Особенности эксплуатации установок внутрипластового обезжелезивания воды

Особенности эксплуатации установок внутрипластового обезжелезивания воды

Особенности эксплуатации установок внутрипластового обезжелезивания воды

С. И. Круглик, инж. (Госстрой России); Е. В. Середкина, В. Г. Тесля, кандидаты техн. наук (ГНЦ РФ НИИ ВОДГЕО); В. В. Фуркайло, начальник цеха ВиК (ИБВВ РАН)

Эксплуатация установок внутрипластовой очистки подземных вод от железа заключается в последовательном переключении водозаборных скважин в режимы закачки и откачки в соответствии с технологическим регламентом, рассчитываемым в зависимости от параметров процесса обезжелезивания в конкретных гидрогеологических и гидрохимических условиях, требуемой производительности водозабора и характеристик водозаборных скважин. Задачей технологических расчетов установок подземного обезжелезивания воды является определение расхода Qзак и продолжительности tзак закачки, а также производительности скважин в режиме откачки Qот, при которых обеспечивается требуемая подача очищенной воды потребителю.

Время защитного действия зоны «зарядки» пласта кислородом, в которой происходит окисление и осаждение железа, определяется из выражения [1-3]:

, (1)

где (2)

- комплексный параметр, характеризующий удельную норму адсорбции кислорода породами пласта; b - стехиометрический коэффициент реакции окисления железа кислородом; sFe - константа скорости окисления железа адсорбированным кислородом; - исходное и допустимое содержание железа в воде.

Из формул (1) – (2) видно, что время защитного действия зоны «зарядки», т. е. время откачки воды с допустимым содержанием железа зависит от размеров этой зоны (объема закачки), расхода откачки, а также от параметров процесса сорбции кислорода и окисления железа. С ростом объема закачки и количества адсорбированного кислорода tот увеличивается, а с увеличением расхода откачки уменьшается. При прочих равных условиях время защитного действия зоны «зарядки» уменьшается с ростом содержания железа в воде.

Диапазон искомых величин, определяемых технологическими расчетами (Qзак, tзак, Qот, tот), является ограниченным. С одной стороны, эти ограничения заложены непосредственно в зависимости (1), с другой стороны, что более существенно, они вытекают из характеристик водозаборных скважин. К последним следует отнести максимально возможные расходы откачки и закачки, определяемые особенностями конструкции скважин, качеством их сооружения, а также гидрогеологическими условиями водозабора.

Иногда требования технологических расчетов являются трудновыполнимыми в силу специфики гидрогеологических условий и реальных возможностей водозаборных скважин. В большей степени это характерно для неглубоких скважин с близким расположением фильтров и статических уровней от поверхности земли. В таких случаях задача выбора оптимального режима эксплуатации водозабора с системой подземного обезжелезивания воды решается экспериментальным путем в период пусконаладочных работ.

Именно с такой ситуацией пришлось столкнуться при пуске в эксплуатацию системы подземного обезжелезивания воды на водозаборе пос. Борок Института биологии внутренних вод (ИБВВ) РАН. Пос. Борок расположен в Некоузском районе Ярославской обл. на берегу Рыбинского водохранилища. Водоснабжение поселка осуществляется за счет эксплуатации подземных вод днепровско-московских водно-ледниковых отложений четвертичного возраста. Водозаборный участок расположен в 2-2,5 км юго-восточнее поселка, в 4-4,5 км от уреза воды Рыбинского водохранилища. Мощность водоносного горизонта в районе водозабора составляет 14-17 м, горизонт безнапорный. Глубина залегания уровня воды от поверхности земли изменяется от 3,5 до 9,5 м. Водовмещающие породы представлены мелкозернистыми песками с коэффициентом фильтрации 12-15 м/сут, покровные отложения мощностью от 3 до 10 м сложены мелкозернистыми песками с прослойками глин, суглинками и супесями с включением валунов и гравия.

По химическому составу подземные воды относятся к гидрокарбонатно-кальциево-натриевому и магниевому типу с общей минерализацией 0,2-0,4 г/л. По всем показателям вода соответствует требованиям СанПиН, за исключением повышенного содержания железа, концентрация которого изменяется по скважинам от 6 до 9,8 мг/л, чаще 6,5–8 мг/л.