Оптимизация работы водозаборов подземных вод с помощью двухколонных скважин

Среднее количество скважин на типичном водозаборе 30–40 шт.; мощность погружного насоса обычно 32–40 кВт; из чего следует; что только на одном скважинном водозаборе потребляемая мощность электронасосного оборудования в часы наибольшего водопотребления  может достигать 900–1600 кВт.  В структуре эксплуатационных затрат скважинных водозаборов доля затрат на электроэнергию достигает 85 %. С учетом требований по снижению издержек и тарифов на воду предприятий жилищно-коммунального хозяйства и водоканалов энергосбережение является актуальной задачей. В статье рассмотрена оптимизация работы водозаборов подземных вод с неравномерной водоподачей за счет применения двухколонных водозаборных скважин вместо типовых одноколонных. Показано; что использование мощных насосов в одноколонных скважинах таких водозаборов приводит к резким снижениям динамического уровня воды в стволе скважины. Это; с одной стороны; провоцирует образование кольматирующих отложений в фильтрах за счет их аэрации; снижает удельный дебит скважины и сокращает интервалы между регенерациями; а с другой – увеличивает геометрический напор погружных насосов и энергозатраты на подъем воды.  Рассмотрены теоретические основы определения подачи насосов; установленных в одно- и двухколонных водозаборных скважинах; подающих воду на напорный фильтр станции водоподготовки.  Приведен пример сравнительного анализа работы одной рабочей скважины с одним мощным насосом в составе водозабора из двух одноколонных скважин (рабочей и резервной) для покрытия всего графика водоподачи и двух двухколонных рабочих скважин; содержащих по одному менее мощному насосу в каждой колонне. Исследована энергоэффективность указанных насосных систем. В результате расчетов установлено; что при комбинировании работы насосов двухколонных скважин в периоды пиковой; основной и частичной нагрузок годовая экономия электроэнергии составит 33 %.

1. Веременюк, В. B. Математические модели скважинных водозаборов с разветвленной и кольцевой схемами соединения сборных водоводов / В. B. Веременюк, В. В. Ивашечкин, В. И. Крицкая // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2020. Т. 63, № 6. С. 563–580. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-6-563-580.

2. Методика анализа фактического технического состояния скважинного насосного оборудования / В. В. Ивашечкин [и др.] // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2021. Т. 64, № 3. С. 275–286. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-3-275-286.

3. Тугай, А. М. Водоснабжение из подземных источников / А. М. Тугай, И. Т. Прокопчук. Киев: Урожай, 1990. 264 с.

4. Плотников, Н. А. Проектирование и эксплуатация водозаборов подземных вод / Н. А. Плотников, В. С. Алексеев. М.: Стройиздат, 1990. 256 с.

5. Тугай, А. М. Продуктивность водозаборных скважин в условиях кольматажа: монография / А. М. Тугай, О. Я. Олейник, Я. А. Тугай; ХНАНХ. Харьков, 2004. 240 с.

6. Алексеев, В. С. Восстановление дебита водозаборных скважин / В. С. Алексеев, В. Т. Гребенников. М.: Агропромиздат, 1987. 239 с.

7. Милихикер, А. Г. Осадкообразование в скважинах водопонижения / А. Г. Милихикер. М.: Энергия, 1971. 104 с.

8. Скважинные насосы. Техническое пособие [Электронный ресурс] / Grundfos. Режим доступа: https://www.pump-selection.ru/files/FilesGrundfos/books/6SP_1205.pdf. Дата доступа: 04.07.2022.

9. Основы расчета и проектирования двухколонных двухфильтровых водозаборных скважин / В. В. Ивашечкин [и др.] // Наука и техника. 2021. Т. 20, № 5. С. 410–419. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2021-20-5-410-419.

10. Водозаборная скважина: пат. Респ. Беларусь 23608 / В. В. Ивашечкин, Ю. А. Медведева. Опубл. 30.12.2021.

11. Шевелев, Ф. А. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб / Ф. А. Шевелев, А. Ф. Шевелев. 11-е изд., доп. М.: Бастет, 2016. 428 с.

12. Трубы стальные водогазопроводные. Технические условия: ГОСТ 3262–75. Введ. 01.01.1977. М.: ИПК Изд-во стандартов, 1997. 12 с.

13. Энергетическая эффективность. Оценка энергоэффективности насосных систем: ГОСТ 33969–2016. Введ. 01.03.2019. Москва: Стандартинформ, 2017. 45 c.