Внедрение установок внутрипластового обезжелезивания подземных вод на скважинах водозабора, страница 5

В схеме технологической обвязки предусмотрено применение водовоздушного эжектора кольцевого типа с пропускной способностью до 45 м³/час (эк-35). Применение того или иного типа эжектора определяется после предварительного обследования источника водоснабжения и зависит от характеристик скважин и диаметра технологической обвязки. Для нормальной работы эжектора необходимо наличие давления на его входе не менее 2,5 Па. При малом входном давлении может произойти передавливание из скважины.

Насыщение воды кислородом при давлении 1 атм. составляет 10 – 15 мг/л. Избыток воздуха и СО₂ удаляется через вентиль, установленный на крышке термооголовка (Рис. ▀).

Закачкой в пласт аэрируемой воды обеспечивается "зарядка" водовмещающих пород (песков и др.) кислородом за счет адсорбции 0₂ на их поверхности. Смешением питательной воды с подземными водами удается добиться смещения химического равновесия (гидролиза и окисления железа), в результате чего на поверхности водовмещающих пород образуется каталитическая пленке.

Каталитическая пленка образуется не сразу и однократной закачки в водоносный пласт аэрированной воды, как правило, оказывается недостаточно, поэтому производится подготовка водоносного пласта, включающая многократное повторение циклов "закачка – откачка".

В период "откачки" закрытием задвижки прекращается подача питательной воды, а на трубопроводе обезжелезенной воды задвижка открывается. Одновременно включается погружной насос в работу и от6ирается из скважины обезжелезенная вода подается в сборный водовод. Откачка продолжается до момента времени, пока содержание железа в от6ираемой воде повысится и достигнет нормы 0,3 мг/л. Затем повторяется цикл "закачка".

Для отработки регламента эксплуатации установок обезжелезивания проводится комплекс пробно-эксплуатационных испытаний на отдельных скважинах и на всей системе обезжелезивания в целом. На основе полученных данных и по методике, приведенной в следующей главе, составляется график работы установок в эксплуатационном режиме.

2.4 Методика расчета режима работы установок обезжелезивания в пласте

При внедрении технологии обезжелезивания подземных вод в пласте важно правильно выбрать регламент эксплуатации водозаборов. Для этого проводятся специальные опыты по определению параметров процесса: устанавливаются норма адсорбции кислорода на породах и коэффициент, отражающий скорость реакции окисления железа адсорбированным кислородом. На основе этих данных рассчитывается режим работы установок обезжелезивания, т.е. назначаются такие расход Q_з и время t_з закачки аэрированной воды в пласт, при которых обеспечивается заданная подача воды потребителю с требуемой степенью очистки.

В подземных водах при отсутствии растворенного кислорода и других окислителей железо может присутствовать только двухвалентное – в виде ионов или в составе солей. Преобладающей формой является бикарбонат двухвалентного железа Fe(HCO₃)₂, который весьма устойчив в растворе при наличии в воде определенных количеств углекислоты. При повышении рН (до слабощелочной реакции, характерной для подземных вод) происходит гидролиз железа с образованием гидрата закиси Fе(ОН)₂. При введении в воду кислорода, растворимая гидрозакись превращается в нерастворимую гидроокись железа Fe(ОН)₃, выпадающую в осадок. Путем фильтрования вода очищается от осадка.

Согласно теоретическим представлениям, в процессе обезжелезивания подземных вод в пласте изменение концентрации двухвалентного железа при откачке воды из скважины описывается выражением:

                                            (▀)

где

;

– исходное содержание железа в подземной воде;

 – текущее содержание железа при откачке;

 – соответственно расход и время откачки;

 – соответственно расход и время откачки;

β = 0,143 – стехиометрический коэффициент;

  – константа скорости окисления железа  кислородом, адсорбированным на породах пласта;

ζ – комплексная величина, характеризующая удельную норму адсорбции кислорода породами пласта. Величина β = 0,143 соответствует допущению, что на 1 мг железа при его окислении расходуется 0,43 мг О₂.