RU2117113C1 - Fresh water production process - Google Patents

Abstract

FIELD: fresh water production. SUBSTANCE: invention is designed to produce fresh water for temporary consumers (drill teams, geological prospecting groups, etc. ) in Extreme North and may be used to produce fresh water from underground ice, deposits of which are widespread in the North areas. Method consists in boring hole in the bulk of underground ice and thawing it with warm running water. To that aim, flood water is utilized, which has been preliminarily accumulated in tank located higher than bored well. To provide maximum contact of running water with walls of well, the latter is tightly covered and divided by a vertical partition, not touching the bottom, into two halves, one of them being connected over supply hose to tank and the other, over discharge hoses, to tank and consumer. Running water is returned into tank using the wind power received by wind turbine disposed in tank. Wind turbine consists of horizontal wind-actuated rod with blades transferring water from the well into tank. EFFECT: no need in supplementary power.

Description

Предлагаемый способ относится к водоснабжению временных потребителей (буровых бригад, геологических партий и т.п.) на Крайнем Севере и касается получения пресной воды из подземного льда. The proposed method relates to the water supply of temporary consumers (drilling crews, geological parties, etc.) in the Far North and concerns the production of fresh water from underground ice.

Известны способы получения пресной воды из подземного льда, которые включают бурение скважины в ледяном массиве и его оттаивание с помощью паро- или электронагревателей, а также проточной теплой водой [1]. Known methods for producing fresh water from underground ice, which include drilling a well in an ice massif and thawing it using steam or electric heaters, as well as running warm water [1].

За прототип принят известный способ получения пресной воды из подземного льда, включающий бурение скважины в ледяном массиве и его оттаивание нагретой водой, пропускаемой через опущенные в скважину впускную и снабженную погружным насосом выпускную трубы [2]. The prototype adopted a known method of producing fresh water from underground ice, including drilling a well in an ice mass and thawing it with heated water, passed through an inlet pipe and an outlet pipe equipped with a submersible pump [2].

Недостатки прототипа заключаются в том, что реализация известного способа требует существенных затрат энергии на нагрев и извлечение воды из скважины. Кроме того, заключенная в трубы (шланги) проточная вода недостаточно эффективно участвует в теплообмене со стенками скважины. The disadvantages of the prototype are that the implementation of the known method requires significant energy costs for heating and extracting water from the well. In addition, running water enclosed in pipes (hoses) is not sufficiently involved in heat transfer with the walls of the well.

В предлагаемом решении устранены указанные недостатки. Это достигается тем, что в способе получения пресной воды, включающем бурение скважины в ледяном массиве и его оттаивание теплой проточной водой, для оттаивания используют паводковую воду, которую собирают в резервуар, расположенный выше скважины, причем скважину наглухо закрывают крышкой и разделяют вертикальной, не доходящей до дна перегородкой на две половины, одну из которых подводящим шлангом соединяют с резервуаром, а вторую выводящими шлангами соединяют с резервуаром и потребителем. The proposed solution eliminated these shortcomings. This is achieved by the fact that in the method of producing fresh water, including drilling a well in an ice massif and thawing it with warm running water, flood water is used for thawing, which is collected in a tank located above the well, and the well is tightly closed with a lid and separated by a vertical, not reaching to the bottom by a partition into two halves, one of which is connected with the supply hose to the tank, and the second with the output hoses connected to the tank and the consumer.

Кроме того, возврат проточной воды из скважины в резервуар осуществляют за счет энергии ветра. In addition, the return of running water from the well to the tank is carried out due to wind energy.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежом, на котором схематически показаны пробуренная в ледяном массиве скважина 1 с вертикальной перегородкой 2 и крышкой 3 с отверстиями 4, резервуар 5 с водозаборным и возвратным отверстиями соответственно 6 и 7, подводящий 8 и отводящие 9 и 10 труб (шланги), ветряк 11, включающий горизонтальную вращающуюся ось с втягивающими лопастями 12, расположенными около возвратного отверстия 7. The proposed method is illustrated by a drawing, which schematically shows a well 1 drilled in an ice massif with a vertical baffle 2 and a cover 3 with holes 4, a tank 5 with water intake and return holes 6 and 7, respectively, supply 8 and pipes 9 and 10 (hoses), a windmill 11 including a horizontal rotating axis with retracting blades 12 located near the return hole 7.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

В начале лета создают резервуар паводковых вод 5, например, путем запруживания водотоков. В запруде (стенке резервуара) предусматривают отверстия для забора 6 и возврата 7 воды. В резервуаре устанавливают ветряк 11 так, чтобы втягивающие лопасти 12 находились рядом с возвратным отверстием 7. Бурят скважину 1 в массиве подземного льда. В скважину опускают перегородку 2, выполненную (для удобства перевозки и размещения в скважине) из гибкого материала, например брезента, утяжеленного на конце листовым металлом. Скважину наглухо закрывают крышкой 3 с отверстиями 4 так, чтобы впускное отверстие находилось по одну сторону от перегородки 2, а два выпускных - по другую. Впускное отверстие на крышке подводящим шлангом 8 связывают с водозаборным отверстием 6 в стенке резервуара (в запруде). Одно из выпускных отверстий в крышке скважины выводящим шлангом 9 соединяют с потребителем, другое выводящим шлангом 10 с возвратным отверстием 7 в стенке резервуара. Нагретая (воздухом и солнцем) вода из резервуара 5 под напором поступает через отверстие 6 по трубе (шлангу) 8 через впускное отверстие на крышке 3 в скважину 1. В результате теплообмена поступающей в скважину воды с ледяными стенками скважины лед оттаивает. Талая вода через выпускное отверстие по выводящему шлангу 8 идет к потребителю. Когда резервуар перестает пополняться ручьями (прекращается ток талых вод, на Севере это происходит в середине-конце лета), часть воды возвращают назад из скважины по выводящему шлангу 10 в резервуар 5. Для этого используют энергию ветра с помощью ветряка 11. Энергия ветра воспринимается лопастями закрепленными на верхнем конце вертикальной оси ветряка. Вращательный момент от вертикальной оси передается на горизонтальную ось с закрепленными на ней втягивающими лопастями 12. Таким образом, происходит круговорот проточной воды в системе "резервуар-скважина" в течение всего периода оттаивания ледяного массива. К наступлению холодов резервуар паводковых вод иссякает, однако в массиве оттаивающего льда формируется полость, которую можно использовать как зимний резервуар воды, постоянно пополняемый за счет дальнейшего оттаивания льда одним из известных способов (например, с помощью опущенных в скважину электронагревателей). В дальнейшем эту полость можно использовать для захоронения различных отходов, например бурового шлама. In early summer, create a reservoir of flood waters 5, for example, by damming waterways. In the dam (wall of the tank) provide holes for the intake 6 and return 7 of water. A windmill 11 is installed in the tank so that the retractor blades 12 are next to the return hole 7. A well 1 is drilled in an array of underground ice. A baffle 2 is lowered into the well, made (for the convenience of transportation and placement in the well) of flexible material, for example, tarpaulin, weighted at the end with sheet metal. The well is closed tightly with a cover 3 with holes 4 so that the inlet is on one side of the partition 2, and two outlet - on the other. The inlet on the lid of the inlet hose 8 is connected to the water intake hole 6 in the tank wall (in the dam). One of the outlet openings in the well cover with the outlet hose 9 is connected to the consumer, the other with the outlet hose 10 with the return hole 7 in the tank wall. Heated (by air and sun) water from the reservoir 5 under pressure enters through the opening 6 through the pipe (hose) 8 through the inlet on the cover 3 into the well 1. As a result of heat exchange, the water entering the well with the ice walls of the well melts. Melt water through the outlet through the outlet hose 8 goes to the consumer. When the reservoir ceases to be replenished by streams (melt water flow ceases, in the North this occurs in the middle-end of summer), part of the water is returned back from the well through the outlet hose 10 to reservoir 5. For this, wind energy is used with the help of a wind turbine 11. Wind energy is perceived by the blades fixed on the upper end of the vertical axis of the windmill. The rotational moment from the vertical axis is transmitted to the horizontal axis with retracting blades fixed to it 12. Thus, the circulation of flowing water in the reservoir-well system occurs during the entire period of thawing of the ice massif. By the onset of cold weather, the flood water reservoir is depleted, however, a cavity is formed in the thawing ice mass, which can be used as a winter water reservoir, constantly replenished by further ice thawing using one of the known methods (for example, using electric heaters lowered into the well). In the future, this cavity can be used for the disposal of various wastes, such as drill cuttings.

Преимущество предлагаемого способа перед прототипом заключается в том, что в теплый период для оттаивания льда не используется энергия с товарной стоимостью (электрическая, тепловая и т. п. ), а проточная вода по всей скважине непосредственно взаимодействует с льдом, что увеличивает эффективность его оттаивания. Кроме того, плоский разделитель потоков менее материалоемок по сравнению с круглыми (трубчатыми), используемыми в прототипе. The advantage of the proposed method over the prototype is that in the warm period, ice with a market value (electric, thermal, etc.) is not used for ice thawing, and running water throughout the well directly interacts with ice, which increases the efficiency of its thawing. In addition, the flat stream separator is less material-intensive compared to the round (tubular) used in the prototype.

Claims (2)

1. Способ получения питьевой воды, включающий бурение скважины в ледяном массиве и оттаивание льда теплой водой, пропускаемой через скважину, отличающийся тем, что для оттаивания используют паводковую воду, которую собирают в резервуар, расположенный выше скважины, причем скважину наглухо закрывают крышкой и разделяют вертикальной, не доходящей до дна перегородкой на две половины, одну из которых подводящим шлангом соединяют с резервуаром, а вторую выводящими шлангами соединяют с резервуаром и потребителем. 1. A method of producing drinking water, including drilling a well in an ice massif and thawing ice with warm water passing through the well, characterized in that flood water is used for thawing, which is collected in a tank located above the well, and the well is tightly closed with a lid and separated by a vertical , the partition does not reach the bottom in two halves, one of which is connected with the supply hose to the tank, and the second with the output hoses connected to the tank and the consumer. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что возврат воды из скважины в резервуар осуществляется за счет ветра. 2. The method according to claim 1, characterized in that the return of water from the well to the tank is due to the wind.