, также имеют другой вкус.
2. При избыточном хлорировании воды на металлических и резиновых поверхностях, контактирующих с хлорированной водой, может возникнуть коррозия.

Простое хлорирование воды

Количество хлора, которое должно быть добавлено в воду во время ее дезинфицирования, зависит как от состава и температуры воды, так и от продолжительности отстаивания (время от момента добавления хлора до момента выхода этой хлорированной воды из крана). Обычная доза хлорирования составляет 1,0-1,5 мг/литр при продолжительности отстаивания примерно 30 минут.

Количество хлора должно быть увеличено:

• при продолжительности отстаивания менее 30 минут;
• при содержании в воде железа, серы, аммиака или других органических соединений в значительном количестве;
• при температуре воды ниже 10°С;
• при значении кислотности рН воды выше 7.

Рис.37 Хлорирование воды

Условия хлорирования

Для уничтожения бактерий нужно совсем немного хлора, тогда как, чтобы убить вирусы, необходимо значительно большее его количество. Производительность дозирования измеряется в мг/литр или в промилле (ppm). 1 ppm (промилле) равен 1 литру концентрированного хлора, содержащегося в одном миллионе литров воды, или 1 литру концентрированного хлора в 1000 м3 воды.

Некоторое количество добавленного хлора пассивируется в воде металлами, минералами, илистыми и органическими веществами и, следовательно, становится инертным. Часть хлора будет связываться с аммиаком, находящимся в воде, что снижает его бактерицидные свойства. Такое соединение называется инертным остатком. Остальная часть называется активным остатком хлора.

Активный остаток хлора примерно в 20 раз более эффективен в уничтожении бактерий, чем смешанный остаток, поэтому контроль за концентрацией необходим именно для этого активного остатка.

Активный остаток хлора должен периодически проверяться. Обычно вместе с установкой хлорирования поставляется комплект для контроля. Если такового в наличии нет, то его можно приобрести отдельно.

Количество активного остатка хлора в воде после 30-минутного отстаивания должно составлять 0,2-0,5 промилле, с максимальным значением кислотности воды рН 7.

При значении кислотности воды рН выше 7, остаток хлора должен быть не менее 0,8 ppm.

Рис.38 Простое и избыточное хлорирование

Избыточное хлорирование

В системах, где нет возможности соблюсти 30-минутное время отстаивания, должно быть добавлено большое количество хлора, что называется избыточным хлорированием.

Если вкус хлора в такой воде очень резкий и неприятен для питья, то эту воду необходимо пропустить через активированный уголь.

Рис.39 Соотношение между временем отстаивания и концентрацией остатка хлора

Рис.40 Добавление таблеток, содержащих хлор

Хлорирование скважины

Чтобы продлить время отстаивания и, таким образом, снизить дозу хлора, целесообразно проводить хлорирование скважины напрямую.

Для этих целей применяется гипохлорит кальция в форме таблеток. Они содержат примерно 50% активного хлора по отношению к весу и могут напрямую вводиться в скважину с помощью специального загрузочного устройства, которое добавляет в скважину таблетки во время работы насоса. Такой способ предпочтителен там, где разрешено хлорирование скважин. Таблетки должны вводиться в воду через специальную пластиковую трубу, чтобы избежать коррозии обсадной и напорной труб.

Если вода в скважине заражена железобактерией, которая образует железистый ил на фильтре и на фильтрующей гальке в таком количестве, что забивает фильтр, для ее уничтожения и очищения фильтра необходимо напрямую производить хлорирование скважины. При этом железобактерия погибает.

Хлорирование дозировочным насосом

Если хлорирование скважин напрямую запрещено, можно производить хлорирование воды после того, как ее выкачают из-под земли. Для этих целей используется гипохлорит натрия.

• Для бытового применения гипохлорит натрия представляет собой 5% раствор хлора
• Для промышленного применения гипохлорит натрия — 20% раствор хлора

Рис.41 Дозировочный насос

Для дозирования используются мембранные или подобные им насосы, дозирующие определенное количество хлорирующего раствора при каждом ходе мембраны. Перекачивание, как правило, производится с помощью мембраны и клапанов, которые открывают и закрывают всасывающий и напорный патрубки насоса.

Рис.42 Дозирование

Производительность дозировочного насоса

Производительность дозировочного насоса регулируется изменением шага насоса. Хлорирующий насос работает постоянно во время работы насоса, подающего воду.

Если нет возможности установить мембранный насос для дозирования хлора в малых количествах, можно разбавить его мягкой водой в соотношении 1:10 и дозировать в 10 раз большим объемом.

Инжекторное хлорирование

Наиболее дешевым способом инжекторного хлорирования является использование эжекторного или центробежного насоса, расположенного выше уровня земли. Впрыскивание происходит при образовании перепада давления между всасывающей и напорной стороной насоса при его работе.

Когда вода с большой скоростью проходит мимо напорной магистрали эжектора, в напорном патрубке эжектора создается разряжение и гипохлорид натрия подсасывается из емкости. Гипохлорид смешивается с водой в потоке струи диффузора. Из диффузора смешанная с хлором вода попадает на всасывание перекачивающего воду насоса и доставляется им в накопительный резервуар. Количество хлора, всасываемого из емкости, содержащей раствор, регулируется с помощью игольчатого клапана, размещенного в трубопроводе, подающем хлорирующий раствор.

Этот трубопровод должен быть оснащен пластиковым или нержавеющим обратным клапаном, чтобы избежать обратного тока воды при остановке насоса. В системах, где процесс хлорирования происходит недалеко от точки потребления, очень важно, чтобы объем напорного бака в литрах соответствовал половине расхода насоса в час при максимальном потреблении, чтобы обеспечить достаточное время отстаивания воды для уничтожения всех бактерий при простом хлорировании.

Если нет такой возможности, нужно применять избыточное хлорирование. Напорный бак должен быть оснащен входным и выходным диффузорами, чтобы не дать воде сразу проходить через бак.

Рис.43 Инжекторное хлорирование

Пастеризация воды

В тех местностях, где вода жесткая и стоимость электричества невысока, можно применять такой метод дезинфекции, как пастеризация. Этот принцип основан на нагреве воды до температуры не ниже 70°С, при которой погибают бактерии и вирусы, опасные для человеческого организма. Соли кальция, находящиеся в воде, будут оседать на нагревательных элементах. Этот осадок удаляется с помощью кислоты. Для сохранения электроэнергии используется теплообменник противоточного типа, через который подогретая вода отдает часть своего тепла холодной воде из источника.

Система пастеризации работает следующим образом:

Холодная вода (10°С) попадает в теплообменник, где она нагревается примерно до температуры 68°С горячей обеззараженной водой (с температурой примерно 75°С), которая проходит через теплообменник к накопительному баку. Через теплообменник подогретая вода направляется к водонагревателю, где она нагревается до температуры 75°С. Когда температура воды достигает требуемого значения, датчик температуры открывает электромагнитный клапан, вода через теплообменник направляется в накопительный бак. Пока температура воды не достигнет требуемого значения, вода будет циркулировать в контуре водонагревателя.

Рис.48 Пастеризация воды

Ультрафиолетовое облучение воды

Использование ультрафиолетовых лучей для дезинфекции воды в небольших количествах для домашнего водоснабжения является относительно новым способом. Однако данный способ широко известен в больших системах водоснабжения, в которых он применялся десятилетиями.

Этот способ заключается в прохождении тонкого слоя воды вдоль ультрафиолетовой лампы, так как облучение проходит лишь на несколько сантиметров в глубину воды. Ультрафиолетовая лампа защищена кварцевой трубкой. При этом лампа может быть установлена непосредственно в воде. но кварцевая трубка в течение срока службы покрывается частицами, ограничивающими поток ультрафиолетовых лучей от лампы. Все типы ламп снабжены очистителями, при помощи которых налет очищается вручную либо автоматически, с использованием часового контрольного механизма.

Каждая УФ камера рассчитана на некоторый максимальный объем, который не должен быть превышен. Следовательно, большинство камер снабжены регулировочным клапаном, который ограничивает расход воды, идущей от насоса, при ее высоком потреблении.

Монтаж ультрафиолетового излучателя

Ультрафиолетовый излучатель должен устанавливаться между насосом и накопительным баком. Его производительность может быть отрегулирована до соответствия производительности насоса. В случае, когда водопотребление выше, чем мощность камеры, вода будет потребляться из накопительного бака.

Рис.44 Обработка воды ультрафиолетом

Рис.45 Установка с ультрафиолетовой лампой

Контроль безопасности

Интенсивность излучения ультрафиолетовой лампы с течением времени уменьшается и, наконец, оно становится таким слабым, что неспособно уничтожать бактерии и вирусы. чтобы обеспечивать эффективный процесс дезинфицирования, большинство ультрафиолетовых камер оснащаются так называемым «электрическим глазом». Этот электрический глаз способен улавливать большинство эффективных излучаемых световых частот с длиной волны приблизительно 2537 Ангстрем. Когда лампа становится старой или загрязняется кварцевая трубка, электрический глаз закрывает электромагнитный клапан, отключив ток в электромагнитной катушке. Таким образом, будет приостановлена подача воды.

Рис.46 Контроль безопасности

Ультрафиолетовая камера разработана для продолжительной работы. При отсутствии потребления, вода, находящаяся вокруг кварцевой трубки, будет нагреваться. Если в воде содержатся загрязняющие частицы, то они будут оседать на трубке. Чтобы этого избежать, необходимо тщательно профильтровывать воду перед ультрафиолетовой камерой.

Рис.47 Контроль безопасности

Другим способом обеспечения безопасности является измерение потребляемой мощности на камере. Если на ультрафиолетовую камеру подается напряжение ниже расчетного значения, то тогда ее излучение не будет убивать бактерии и вирусы, содержащиеся в воде. В этом случае необходимо прекратить подачу воды потребителю: реле отключает электроснабжение электромагнитного клапана при низком напряжении в сети. Когда катушка электромагнитного клапана обесточивается, клапан закрывается, и, таким образом, прекращается подача воды.

Когда лампа устаревает, интенсивность света падает, и потребление тока увеличивается. Когда реле выявляет увеличение потребляемой мощности, которая должна быть строго определенной для лампы, реле приостанавливает электроснабжение электромагнитного клапана.

Очистка воды обратным осмосом

Обратный осмос применяется для проведения дезинфекции в домашних системах водоснабжения. Но, вследствие того, что:

• затраты электроэнергии при этом значительно выше, чем при хлорировании
• при данной обработке из воды удаляются минералы и соли, придающие воде вкус
• обратный осмос применяется только в тех случаях, когда необходимо удаление растворенных в воде минералов, таких как нитраты, хлориды и т.д.

Рис.49 Установка обратного осмоса

Что такое осмос?

Если установить полупроницаемую мембрану (мембрана с такими маленькими порами, что через них свободно могут пройти только молекулы воды) между двумя камерами резервуара и наполнить одну из них свежей водой, а другую— соленой, с одинаковым уровнем, то начнется следующий процесс:

Уровень воды в камере, содержащей соленую воду, будет постепенно расти, в то время как уровень воды в камере с чистой водой будет падать, так как чистая вода проходит через мембрану в камеру с соленой водой. Такой процесс уравнивания количества молекул чистой воды в обеих камерах называется осмосом. В камере с соленой водой количество молекул чистой воды такое же, как и в камере с чистой водой, но соленая вода к тому же содержит и молекулы соли. Это является причиной разности уровней по обе стороны мембраны.

В морской воде, содержащей 20 ООО промилле хлорида, осмотическое давление составляет примерно 300 м, равное 30 бар. Если вода содержит только 200 промилле хлорида, то осмотическое давление составляет около 3 метров, что равно 0,3 бар. Это говорит о том, что осмотическое давление зависит только от концентрации раствора соли. Если камера с соленой водой находится под давлением, которое выше осмотического, начинается обратный процесс. Чистая вода проходит через мембрану в обратном направлении, т. е. со стороны соленой воды по направлению к чистой, до тех пор, пока концентрация соленой воды не поднимется, пока давление чистой воды не уравняется с давлением соленой + давление насоса.

Такой процесс называется обратным осмосом.

Для продолжения процесса в резервуар закачивается новый солевой раствор, концентрированный раствор сливается наружу через сливное отверстие, находящеея вверху резервуара, и чистая вода продолжает проходить через мембрану в камеру с чистой водой.

При обработке солоноватой (слабо минерализированной) воды получается 25% концентрированного раствора и 75% чистой воды при давлении насоса 15 бар, в зависимости от концентрации солевого раствора. Не вся соль остается в камере солевого раствора. В зависимости от качества мембраны, небольшие количества соли (1,5-10%) все же проходят через нее.

Для продолжения процесса в резервуар закачивается новый солевой раствор, концентрированный раствор сливается наружу через сливное отверстие, находящеея вверху резервуара, и чистая вода продолжает проходить через мембрану в камеру с чистой водой.

При обработке солоноватой (слабо минерализированной) воды получается 25% концентрированного раствора и 75% чистой воды при давлении насоса 15 бар, в зависимости от концентрации солевого раствора. Не вся соль остается в камере солевого раствора. В зависимости от качества мембраны, небольшие количества соли (1,5-10%) все же проходят через нее.

Обратный осмос является идеальным методом для удаления нежелательных примесей из питьевой воды. Смотрите таблицу ниже.

Если источник воды содержит 200 промилле хлорида и вы желаете снизить концентрацию до 20 промилле, осмотическое давление питающей воды должно быть 0,3 бар. Это означает, что при значениях давления выше 0,3 бар вода начинает проходить через мембрану в камеру с чистой водой. Когда чистая вода покидает солевой раствор, концентрация соли в нем увеличивается и, следовательно, требуется более высокое давление. Но несмотря на это максимальное рабочее давление установки не должно быть превышено.

Как будет рассмотрено далее, обратный осмос является уникальным методом очистки загрязненной воды. В течение одной операции вода может быть очищена от бактерий, вирусов, кальция, магния, хлоридов и нитратов. При этом необходимо удостовериться в том, что исходная вода не содержит железа и марганца, т.к. это может нарушить пропускную способность мембраны. Поэтому вода, содержащая железо и марганец, перед прохождением через установку обратного осмоса должна быть предварительно окислена и профильтрована.

Очистку воды можно производить с помощью большой промышленной системы обратного осмоса или небольшой бытовой установки. Большинство бытовых установок обратного осмоса имеют производительность порядка 20 л/ч, или 0,5 м³/ч.

Солнечное опреснение

Опресненная вода не имеет вкуса. Эта вода должна пройти специальную обработку перед ее употреблением для питья. В некоторых местностях вода настолько плохого качества, что ее обработка с помощью обратного осмоса или опреснением просто необходима. Солнечное опреснение, или опреснение воды с использованием системы утилизации тепла, является альтернативой обратному осмосу.

Солнечное опреснение производится с использованием сфокусированных солнечных лучей. Фокусировка производится с помощью отражателей. При правильной настройке отражателей температура в фокусе может быть очень высокой. В месте фокусировки лучей вода для опреснения циркулирует под давлением немного выше атмосферного. Когда температура воды достигает примерно 100°С, клапан открывается сигналом от термостата. Проходя через клапан, определенное количество воды переходит в пар. Пар собирается в трубе, направленной вниз, к камере конденсации с охлажденной водой.

Рис.50 Устройство солнечного опреснения

Одновременно с испарением воды из системы добавляется новая холодная вода, и, таким образом, процесс может продолжаться до тех пор, пока вода с помощью солнечной энергии будет нагреваться до температуры свыше 100°С. Загрязнения, оседающие на дне резервуара, должны регулярно удаляться. Циркуляция воды осуществляется с помощью циркуляционного насоса, который защищен от противотока пара обратным клапаном. В данной системе должна быть предусмотрена небольшая обводная труба (байпас).

Водоподготовка воды

Даже в том случае, когда в источнике воды отсутствуют какие-либо бактерии, иногда необходимо использовать процесс водоочистки для улучшения качества воды.

Дожди адсорбируют вредные вещества из воздуха. например, при высокой концентрации в источнике азота, вкусовые качества воды значительно ухудшаются.

Такие газы, как двуокись серы (SO2) и углекислый газ (CO2), вступают в реакцию с водой, образуя при этом кислоты (соответственно серную кислоту и угольную кислоту). Эти кислоты могут не только погубить леса и другие зеленые насаждения, но и вызвать изменение химического состава почвы, что отрицательно отразится на качестве подземных вод.

Когда подземная вода, содержащая серную и угольную кислоты, проходит сквозь песок, почву или горные породы, она при этом вступает в химическую реакцию с кальцием, железом, алюминием, магнием и другими минералами и накапливает эти соединения. В результате этого подземная вода представляет собой кислую среду, что также сказывается на ее вкусовых качествах.

Очень часто для улучшения качественных характеристик воды из источника необходимо проводить ее специальную обработку.

Причины для проведения водоподготовки:

1. жесткая вода, содержание солей кальция и магния;
2. кислая вода, растворенные двуокись серы и углерода;
3. красная вода, содержание ионов железа в растворе;
4. бурая вода, растворенный марганец;
5. вода, загрязненная удобрениями, растворенные нитраты;
6. вода с запахом протухших яиц, растворенный сероводород;
7. мутная, зловонная вода, высокая концентрация осадка, органических веществ и минералов.

Рис.52 Водоподготовка воды - источники загрязнения

Жесткая вода

Признаки жесткой воды:

• При стирке для получения хорошего качества белья необходимо добавлять большее количество моющих средств.
• При намыливании на руках образуется слизистая пена вместо легкой пенящейся.
• После мытья окон и изделий из стекла на них образуются серые разводы.
• Образование налета на ванне ниже линии воды.
• При использовании горячей воды на стенках труб образуются отложения.

Причины

• Содержание ионов кальция и магния в воде.
• Содержание в воде солей серной, соляной и угольной кислот.
• Растворенные в небольшом количестве ионы железа.
• Содержание ионов алюминия.

Основной причиной высокой жесткости воды является содержание в ней ионов кальция, но во время прохождения ее сквозь слои земли в нее попадает много других минеральных веществ.

Обычно вода бывает жесткой в тех местах, где имеются глинистые, горные и известняковые формирования.

Обычно жесткость воды 4 и 5 уровней является причиной многих проблем. При жесткости воды 3 уровня целесообразно умягчать воду для стиральных и посудомоечных машин. Для этих целей существует множество химических препаратов и различных дозирующих устройств.

Очень жесткая и сверхжесткая вода обычно умягчается с помощью обратного осмоса или ионного обмена. Процесс обратного осмоса детально описан в разделе «Вода, загрязненная удобрениями» на стр.84, и является универсальным способом очистки воды от нежелательных примесей.

В этом разделе дается описание процесса ионного обмена. В некоторых местностях очистка воды этим способом запрещена, поэтому перед тем, как установить систему ионного обмена для очистки воды, необходимо связаться с местными органами власти.

Рис.53 Магнитная обработка жесткой воды

Умягчение воды методом ионного обмена

Умягчение воды с помощью ионного обмена — это процесс, в котором электрически заряженные частицы (ионы), не влияющие на повышение жесткости воды, например ион натрия (Na+), добавляются в пористый материал, называемый ионообменной смолой.

При растворении хлорида натрия (NaCl) в воде, атом натрия (Na) в растворе представляет собой ион натрия (Na+), а атом хлора — ион хлора (Cl).

Ион натрия, содержащийся в ионообменной смоле, имеет более низкий электрический заряд, чем ионы молекул, влияющих на жесткость воды, такие как ионы кальция (Ca++) и магния (Мд++).

Во время прохождения через устройство ионного обмена, большая часть ионов Са++ и Мд++ заменяются ионами Na+. В результате каждый ион Са++ и Mg++ высвобождает в раствор два иона Na+. Ионы натрия не влияют на жесткость воды. Такой процесс способствует умягчению воды.

Когда большинство ионов натрия в смоле будут заменены ионами кальция и магния, необходимо произвести перезарядку ионообменного устройства для продолжения процесса умягчения воды.

Рис.54 Процесс ионного обмена

Регенерация воды

После насыщения, перед повторным использованием смола должна быть регенерирована раствором, содержащим ионы, первоначально присутствовавшие в смоле. Регенерация производится вручную (для системы с одной емкостью или замене ионообменной смолы) или автоматически (система с двумя емкостями), в зависимости от типа ионообменного устройства. Концентрированный солевой раствор хлорида натрия (NaCl) проходит через устройство, и ионы Са++ и Mg++ освобождаются и заменяются ионами натрия из солевого раствора. После удаления избытка соли из ионообменного материала, система умягчения воды опять готова к работе. Частота перезарядки ионообменного устройства зависит от его типа, при этом необходимо руководствоваться инструкцией по применению.

Если регулярно не производить перезарядку устройства, в ионообменной смоле будут скапливаться всевозможные бактерии, ил и грязь. Это является основной причиной запрета в некоторых регионах использования такого метода очистки питьевой воды.

Людям, страдающим от болезней сердца и расстройством нервной системы, не рекомендуется употреблять воду, содержащую ионы натрия.

Вода, содержащая оксиды железа (ржавчину), должна быть отфильтрована перед прохождением через устройство умягчения воды, или должен быть применен такой тип устройства, где использованная ионообменная смола удаляется из контейнера и заменяется новой. После регенерации смолу можно использовать снова.

Рис.55 Регенерация воды

Кислая вода

Признаки образования кислой воды:

• Коррозия стальных частей и медных паянных швов
• Разрушение цементных стыков плитки в душевой
• В результате коррозии стали образуются красные пятна в раковине и туалете
• В результате коррозии меди и латуни образуются зеленые пятна в раковине и ванне
• Система по удалению железа работает неэффективно

Причины

• Вода содержит серную, угольную и азотную кислоты, которые не были нейтрализованы
• Кислота может образоваться в результате гниения органических соединений в болотах и топях.

Основной причиной повышения уровня кислотности воды является загрязнение атмосферы. Загрязненная дождевая вода проходит в землю без нейтрализации. Это означает, что незначительно подкисленная вода (рН > 5,5) присутствует в местах, где имеются песчаные почвы с тонким плодородным слоем и недостатком известняка, и очень часто в тех местах, где подземные воды находятся близко к поверхности. Очень кислая вода (рН < 5,5) присутствует в озерах, поймах и болотах, где объем втекающей воды намного больше, чем вытекающей. Вследствие испарения воды, кислоты образуют более концентрированные растворы, так называемую «солоноватую воду».

Рис.57 Кислая вода

Холодная кислая подземная вода относительно безопасна, но при нагревании она становится агрессивной. Агрессивность воды каждый раз удваивается с повышением температуры на 15°С. По этой причине чай или кофе, приготовленные на кислой воде, повреждают зубы. Утюг, наполненный такой водой, будет внутри подвержен коррозии. Питьевая вода, имеющая показатель кислотности рН 5,5-6, используемая для приготовления пищи, кофе и чая, должна быть нейтрализована. На следующей странице представлено сравнение кислотности некоторых освежающих напитков, пищевых продуктов и чистящих веществ.

Рис.58 Сравнение значений рН различных продуктов

Рис.59 Установка водоподготовки кислой воды

Водоподготовка кислой воды

При обработке кислой воды можно воспользоваться одним из следующих трех способов:

• Использование нейтрализатора (вода проходит через известняк или мрамор)
• Добавление кальцинированной соды
• Добавление каустической соды

Нейтрализатор главным образом используется при значении кислотности pH выше 5,5 (слегка подкисленная вода).

Нейтрализатор заполняется известняковой или мраморной крошкой. Так как кислота, находящаяся в воде, вступает в реакцию с известняком, последний необходимо периодически заменять. Можно приобрести такое нейтрализующее устройство, в котором имеется резервный мешок с нейтрализатором.

Кальцинированная сода добавляется в резервуар для хлорирования, и в этом случае устройство хлорирования используется также и в качестве нейтрализатора.

Кальцинированная сода представляет собой раствор бикарбоната натрия в воде. В случае, когда ее использование невозможно, можно применять каустическую соду. Ее также называют домашним щелоком, и при работе с ней нужно соблюдать осторожность.

Если отсутствует устройство хлорирования, с помощью дозировочного насоса можно добавлять соду прямо в скважину, для того чтобы защитить фильтр, корпус и трубу от коррозии.

Красная вода

Красная вода - это вода содержащая растворенное железо.

Признаки:

• После стирки белая одежда приобретает красноватый или желтый оттенок.
• На раковине и унитазе появляются пятна ржавчины
• После длительного перерыва в пользовании водой первая порция, выходящая из крана, имеет красный цвет.
• В особых случаях вода имеет металлический вкус.

Рис.60 Последствия использования воды с высоким содержанием железа

Причины образования красной воды:

• Коррозия стальных труб и резервуаров
• При прохождении воды через отложения железа в земле, она вступает с ним в химическую реакцию (растворяет его).
• Содержание ионов кислотных остатков в воде, даже при нормальном значении рН.

Красный цвет воды возникает из-за присутствия ионов железа в воде. Причиной бурого цвета воды является содержание в ней железа и небольшого количества марганца. Обычно кислород, находящийся в воде, участвует в биологических и химических процессах при прохождении ее через слои грунта. Это является основной причиной недостатка кислорода в подземных водах, и ионы железа не будут видимы до тех пор, пока они не окислятся до оксида железа. В скважинах, где воздух над поверхностью воды обогащает ее кислородом, ионы железа вступают в соединение с кислородом и превращаются в оксид железа.

Рис.61 Мембранный бак препятствует контакту воздуха с водой

Ионы железа также будут контактировать с кислородом, находящимся в напорном баке, где сверху имеется воздушная подушка, оказывающая давление на поверхность воды.

При незначительном содержании железа (0,3-1,5 промилле) в грунтовой воде качество ее может быть значительно улучшено следующими способами:

1. Верхняя часть скважины должна быть хорошо герметизирована (доступ воздуха в нее предотвращен). При этом кислород, находящийся над поверхностью воды, будет быстро поглощен водой в скважине. Остаются только азот и испарения воды, которые не окисляют ионы железа.

2. Вместо напорного бака следует использовать мембранный резервуар. При наличии герметичной мембраны между водой и воздухом, железо также не будет окисляться.

При использовании такого способа ионы железа не будут подвержены окислению, пока кислород воздуха не смешается с ионами железа при выходе воды из водопроводного крана. Для процесса окисления железа требуется определенное время, поэтому большинство ионов не успеют окислиться до момента попадания воды в канализационную систему.

Для более качественной обработки воды между насосом и напорным баком может быть установлен фосфатный дозатор. Фосфатный дозатор представляет собой устройство, в котором часть воды проходит через пористый слой фосфата. Это также может быть жидкостный дозатор, аналогичный устройству хлорирования воды.

Фосфат пассивирует ионы железа таким образом, что они становятся не подвержены окислению.

Вместо фосфатного дозатора можно использовать устройство ионного обмена, работа которого была описана в разделе о жесткой воде. Устройство ионного обмена для извлечения ионов железа из воды имеет абсолютно другой тип ионообменной смолы, не такой, как используется при умягчении воды.

Если содержание железа в воде превышает 1,5 промилле, то она должна пройти процессы аэрации и фильтрации для обеспечения следующих процессов:

• окисления ионов железа
• обеспечения выпадения окисленного железа в осадок в виде хлопьев

Рис.62 Устройство фосфатного дозатора

На рынке представлено много таких систем, но ее также можно изготовить своими силами. Во-первых, устройство аэрации должно быть встроенным. Это может быть сделано с помощью небольшого компрессора, который включается при запуске насоса для перекачивания воды. Компрессор обогащает перекачиваемую воду кислородом. После чего в специальной зоне происходит реакция между ионами железа и кислородом. Далее, в месте, где скорость потока понижена, окисленные ионы железа будут образовывать хлопья, выпадающие в осадок. Такую осадочную зону лучше всего обустроить вверху фильтрующего резервуара.

Рис. 63 Промывка фильтра

Вверху резервуара должен быть установлен автоматический клапан для удаления не использованного воздуха. Хлопьевидная ржавчина легко удаляется с помощью фильтра.

Такой фильтр можно сделать самим. Пористый керамзит (или другой аналогичный неорганический материал) помещается на дно бака. Далее на эту фильтрующую основу кладутся небольшие камни, диаметром 10-20 мм, образуя слой 15-20 см. Затем кладется слой фильтрующего песка 60-80 см (диаметром частиц 0,9-1,4 мм).

Хлопьевидная ржавчина будет откладываться на поверхности фильтра, в то время как несвязанные ионы железа будут осаждаться на 20-40 см ниже в слое песка.

Песчаный фильтр должен регулярно очищаться от частиц ржавчины путем перекачивания воды в нижнюю часть резервуара, при аэрации воды (обратная промывка). Когда открыт верхний клапан, песчинки в фильтре начнут колебаться, благодаря чему свободные частицы ржавчины и хлопья ржавчины будут смыты в канализационную систему. После обратной промывки фильтра вход воды в нижнюю часть бака и выход из верхней части закрываются, и промытый фильтр начнет работать в обычном режиме.

Красная вода - присутствие железобактерии

Признаки

• Образование красного ила в канализационных сифонах
• Фильтрующие решетки в водопроводных кранах могут быть забиты илистой ржавчиной

Рис. 64 Последствия содержания железобактерии в воде

Причина

• В скважине или колодце находится железобактерия, которая распространяется по всей системе водоснабжения.

Железобактерия может перемещаться из одного места в другое через водоносный слой, в котором она находится, или через буровое оборудование, если до этого бур находился в инфицированной скважине. Самый простой путь проверки наличия железобактерии в воде — это открыть крышку туалетного бачка. Если дно и стенки бачка имеют илистый красный налет, то, возможно, данная система заражена железобактерией.

Железобактерия находится в железе, содержащемся в воде. Если в воде обнаружена железобактерия, возможно, водная среда является кислой. Если это действительно так, то система трубопровода будет подвержена коррозии, в результате чего появятся пятна ржавчины в раковине, в ванне и других местах.

Если в воде содержится железобактерия, то воду нельзя очистить от ионов железа без предварительного уничтожения железобактерии методом хлорирования. При этом скважина должна быть хлорирована напрямую, иначе в ней продолжат распространяться бактерии, которые будут вызывать коррозию проточной части насоса.

Если к тому же вода в скважине является кислой, одновременно вместе с хлором туда необходимо добавить кальцинированную или каустическую соду, для нейтрализации воды перед фильтрацией. Для этой цели вы можете приобрести стандартный фильтр, предлагаемый на рынке, или изготовить его самостоятельно, пользуясь рекомендациями на странице 79.

Нет необходимости в окислении воды во время хлорирования, так как хлор окисляет находящиеся в ней ионы железа. Однако окисление помогает улучшить процесс образования хлопьев окисленных ионов железа.

Рис.65 Установка водоподготовки для системы с железобактерией

Марганец в воде

Признаки

• После стирки белая одежда приобретает бурый цвет
• На раковине, в ванне и туалете образуются бурые пятна
• Поверхность чайника внутри становится коричневой или черной
• После длительного перерыва в пользовании водой из водопроводного крана первая порция ее при открытии крана будет иметь черный цвет
• Чай и кофе имеют горьковатый привкус.

Причины:

• Марганец, содержащийся в подземных слоях, через которые проходит вода, растворяется в ней.
• Содержание кислых ионов в воде, даже при нормальном значении рН.

Черноватая вода встречается довольно редко. Чаще можно встретить коричневатую воду, содержащую марганец и железо. Даже если содержание марганца в воде составит менее 0,1 промилле, в раковине, туалете и в ванне будут образовываться черные пятна.

Марганец извлекается из воды теми же способами, что и железо. Марганцевая бактерия, так же как и железобактерия, находится в воде и содержится на ионах марганца. Эта бактерия погибает после хлорирования скважины. В скважинах, содержащих железобактерию и марганцевую бактерию, на начальном этапе должно быть проведено шоковое хлорирование, т.е. туда нужно добавить такое количество хлора, чтобы вода в ней содержала не менее 25 промилле хлора. Затем в уплотненную скважину накачивают сжатый воздух до тех пор, пока уровень воды в ней не понизится, и хлорированная вода пройдет через песчаный фильтр, чтобы убить все бактерии.

Рис.67 Водоподготовка для воды с марганцем

После шокового хлорирования вода, содержащая мертвые бактерии, должна быть выкачана из скважины и прокачана через фильтр и напорный бак, до тех пор, пока содержание хлора в ней не упадет до значения 0,5 промилле. После проведения этого процесса можно режим хлорирования заменить на более щадящий.

Нитраты в воде

Признаки воды содержащей нитраты (загрезненной удобрениями):

• Нитраты, содержащиеся в воде, трудно сразу же обнаружить, для этого должен быть проведен специальный анализ.

Причины

• Загрязнение через выгребные или силосные ямы.
• Загрязнение из-за сельскохозяйственных работ, где процесс удобрения почвы не соответствует выпадающим дождевым осадкам, типу культуры и методу культивации.
• Неправильная очистка сточных вод.
• Азот от двигателей внутреннего сгорания и из дымоходов.
• Наличие нитратов в воде может объясняться, по меньшей мере, следующими четырьмя факторами:
• Каждый год в землю через дождевые осадки попадает до 12 кг азота на один гектар.
• Канализационные стоки из частных домов и промышленных предприятий.
• Удобрение полей навозом и химикатами, после чего нитраты попадают в подземные воды.
• Преобразование аммиака под действием бактерий из нитритов в нитраты путем окисления.

Рис.69 Вода с высокой концентрацией нитратов может повредить здоровью

Вода, загрязненная удобрениями

Уровень загрязнения питьевой воды нитратами является критическим, если содержание в ней нитратов находится в пределах от 25 до 50 промилле.

Исследования показывают, что содержание нитратов, превышающее 200 промилле, увеличивает риск возникновения рака желудка. Это также снижает способность крови удерживать кислород.

Но самым наихудшим моментом содержания нитратов в питьевой воде является то, что в такой воде активно размножаются бактерии.

Если в подземной воде содержится большое количество нитратов, эту проблему можно разрешить тремя способами:

1. Не пользоваться этим источником, и найти другой вариант обеспечения чистой водой.

2. Пробурить более глубокую скважину. Часто скважина, пробуренная на глубину 10-30 м, содержит нитраты. Решением проблемы в данном случае будет бурение скважины на глубину 60-70 м ниже уровня существующей скважины.

3. Очистка питьевой воды.

Очистка питьевой воды от нитратов может выполняться с помощью устройства ионного обмена, но так как этот способ влечет за собой риск образования бактерий, очистка может производиться более безопасным и дешевым способом с помощью процесса, названного обратным осмосом. В течение многих лет этот процесс использовался для получения питьевой воды из морской.

Вода пахнет сероводородом

Вода с запахом тухлых яиц - причиной этого является растворенный в воде сероводород.

Признаки содержания сероводороа в воде:

• Пища, приготовленная на такой воде, приобретает вкус тухлых яиц
• Изделия из серебра чернеют
• Стальные и медные трубы подвержены коррозии Причины
• В воде содержится сероводород
• Наличие в воде сульфатно редуцированной бактерии
• Наличие в воде серной бактерии

Вода, содержащая сероводород, возможно, прошла на своем пути к скважине через разлагающееся органическое вещество или водоросли.

Возможны следующие альтернативные варианты очистки воды:

• Хлорирование скважины
• Аэрация
• Осаждение загрязняющих примесей в виде хлопьев
• Фильтрация через мелкозернистый песок

Почему вода мутная

Причиной мутной воды могут быть растворенные в ней частицы органического или минерального вещества.

Признаки:

• Вода мутная или даже грязная
• Вода имеет горький вкус
• Вода имеет маслянистый вкус

Рис.74 Мутная или зловонная вода

Причины:

• Фильтр в корпусе скважины не имеет гравийного элемента
• Корпус или фильтр скважины повреждены точечной коррозией
• Перекачивание морской воды
• Вода проходит через пласты с химическими или нефтяными отходами

Если вода мутная или имеет зловонный вкус, вероятнее всего, в скважине содержится бактерия. Для очистки такой воды должна быть проведена аэрация, чтобы обеспечить выпадение примесей в виде хлопьевидного осадка и окисление воды. Наиболее предпочтительным является мелкозернистый песчаный фильтр, но если мутные примеси содержат ил или очень мелкие частицы, возможно, есть необходимость использования диатомитового фильтра или фильтра с активированным углем.

Рис.75 Различные типы фильтров

Диатомитовые фильтры состоят из оболочки, включающей в себя микроскопические морские водоросли, называемые диатомеями. Оболочка имеет большую поверхность и обладает прекрасными фильтрующими качествами. Обслуживание картрид-жевого фильтра заключается в периодической замене использованного картриджа на новый. Фильтр засыпного типа требует периодической промывки и обновления (засыпки) фильтрующего материала.

Фильтры с активированным углем изготавливаются из битумного угля, бурого угля, нефтяного кокса и торфа. Эти материалы нагреваются и вступают в реакцию с паром, образуя пористую структуру, необходимую для процесса абсорбции. Такая обработка угля называется активацией.

Фильтры с активированным углем используются для:

• дехлорирования воды
• извлечения органических соединений
• удаления пестицидов
• удаления микроскопических частиц
• Фильтры заводского изготовления бывают только картриджевого типа.

Комбинированные фильтры с активированным углем представляют собой сочетание поддерживающего песочного слоя и фильтрующего слоя из активированного гранулированного угля.

Насосы для водоснабжения

Принципиальная разница в конструкции насосов для водоснабжения, связана с областью их применения и, следовательно, со способом их монтажа.

Для обычного центробежного несамовсасывающего насоса, который используется для откачивания жидкостей и повышения давления или перекачивания жидкостей на более высокий уровень, необходим клапан на всасывании для предотвращения обратного тока жидкости при остановке насоса.

Рис.76 Различные типы насосов

При монтаже насос и всасывающий трубопровод должны быть заполнены жидкостью. После заполнения насос готов к работе.

При работе насоса вращение рабочего колеса отбрасывает воду к напорному патрубку. При этом на всасывающей стороне рабочего колеса возникает разряжение. Атмосферное давление направляет жидкость через клапан и всасывающий трубопровод к всасывающему патрубку и рабочему колесу, которое вновь отбрасывает жидкость к напорному патрубку. Таким образом, разряжение во всасывающем патрубке насоса зависит от следующих факторов:

• высоты всасывания
• сопротивления на трение в клапане и всасывающем трубопроводе
• плотности жидкости.

Давление в напорном патрубке насоса зависит от противодавления в системе. Если вода направляется в обратную сторону от напорного патрубка, значит, в системе отсутствует противодавление, не говоря уже об атмосферном давлении. Работа, выполняемая насосом, заключается в поднятии перекачиваемой жидкости из резервуара и преодолении потерь на трение в трубопроводе.

Рис.77 Принцип работы центробежного насоса

Пример расчета

Если мы перекачиваем воду в бак, расположенный на высоте 10 метров над насосом, то насос должен поднять воду из одного резервуара в другой, создать давление на 1 бар выше атмосферного, а также преодолеть потери на трение во всасывающем и напорном трубопроводах. Рабочая характеристика насоса Grundfos TP представлена на следующей странице. Насос работает с КПД большим 73%, и при следующих условиях:

• высота подъема на стороне всасывания — 3 метра
• расход насоса — 40 м³/ч
• потери на трение во всасывающем трубопроводе — 2 метра, включая потери на клапане
• потери в напорном трубопроводе — 2 метра

NPSH

NPSH — это высота столба жидкости над всасывающим патрубком насоса. Проще говоря, это условия, при которых насос не сможет создать абсолютный вакуум. Все центробежные насосы имеют NPSH характеристику, показывающую условия, при которых насос не сможет выкачать водяной столб высотой 10,33 метра, который при нормальных условиях является установленным напором абсолютного вакуума на уровне моря.

NPSH характеристика зависит от расхода. Она увеличивается с увеличением расхода. Увеличение характеристики говорит о снижении способности насоса создавать разряжение.

NPSH — это минимальное давление на всасывании для безаварийной работы насоса.

Рис.78 Пример работы насоса

Характеристики насосов

• Рабочие характеристики действительны для воды, не содержащей воздуха, с температурой 20°С и изображены с допустимыми отклонениями в соответствии со стандартом ISO9906, приложение А.
• Кривые соответствуют кинематической вязкости, равной 1 мм²/с.
• Максимальное рабочее давление: 16 бар.
• Температура жидкости: от -25°С до +140°С.

Максимальная высота всасывания

Сможет ли насос Grundfos ТР 65-180/2 в данной установке создать необходимую высоту всасывания, чтобы перекачивать из резервуара воду с производительностью 40 м³/ч? Ответом будет — да!

Вы можете рассчитать высоту всасывания насоса с помощью следующей формулы (формула справедлива для жидкости с температурой до 70°С).

Рис.79 Характеристики насоса ТР

Это означает, что насос способен выкачивать воду с глубины 5,25 метров, но так как нам необходимо поднимать воду только с 3 метров, данная установка нас устраивает.

Кавитация в насосах

Кавитация возникает тогда, когда насос пытается поднять воду с большей глубины, чем это возможно. В такой ситуации рабочее колесо будет разбивать поток воды, вызывая появление пузырьков пара. Так как эти пузырьки были перенесены из области низкого давления в область высокого, то под действием этого давления они начнут взрываться. Возникающая при этом звуковая волна создает сильный шум и может вызвать повреждение насоса и его подшипников через некоторое время работы в таком режиме. В насосах, рабочие колеса которых изготовлены не из прочной нержавеющей стали, кавитация может стать причиной больших повреждений. Обычно повреждаются рабочие колеса, изготовленные из чугуна, пластика или бронзы.

Если вы хотите получить больше информации по данному вопросу, можете воспользоваться дополнительной литературой. В данном случае процесс кавитации был рассмотрен, чтобы показать, насколько важен и серьезен сам процесс подбора и что может получиться, если к нему подойти недостаточно скрупулезно.

Рис.80 Пример установки с кавитацией

Монтаж насосов

Правильный подбор насоса зависит от следующих условий:

1. Условия монтажа

2. Качество воды (содержание газов, коррозионная активность)

3. Привод (источник энергии):

- электродвигатель

- двигатель внутреннего сгорания

- солнечная энергия

Рис.81 Факторы, влияющие на подбор насоса

Рис.82 Различные типы насосов для различных вариантов монтажа

1. Условия монтажа насосов

Если насос смонтирован на основании или в колодце, где он будет защищен от "затопления" во время сильных дождей или при повышении уровня подземных вод, хорошим выбором будет центробежный самовсасывающий насос типа JP или станции повышения давления MQ, Hydrojet.

Если расстояние между насосом и поверхностью воды больше 6-7 метров, следует применить сква-жинный насос.

Рис.83 Установка скважинного насоса

Всегда предпочтительнее использование трехфазных скважиных насосов.

КПД однофазного асинхронного электродвигателя понижается уже при 5% падении напряжения, а при 10% падении — при пуске двигателя возникают проблемы.

В случае, когда используется только однофазный источник электроэнергии и может возникнуть падение напряжения, нужно установить электродвигатель с пусковым конденсатором.

Также в этом случае можно использовать электродвигатель с постоянно намагниченным ротором и преобразователем частоты, обеспечивающий трехфазный пусковой вращающий момент и постоянный КПД до 15% падения напряжения. При падении напряжения до 35% и в таком электродвигателе возникнут потери КПД и проблемы при пуске.

Проверка качества воды

Для откачивания воды из колодца или резервуара можно использовать самовсасывающий насос. Так как в таком насосе имеется клапан на всасывающем патрубке, всасывающий трубоповод не требует заполнения водой.

Если перекачиваемая жидкость является коррози-онно-активной, насос должен быть изготовлен из материалов, стойких к агрессивным веществам, находящимся в воде.

Коррозия — проблема, для решения которой часто необходима помощь специалиста.

При определении агрессивности воды первым фактором, который должен быть установлен, является значение рН.

Влияние значения рН

Долговечность материалов при различных значениях рН показана выше и является исходным справочным материалом.

Как видно, нержавеющая сталь является материалом с широкой областью применения, но она имеет также и ограничения. Если жидкость содержит соли или кислый осадок, следует помнить о коррозии.

Коррозия

При нахождении нержавеющей стали в соленой жидкости она может быть подвержена двум типам коррозии: точечной и щелевой.

Точечная коррозия

Точечная коррозия проявляется в маленьких отверстиях на поверхности нержавеющей стали и увеличивается, когда имеются небольшие дефекты. Точечная коррозия также может возникать там, где имеются вкрапления обычной углеродистой стали на поверхности нержавеющей, например, от опиливания или шлифовки. Поэтому очень важным моментом является чистота поверхности стали после механической обработки.

Щелевая коррозия

Щелевая коррозия появляется, как видно из названия, в трещинах и щелях, когда детали из нержавеющей стали находятся под нагрузкой, а также после плохой сварки.

Теоретически оба вида коррозии имеют одну и ту же природу и могут быть очень интенсивными и прогрессировать очень быстро при благоприятных условиях, т. е. в соленой воде (наличие хлоридов), при высоких температурах и низком значении рН.

По диаграмме, представленной на следующей странице, можно рассчитать влияние содержания хлоридов, хлора и сероводорода, а также ионов сульфата, бикарбоната, нитрата и фосфата.

Рис.84 Значение рН

Пояснения к диаграмме

Эта диаграмма описывает только процессы точечной и щелевой коррозии, которые являются наиболее серьезными для нержавеющей стали в жидкостях, содержащих хлориды.

• При этих или более высоких концентрациях содержания хлора или сероводорода следует прибегнуть к помощи специалиста.

• Эквивалент (ppm) промилле хлорида =

= ppm хлорида - 0,5 х (ppm SO₄" + NO₃ + PO₄~)

Рис.85 Диаграмма определения коррозионной активности

Пример

Проведенный анализ перекачиваемой жидкости дал следующие результаты:

На оси эквивалента промилле хлорида отметьте значение 4000 ppm. Далее поднимитесь вверх до пересечения с наклонной линией. Из этой точки проведите горизонтальную линию до пересечения с наклонной линией, соответствующей 0,3 ppm хлора. Из полученной точки проведите вертикальную линию вниз до кривых температур. Из точки рН = 6 проведите прямую вверх до пересечения с наклонной 10 ppm H2S, и далее горизонтальную линию влево до пересечения с ранее начерченной вертикальной линией.

Последняя точка пересечения даст следующий результат:

Допустимой максимальной температурой для нержавеющей стали DN 1.4401 будет 25°С.

Обычная подземная вода

В обычных скважинах в жесткой воде и в соленой воде хлор и сероводород не присутствуют. Эти вещества включены в данный пример только для того, чтобы показать принцип расчета.

Двигатель для насоса (какой насос для скважины)

В местах с надежным источником электроэнергии, где уровень подземных вод находится ниже 7 метров от поверхности земли, предлагается использовать насосы Grundfos:

• Скважинные насосы (асинхронные)
• Скважинные насосы (с постоянно намагниченным ротором)

 Рис.86 Разные типы электродвигателей

Электродвигатели для насосов

В местах с надежным источником электроэнергии, где уровень подземных вод находится не ниже 7 метров от поверхности земли, предлагается использовать четыре типа насосов Grundfos:

• Одноступенчатые центробежные насосы (ин-лайн)
• Многоступенчатые центробежные насосы (ин-лайн)
• Горизонтальные многоступенчатые центробежные насосы
• Самовсасывающие насосы

Из этих насосов можно подобрать наиболее подходящий для Ваших условий.

Рис.87 Различные типы насосов

Источники энергии (генераторы)

Если электропитания нет, можно использовать бензиновый или дизельный генератор, который подходит для работы всех типов насосов со стандартными электродвигателями.

Солнечная энергия

Более экономичным для работы насосных систем является использование солнечной энергии, однако это возможно не везде.

Рис.88 Источники энергии (генераторы) и солнечная энергия

Мускульная сила человека

В случае достаточного количества низкооплачиваемой рабочей силы, обеспечить водоснабжение дома и поголовья скота можно с помощью ручных насосов. Но такие насосы не могут подавать воду под давлением.

Рис.89 Насосы с ручным приводом

Рис.90 Насосы и приводы

Приводы с переменной скоростью

Для сложных систем Grundfos разработал двигатели с переменной скоростью вращения:

• Система SQE — пакет и SQE&CU301
• Не требующие обслуживания повысительные насосы с мокрым ротором типа UPA
• CRE/CRNE многоступенчатые насосы со встроенным преобразователем частоты

Насос UPA (с мокрым ротором) c реле расхода не является автономно работающей повысительной системой. Для работы необходимо входное давление от водопровода или водонапорного бака. Насос запускается с помощью реле расхода, когда вода начинает течь по трубам. Он останавливается также при помощи реле расхода, когда краны закрыты. Насос используется в следующих ситуациях:

• Давление в системе трубопровода очень низкое
• Диаметр труб очень мал
• Водонапорный бак расположен низко
• Система трубопровода частично заблокирована илом или ржавчиной

Расчет расхода воды

Разделим потребители воды на две категории: одна категория потребляет воду периодически, другая — длительное время.

Первая категория включает в себя точки водораз-бора, потребляющие воду в течение максимум 10 минут, например, умывальники, кухонные мойки, туалеты и т.д. Отличительной чертой этой категории является то, что вода никогда не льется одновременно из всех кранов. Семья, состоящая из двух человек, к примеру, обычно может использовать не более двух кранов одновременно, независимо от того, сколько их имеется в доме.

Более того, стиральные и посудомоечные машины забирают воду периодически, в зависимости от установленной программы. Поэтому очевидно, что выбор насоса с очень высокой производительностью экономически невыгоден с точки зрения стоимости, т. к. он будет использован не на полную мощность.

В таблице на следующей странице представлен нормальный расход воды для различных типов потребителей при периодическом использовании. Нормальный расход — это среднее потребление воды при достаточном давлении насоса, обычно оно составляет 10 метров.

Рис.91 Водоснабжение зданий

Рис.92 Различные области применения воды

Полный нормальный расход составляет:

1,1 л/с (холодная вода) + 1 л/с (горячая вода) = 2,1 л/с, что соответствует 7,56 м³/ч.

Рис.93 Диаграмма, показывающая возможный максимальный расход воды

Возможный максимальный расход воды

Такого расхода на практике фактически не бывает, и он рассчитывается как максимальный расход, который теоретически может иметь место.

Точка водоразбора с наибольшим нормальным расходом определяет, какую характеристику (1, 2, 3 или 4) использовать. Если наибольший нормальный расход в доме приходится на ванну (0,3 л/с), то должна быть применена характеристика №3.

По оси Х из точки 2,1 проведите вертикальную линию вверх до пересечения с кривой характеристики №3. Далее из точки пересечения выведите горизонтальную линию до пересечения с вертикальной осью Y

Для данного примера, по диаграмме, нормальным наивысшим расходом будет 0,57 л/с, что соответствует 2,05 м³/ч для всех точек водоразбора периодического использования (категория 1).

Продолжительное использование

После подсчета возможного максимального расхода из потребителей, относящихся к категории 1, добавляется нормальный расход потребителей категории 2.

К категории 2 относятся потребители, которые расходуют воду более 10 минут. Например, краны для полива сада и газонов.

Фактический напор насоса

На работу центробежного насоса при перекачивании воды оказывают влияние несколько факторов:

• Высота всасывания (от поверхности воды до насоса)
• Потери на трение во всасывающем трубопроводе и клапане
• Высота от насоса до наивысшей точки водораз-бора
• Потери на трение в напорном трубопроводе (в зависимости от производительности)
• Необходимое минимальное давление в кранах (в зависимости от фитингов)

Рис.94 Фактический напор насоса

При подсчете фактического напора насоса должна быть использована величина максимального водо-потребления, в данном случае 0,97 л/с (3,49 м³/ч).

В этом случае мы рекомендуем насос типа CR с трубным присоединением 11'' и 11 обратным клапаном. Потери на трение представлены на следующей странице.

Рис.95 Потери напора во всасывающем и обратном клапанах типа BVF и MVF.

Рис.96 Потери давления в горячих оцинкованных стальных трубах с отложениями

Диаграммы потерь на трение

Данная таблица и диаграммы для расчета потерь на трение на прямых участках трубопровода и таких участках, как клапаны, колена и т. д., не обязательно идентичны тем, которые Вы используете в своих расчетах, но принципы их совпадают. Вы можете использовать тот вариант, который считаете наиболее подходящим для себя.

На практике 80% продаваемых насосов устанавливаются взамен старых, отработавших свой срок. При подборе насоса для замены часто остаются неизвестными такие параметры системы, как возраст труб, тип обратного клапана в скважине, тип водопроводных кранов в доме и уровень отложений ржавчины и ила в трубах. Поэтому необходимо предугадать эти факторы для более точного определения коэффициентов трения.

Во-первых, вы должны узнать тип насоса, который был прежде в данной установке. На основе полученной информации, Вы сможете определить тип нового насоса.

Если нет достаточной информации по старому насосу, Вы должны узнать, с какой глубины насос должен качать воду (например, 6,05 м) и какое расстояние от насоса до верхней точки водоразбора (в примере 21,5 м). Затем добавьте 10 метров, соответствующих необходимому давлению в верхней точке водоразбора. После этого определяем общий напор: 6,05 + 21,5 + 10 = 37,55 метров, к этому значению нужно добавить примерно 30%, равных 11,26 метра, запас на потери на трение во всасывающем клапане, трубопроводе, присоединениях и т. д.

Таким образом, фактический напор насоса будет равен: 37,55 + 11,26 = 48,81 метра.

Накопительные емкости для воды

Необходимость в накопительной емкости для Вашей системы водоснабжения зависит от нескольких факторов:

1. Способность источника воды обеспечить максимальное водопотребление
2. Надежность электроснабжения (в зависимости от требуемой надежности системы водоснабжения)
3. Возможность пожаротушения (в случае возникновения повреждения в системе электропитания).

Производительность источника по сравнению с максимальным водопотреблением

Если источник воды не может полностью обеспечить максимальное водопотребление, необходимо установить резервуар для воды, из которого она будет доставляться при пиковой нагрузке.

Для небольших пиковых нагрузок, составляющих 0-10 м³/ч, наиболее удобным вариантом будет напорный бак большого объема с предварительно сжатым воздухом. Чтобы понять преимущества такого бака, сначала посмотрим, как работает напорный бак без сжатого воздуха.

Для обычного наполненного водой напорного бака без устройства контроля уровня воды связь между водой, воздухом и давлением будет такой, как показано на рисунке выше.

Рис.98 Зависимость между водой, воздухом и давлением в напорном баке

Насос, подающий воду, начинает работать при давлении включения, равном 2 бара, и останавливается при давлении отключения 3 бара. Из рисунка видно, что при давлении 3 бара 75% объема бака заполнено водой, и воздух был сжат до 25% объема (см. рис.99).

Во время пользования водой из бака воздушная подушка будет давить на воду, пока 2/3 бака заполнены водой, а 1/3 занята воздухом. Когда давление упадет до 2 бар, насос начнет работать. Если производительность насоса ниже, чем количество воды, забираемое из бака, запасы емкости будут уменьшаться, пока объем воздуха в баке не увеличится и давление не упадет до уровня ниже необходимого давления в кранах. Затем необходимо восстановить баланс между потреблением и доставкой воды.

В напорном баке без контроля уровня воды необходимо каждые 6 месяцев производить ее слив, чтобы обновлять в нем воздух, так как происходит постепенное растворение его в воде.

Если объем бака составляет 1 м³ и минимальное допустимое давление в кранах для нормальной работы соответствует 1 бару, запас воды должен составлять 16,7% от объема бака, т.е. 167 литров. Такого количества воды недостаточно, чтобы покрыть разницу между производительностью насоса и максимальным водопотреблением. Необходимо установить бак большего объема, но предпочтительно, чтобы он был с предварительно сжатым воздухом.

Рис.99 Зависимость между водой, воздухом и давлением в напорном баке

Рис.100 Напорный бак с контролем уровня воды

Бак с предварительно сжатым воздухом предназначен для поддержания необходимого давления в системе.

Чтобы контролировать объем воздуха, необходимо установить устройство контроля уровня воды (ниже середины бака) и воздушный компрессор.

Если устройство контроля установлено таким образом, что в баке находятся равные части воздуха и воды при давлении включения, напорная производительность бака между остановкой и пуском насоса увеличится до 50-100%, в зависимости от перепада давления.

Если устройство контроля установлено таким образом, что в баке находятся равные части воздуха и воды при давлении отключения, напорная производительность бака между остановкой и пуском насоса увеличится до 100-150%, в зависимости от манометрической разницы.

Идеальный контроль за уровнем воды в баке может быть обеспечен следующими двумя способами:

1. Установка автоматического контроля воздуха для насосов, всасывающих воду с некоторой глубины.
2. Установка электрического устройства контроля уровня воды и воздушного компрессора для насосов, не всасывающих воду с нижнего уровня, таких как погружные насосы.

Устройство автоматического контроля воздуха

Принцип работы

Во время пуска насоса во всасывающей камере образуется вакуум. Вакуум передается через медную соединяющую трубку в полость, где находится пружина (4), и вытягивает мембрану (5), преодолевая сопротивление пружины. Таким образом, происходит всасывание атмосферного воздуха через форсунку (6) и щелевой клапан (7) в камеру (8).

При остановке насоса давление в баке передается во всасывающую камеру и во всасывающий клапан. Это означает, что в камерах 4 и 8 давление одинаковое. Это позволяет пружине давить на мембрану в противоположном направлении и выталкивать воздух через форсунку (9) и щелевой клапан (10) в напорный бак.

Это происходит тогда, когда в баке очень много воды и поплавок (2) находится либо в горизонтальном положении, либо поднимается вверх. Когда в бак нагнетается очень много воздуха, так, что поплавок (2) опускается ниже горизонтального положения, то открывается щелевой клапан (10), и устройство автоматического контроля воздуха втягивает воздух в форсунку (9) вместо форсунки (6). Таким образом, воздух попадает в бак и выводится из него, и в случае, если уровень воды такой низкий, что поплавок находится ниже горизонтали, воздух из атмосферы никогда в бак не попадет.

Рис.101 Устройство автоматического контроля воздуха

Рис.102 Альтернативное устройство контроля

Для того чтобы устройство автоматического контроля воздуха могло работать, между насосом и напорным баком не устанавливают обратный клапан. При этом высота всасывания должна быть около 2 метров, и необходимый подпор должен обеспечиваться закрытием клапана, установленного на всасывающем трубопроводе.

Рис.103 Электрическое устройство контроля уровня воды и воздушный компрессор

Электрический регулятор уровня воды и воздушный компрессор

Вода в напорном баке будет поглощать кислород из воздушной подушки, которая постоянно пополняется компрессором. Компрессор должен быть подсоединен таким образом, чтобы он включался только во время работы насоса, во избежание разрыва бака или трубы. Это может быть достигнуто с помощью поплавкового выключателя, указывающего на очень высокий уровень воды в баке. Электрическое подсоединение, к примеру, может быть выполнено по принципу, показанному далее.

Рис.104 Упрощенная схема управления компрессором в системе напорного бака с предварительно нагнетенным давлением

Резервуары для воды

Если источник воды имеет производительность намного ниже максимального потребления, например, если четырехдюймовая скважина используется как для снабжения питьевой водой, так и для поливки в сухой период, необходимо установить резервуар, который сможет уравнять разницу между недостаточной производительностью источника и максимальным водопотреблением.

Экономичность системы водоснабжения

Если объем источника воды соответствует максимальному водопотреблению и не требуется установки бака для воды, например, для пожаротушения, нужно только установить оборудование для регулирования количеств пусков и остановов насоса.

Для дачных участков, к примеру, требуется гидростат или небольшой 15-24-литровый мембранный бак с реле давления, чтобы обеспечить идеальное водоснабжение при непродолжительной сезонной работе.

Для бытового применения в течение года необходимо установить мембранный бак объемом 24 литра или 65-130 литров.

Для животноводческих ферм необходимо установить мембранный напорный бак с объемом не менее 130 литров.

В многоэтажных зданиях с несколькими рабочими насосами рекомендуется устанавливать частотно-регулируемые насосы со шкафом управления для точного регулирования давления в системе.

Для экономичной работы давление воды должно быть как можно более низким, но таким, при котором все потребители воды могут нормально работать. Если в определенные периоды требуется очень высокое давление, например, для мойки транспортных средств, хорошим решением будет подключение отдельного повысительного насоса (моющей установки).

Всегда следует монтировать обратный клапан в разъем, к которому обычно подключаются такие по-высительные насосы. Это предотвратит загрязнение системы водоснабжения.

Рис.106 Различные типы баков и их размеры

Аварийное водоснабжение

Если вода необходима даже в случае аварии в энергосистеме, например, для пожаротушения, нужно предварительно предпринять следующие меры:

1. Необходимо установить резервуар с водой на достаточно высоком уровне (водонапорной башне).
2. Установить насос с двигателем, работающим на горючем топливе, или от генератора, который включается автоматически, в случае перебоев электропитания.

Необходимо изолировать резервуар с водой и входные и выходные трубы, чтобы избежать их размораживания в зимний период и предотвратить от сильного перегрева в жаркий сезон.

объем бака должен содержать такое количество воды, чтобы обеспечить пожаротушение в течение 30 минут при подключении всех шлангов.

Установка такого резервуара также необходима, когда производительности источника недостаточно при максимальном водопотреблении.

Подключение трубопроводов

Определение материалов, из которых должны быть изготовлены трубы, и их диаметров является важным моментом при выборе насоса и для определения экономичности эксплуатации. При расчете системы водоснабжения очень важными являются следующие четыре фактора:

1. Статический (геодезический) напор
2. Потери на трение в трубах и соединениях
3. Перепад давления на реле давления
4. Необходимое давление в точке потребления

Рис.108 Какой вид труб применять

1. Статический (геодезический) напор

Статический напор, т. е. расстояние от уровня подземных вод до самой высокой точки водоразбора, является фактором, на который никаким образом невозможно повлиять.

2. Потери на трение

Потери на трение зависят от выбора материала трубопровода и его размеров.

Потери на трение равноценны потере денег. Удвоенные потери на трение означают удвоенную стоимость доставки воды. При расчете потерь на трение в трубопроводе очень важно использовать диаграмму, начало которой соответствует трубам с неровной поверхностью, как будто бы все трубы, через которые проходит вода, изнутри покрыты толстым слоем ржавчины, ила и т. д.

Скорость потока в трубопроводе должна быть невысокой. Если скорость потока выше 4 м/с, есть риск появления сильного шума в связи с возникновением турбулентности в коленах, отводах и клапанах трубопровода, а также гидравлического удара на протяженных участках трубопровода.

Все наружные трубы, предназначенные для доставки воды к поилкам для скота, кранам для смыва грязи, полива, а также все трубы, размещенные выше уровня земли в неотапливаемых помещениях, должны быть защищены от мороза, или во время мороза по ним должна постоянно течь вода.

3. Перепад давления на реле давления

Если перепад давления на реле давления велик (разница между давлениями при включении и останове), затраты на эксплуатацию насоса увеличатся. Давление включения — минимально допустимое для оптимальной работы установки водоснабжения. Давление отключения не должно превышать давление включения более чем на 1 бар.

4. Необходимое давление в точке водоразбора

Необходимое давление в точке водоразбора зависит от выбора вентилей. Поэтому должен быть выбран такой тип вентиля, который будет надежно работать при давлении в 1 бар.

Рис.109 Необходимые требования для обеспечения давления

Электрические насосы

Создание хороших гидравлических и механических условий недостаточно для стабильной работы насоса.

наиболее частой проблемой в работе систем водоснабжения является сбой в подаче электроэнергии.

При скачках напряжения или пониженном напряжении в сети двигатели работают с перегрузкой.

на рисунке показана схема подачи электричества от электростанции к повышающему трансформатору (60 кВ), за которым следует высоковольтная линия передачи электроэнергии. По этим линиям передачи электричество передается на большие расстояния (50-100 км). По другую сторону линии электропередачи размещается понижающий трансформатор (от 60 кВ до 10 кВ). Подача электричества в 10 кВ обычно покрывает зоны радиусом от 20 до 50 км. Ближе к местам потребления напряжение постепенно понижается до значений 3 х 380 В, 3 х 415 В, 3 х 240 В и т.д., в зависимости от района.

В зависимости от потребляемой мощности и сети электроснабжения могут возникать сбои, которые могут повредить или вывести из строя электродвигатель.

Увеличение потребляемой мощности

Если потребляемая мощность выше мощности сети, насос будет работать при пониженном напряжении питания.

При работе в таком режиме скорость вращения вала электродвигателя будет снижена, а обмотки двигателя будут перегреваться. В зависимости от типа охлаждения электродвигателя многие из них могут выдерживать падение напряжения на 10%. Стоит заметить, что при снижении скорости электродвигателя рабочие параметры насоса также снижаются.

Снижение качества электроснабжения

Если к одной из фаз трехфазной сети электрического тока подсоединено слишком много однофазных потребителей, то в результате возникает перекос напряжения/тока.

Оборудование для защиты электродвигателя должно быть подобрано с учетом стабильности электроснабжения, а также издержек, связанных с заменой сгоревшего электродвигателя.

Несмотря на это Вы должны знать, есть ли специфические требования, касающиеся подачи электроэнергии, для последующего гарантийного обслуживания насоса.

Наиболее простым способом защиты насоса (если нет встроенной защиты электродвигателя) является автоматический выключатель с биметаллической защитой от перегрузки или магнитный выключатель с тепловым реле выключения при перегрузке.

Если, несмотря ни на что, работа системы водоснабжения должна быть защищена от всевозможных помех, необходимо использовать пускатель электродвигателя со следующими уровнями защиты:

1. Главный выключатель (изолирует пускатель при обслуживании)
2. Автоматический выключатель (эффективно защищает электродвигатель в случае короткого замыкания в сети)
3. Контактор с тепловым реле. (Тепловое реле должно быть настроено на ток полной нагрузки электродвигателя).
4. Защита от пропадания фазы (эффективно защищает при падении напряжения на одной из фаз ниже чем 0,85 нормального напряжения на время более 3 секунд, а также при пропадании фазы).
5. Реле уровня воды (защищает насос от работы всухую).

Защитное оборудование

При подключении электродвигателя насоса к сети необходимо предусмотреть заземление.

Для более удобного обслуживания системы очень полезно иметь вольтметр и амперметр, встроенные в панель блока управления.

Упомянутые ранее защитные функции, а также контроль за состоянием работы электродвигателя могут быть обеспечены установкой отдельного контрольного устройства CU 3.

Устройство CU 3 используется в тех случаях, когда требуется оптимальная защита при следующих событиях:

0: низкое сопротивление изоляции 1: высокая температура двигателя 2: перекос по току 3: перегрузка

4: недогрузка (работа всухую) 5: низкое напряжение 6: перенапряжение 7: пропадание фазы

Из этого списка только для пунктов 0 и 1 необходимы дополнительные пояснения.

Рис.111 Громоотвод

Рис.112 Устройство контроля CU 3

Сопротивление изоляции

Контроль сопротивления изоляции, т.е. уровня ее старения, дает возможность предсказать сбой в работе электродвигателя или запланировать его замену. Из устройств контроля, имеющихся на рынке, только Grundfos CU 3 имеет такую функцию.

Температура электродвигателя

Может быть измерена, если устройство CU 3 соединено с погружным электродвигателем, например, типа MS 600.

Контроль температуры электродвигателя с помощью датчика температуры, встроенного в электродвигатель, гарантирует постоянный контроль за его состоянием, любые изменения температуры отображаются на контрольной панели до того, как устройство CU 3 отключит электропитание. Охлаждение двигателя может ухудшиться, если, например, часть скважины забьется илом, в результате чего поток воды, омывающий электродвигатель, будет недостаточным.

Различные способы пуска электродвигателя

Существуют три способа пуска электродвигателя насоса:

1. Прямой пуск электродвигателя от сети (DOL)

2. Пуск электродвигателя переключением со звезды на треугольник (У/А)

3. Пуск электродвигателя через автотрансформатор

Прямой пуск электродвигателя от сети

Пускатель DOL является наиболее простым, дешевым и надежным.

Погружные электродвигатели Grundfos имеют низкий инерционный момент, так как рабочие колеса изготавливаются из нержавеющей стали и, следовательно, пуск происходит очень легко. Пусковой ток в 4-6 раз выше, чем полный ток нагрузки. Время пуска соответствует максимум 5 циклам, что примерно равно 1/10 секунды. Поэтому во время пуска насоса Grundfos Вы не ощутите ни малейшего изменения в сети.

Пуск электродвигателя переключением со звезды на треугольник

Пускатель электродвигателя переключением со звезды на треугольник использует примерно 150% мощности при пуске в положении звезды, но при переключении на треугольник потребляемая мощность увеличивается во столько же раз, как и при прямом пуске. Поэтому Grundfos не рекомендует использовать пуск методом звезда/треугольник.

Пуск электродвигателя через автотрансформатор

Способ пуска электродвигателя через автотрансформатор увеличивает пусковой ток в 2,5 раза в сравнении с работой насоса на полную нагрузку. Потребляемая мощность также увеличивается в 2,5 раза, но только примерно на 1 цикл. Такой способ пуска должен всегда использоваться при применении электродвигателей мощностью свыше 75 кВт.

Рис.113 Способы пуска электродвигателя насоса

Рис. 114 Защита установки

После подбора подходящего пускателя электродвигателя и способа защиты системы необходимо определить тип и размер кабеля.

Провода и кабели подходят для всех видов установок:

• в сухом месте
• во влажной среде или в погруженном положении
• во взрывоопасной среде
• под землей
• в тропиках (должны быть защищены от нашествия термитов)

Провода и кабели могут иметь как алюминиевую, так и медную сердцевину. Медь имеет самую высокую плотность электрического тока на единицу площади, следовательнно через провод с медной сердцевиной можно пропускать больший ток.

Для определения сечения проводов и кабелей, очень важно учитывать как плотность тока, так и потери напряжения в кабеле, ведущем к электродвигателю. Насос и электродвигатель будут работать в оптимальном режиме при том напряжении, на которое рассчитан электродвигатель. Следовательно, функциональные возможности будут снижены при потерях напряжения в сети.

Рис.115 Таблица быстрого подбора от поставщика кабеля

Гидравлический удар в трубопроводах

Если горизонтальный напорный трубопровод из скважины протяженный и малого диаметра, это приводит к увеличению скорости воды, и при остановке насоса может возникнуть гидравлический удар.

При остановке насоса вода, текущая по его вертикальной трубе, быстро остановится вследствие гравитации.

Поток воды, находящийся в горизонтальном трубопроводе, будет останавливаться постепенно из-за потерь на трение. Это создаст вакуум в вертикальной трубе, что приведет к разделению водяного столба, и вода будет переходить в состояние пара. Когда поток воды в горизонтальном трубопроводе потеряет скорость, вследствие создания вакуума в вертикальной трубе вода начнет всасываться обратно в скважину.

Когда обратный поток воды встретится с уже находящейся в вертикальном трубопроводе водой, произойдет гидравлический удар. Гидравлический удар производит сильный шум и иногда может нанести повреждения установке.

Решение проблемы

Эта проблема может быть решена установкой 50-литрового мембранного бака, в котором вертикальный трубопровод будет соединен с горизонтальным. При остановке насоса вода из бака начнет сливаться, и таким образом будет предотвращено возникновение вакуума. Бак будет наполняться снова, когда вода из горизонтальной трубы потечет в обратном направлении.

Рис.118 Гидравлический удар

Коррозия труб

В некоторых скважинах вода имеет такое плохое качество, что вертикальный трубопровод, находящийся в скважине, может быть подвержен коррозии, независимо от того, имеется ли какое-либо покрытие или он оцинкованный. Вероятнее всего, что основной причиной такой коррозийной агрессии является высокое содержание угольной кислоты в воде.

Решение проблемы коррозии труб

В настоящее время имеется несколько решений настоящей проблемы. Одним из них является использование вертикальной скважинной трубы из нержавеющей стали, которая имеет такую же коррозийную стойкость, как и сам насос. Но лучше всего использовать трубы, сделанные из непроводящих материалов. Для относительно небольших насосов, с диаметром напорной трубы до 50 мм (2''), будет экономичнее и практичнее, с целью предотвращения коррозии, использовать PEL и PEM трубы. Такие типы труб применяются при длине трубопровода до 100 метров. Эти трубы соединяются с насосом и устьем скважины с помощью эластичных прокладок в стыках трубопроводов. Используйте типы с внутренними поддерживающими втулками. Более того, обезопасьте насос с помощью проводов из нейлона или нержавеющей стали. Для больших насосов, с диаметром напорной трубы от 50 мм (2'') до 150 мм (6''), должны применяться шланги из PEM полимера или специальные, типа «Well Master®». На рынке широко представлена соединительная арматура для этих типов шлангов. При использовании пластиковых труб кабель, уходящий в скважину, должен быть на 4% длиннее вертикальной трубы насоса, так как она имеет свойство вытягиваться под нагрузкой.

Рис.119 Различные методы предотвращения или уменьшения коррозии труб

Техническое обслуживание систем водоснабжения

В зависимости от характеристик отдельных систем водоснабжения, оптимальные периоды технического обслуживания скважин могут значительно отличаться.

В системах водоснабжения для небольших домов, со средним потреблением воды 1 м³/день, среднесуточное рабочее время типичного насоса со встроенным электродвигателем мощностью 0,75 кВт будет составлять максимум 1 час, соответственно потребляемая мощность за год будет — 300 кВтч.

При таком потреблении, с точки зрения экономичности, нет смысла в проведении тщательного технического обслуживания, даже если потребляемая мощность удвоится, так как стоимость такого обслуживания намного превысит экономию.

• повреждение электрических компонентов при ударе молнии
• наличие значительных отложений в системе, блокирующих прохождение воды
• протечка воды сквозь коррозийные дыры
• уменьшение уровня воды в скважине, ограничивающее рабочие параметры насоса

Уменьшение уровня воды с течением времени может быть следствием нескольких факторов. Одной из причин может быть использование большого количества воды из скважины в засушливое время года. Другой причиной может стать образование минеральных отложений и зарастание коркой скважин-ного или гравийного фильтров.

Рис.122 Полное техническое обслуживание скважин

Восстановление скважин

Восстановление скважины: падение уровня воды в скважине, обусловленное образованием отложений и зарастанием коркой скважинного и гравийного фильтров, может быть устранено путем окисления. С помощью шланга, такой же длины, как и длина скважины, в фильтр заливается соляная кислота (HCl). Количество соляной кислоты должно быть равно или больше объема фильтра. Этот раствор кислоты должен быть оставлен в скважине примерно на четыре часа.

Затем на дно скважины опускается насос и работает в течение часа при максимальных параметрах. Этот процесс повторяется до тех пор, пока характеристики скважины нормализуются. Если после двух или трех повторов скважина не придет в нормальное состояние, необходимо применить гексаметафосфат.

10 кг гексаметафосфата растворяют примерно в 500 литрах воды при температуре 60°С. С помощью шланга раствор заливается в фильтр. Далее в скважину заливается 500 литров воды. Этот раствор оставляют там примерно на 2 часа.

Затем в течение часа скважина очищается выкачиванием жидкости при максимальных параметрах насоса. После этого производительность скважины станет такой, как изначально, или даже выше. Если скважинная труба или фильтр сделаны из стали, то лучше использовать гексаметафосфат.

Рис.123 Восстановление скважины

Состояние системы водоснабжения

В больших системах водоснабжения, в которых суточное рабочее время перекачивания воды находится в пределах от 4 до 18 часов, должны быть произведены следующие измерения её состояния:

• количество перекачиваемой воды
• полный напор
• потребляемая мощность насосов

на базе этих измерений можно установить рабочее состояние станции, называемое потребляемой мощностью в час и измеряемое в ваттах на кубический метр перекачиваемой воды на метр напора от уровня подземных вод до верхней точки водоразбора, включая потери на трение в трубопроводе и преодолеваемое давление.

Фактор времени потребляемой мощности Wh рассчитывается следующим образом:

Wh =_Потребление (кВтч) х 10ОО_

Перекаченная вода (м³) х Полный напор (м)

Wh = 93,6x1000 =5 мз/м

240 х 75

Для хорошо работающей системы данный фактор Wh обычно находится в пределах от 5 до 6 кВт-ч/м³/м. Если фильтр скважины забит, то Wh фактор увеличится. То же самое произойдет и в случае забивки труб ржавчиной или илом. Таким образом, Wh фактор показывает состояние системы водоснабжения.

Очистка систем водоснабжения

Планирование даты, когда наиболее выгодно производить очистку и техническое обслуживание больших систем, может быть произведено с помощью расчета Wh фактора, т.е. времени потребляемой мощности в ваттах на 1 м³ расхода и на 1м напора.

Как только новая система отрегулирована и вступает в действие, должны быть определены необходимые рабочие параметры для подсчета Wh фактора на первый месяц работы.

Рис.125 Влияние полного технического обслуживания на эксплуатационные расходы

Рис.126 Планирование полного технического обслуживания

Дополнительное потребление составляет: AWh = 5,08 - 5,06 = 0,02 кВт-ч/м³/м после одного года работы.

Это дополнительное потребление может возникнуть вследствие:

• Отложения охры, ила и т. д. в вертикальной трубе и в других трубах с водой, что увеличивает потери на трение в трубопроводе и, следовательно, снижает рабочие характеристики насоса.
• Того, что вертикальная труба и другие трубы, поврежденные коррозией, приводят к потере воды, и, следовательно, увеличивают время работы насоса.
• Повышенной сопротивляемости фильтра при установке напорного фильтра.

При перекачивании сырой (холодной) воды дополнительное потребление будет развиваться соответственно параболической кривой Ay = C х x². Ау — это кВт-ч/м³/м,

С — это постоянный фактор, х — это время работы, выраженное в годах. Эта кривая не является абсолютной, так как меняющиеся условия, касающиеся химического состава подземной воды и географического положения скважины, со временем меняют характер отложений. Поэтому Вы должны использовать накопленные рабочие параметры для расчета факторов Wh и С.

Расчет постоянной (С)

Постоянная С рассчитывается следующим образом:

Ду = Wh (после х лет работы) - Wh (новая установка)

В примере выше:

Ду = 5,08 - 5,06 = 0,02

С = М- = Щ = 0,02 УС 1

где х — количество лет (в данном примере 1 год)

Диаграмма на следующей странице используется для нахождения характеристики приблизительного дополнительного потребления. Эта диаграмма показывает, что самой приблизительной кривой дополнительного потребления является кривая для постоянной С, равной 0,02.

Q = 168 480 м³/год

Н = 77 м

Цена 1 кВт-ч = 0,15 US$ С = 0,02

Начинаем с годового объема перекачиваемой воды = 168 480 м³/год, находим точку на горизонтальной оси.

Из этой точки выводим вертикальную прямую до точки фактического напора 77 метров. Поворачиваем влево и следуем по горизонтали, пока не достигнем цены за 1 кВтч электроэнергии. Опуститесь вниз по вертикали до кривой, соответствующей постоянной С = 0,02 (она может быть найдена немного выше кривой для С = 0,025). Из этой точки поверните направо и двигайтесь горизонтально до пересечения с линией, которая соответствует ожидаемой цене обновления.

Как видно из диаграммы, наиболее экономически целесообразная дата полного технического обслуживания скважины зависит от стоимости работ по восстановлению ее первоначальной эффективности.

Рис.127 Расчет постоянной

Рис.128 Диаграмма показывает количество лет работы, пока кумулятивная стоимость увеличенного потребления энергии не сравняется со стоимостью реконструкции. Замечание: в диаграмме не учитывается инфляция и проценты на капитал.

Рис.129 Очистка и промывка установки

Теперь можно установить причину повышенного дополнительного потребления и одновременно определить, сколько будет стоить восстановление скважины. До даты проведения полного технического обслуживания продолжайте подсчет фактора Wh и постоянной С, так как они могут радикально измениться, если процесс образования отложений в трубах изменится или вертикальные трубы будут повреждены коррозией.

Методы очистки воды

• обеспечивающие ее эпидемиологическую безопасность;
• улучшающие органолептические свойства воды, т.е. запах, привкус, мутность, и др.;
• методы кондиционирования подземных вод;
• улучшающие ее газовый состав после удаления сероводорода, кислорода, метана, свободной углекислоты и других веществ;
• направленные на извлечение трудноокисляемой органики, вредных продуктов, образующихся попутно при обработке воды с помощью проведения процессов обратного осмоса, биосорбции, нанофильтрации и других;

Таблица методов  очистки воды в зависимости от вида загрязнения

По характеру протекания процессов методы очистки воды делятся на химические, физико-химические и биологические. При химических процессах осуществляется введение химического реагента в обрабатываемую воду и осаждение примесей. При физико-химических процессах удаляются взвешенные и коллоидные вещества (коагуляция и флокуляция, осаждение и осветление, флотация, фильтрование), растворенные вещества (мембранная сепарация, адсорбция, ионный обмен). Биологические процессы протекают при аэробной и анаэробной обработке воды и характеризуются бактериальным окислением – восстановлением.

Различают также методы очистки воды по отдельным процессам извлечения или снижения концентрации примесей. Например, методы умягчения воды подразделяются на термический, реагентный, ионообменный, диализный и комбинированный методы обессоливания воды – на ионообменный, мембранный (обратный осмос и электродиализ) и дистилляцию. В основу методов дегазации положен принцип воздействия на обрабатываемую воду (физический, химический, биохимический и сорбционно-обменный). Стабилизационная обработка воды зависит от знака и значения индекса стабильности и может осуществляться реагентным, фильтрационным методами и аэрацией.