RU2758603C1 - Способ водоснабжения производственных и жилищно-бытовых объектов сельских поселений, а также устройство для его осуществления - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к области водоснабжения. Способ состоит в заполнении герметичной водонапорной емкости водой из скважины с одновременной аэрацией для насыщения ее кислородом и удаления химических элементов, не имеющих пищевой и эксплуатационно-технологической ценности, подаче воды потребителю посредством создания давления воздуха в надводном пространстве водонапорной емкости, а также периодическом возврате аэрированной воды в скважину для насыщения кислородом водоносного пласта. Выдавливание воды в разводящую магистраль производится с использованием напорной составляющей от высоты водяного столба, варьированием которой в зависимости от температуры окружающей среды оптимизируется теплообмен с содержимым подземного резервуара, реализующего бойлерный эффект на основе аккумулирования и передачи тепловой энергии земли содержимому водонапорной емкости, заполняемой посредством комбинирования подачи воды и воздуха через водоподъемную колонну с дополнительным постоянным наддувом от компрессора, приводимого ветроустановкой в порционном соотношении, обеспечивающем стабильность напора в разводящей магистрали независимо от интенсивности водопотребления в каждый конкретный момент времени. Устройство содержит герметичную емкость с разводящей магистралью и водоотводящей трубой, сообщающей ее через фильтрующий элемент со скважиной, оборудованную датчиками уровня, запорными, а также воздушными клапанами и имеющую внутреннее пространство, разделенное на функциональные секции, включаемые в технологический процесс системой автоматического управления. Устройство снабжено подземным герметичным резервуаром, сообщающимся с герметичной водонапорной емкостью и имеющим с ней единое донное основание, где по центральной оси установлена водоподъемная колонна, к нижней части которой присоединены водоподводящая и воздухоподводящая трубы. Верхняя часть водоподъемной колонны не имеет сплошного торцевого контакта с крышевым герметизирующим щитом водонапорной емкости, оборудованным дополнительным компрессором, приводимым в действие ветроустановкой. На внутренней поверхности герметичной водонапорной емкости расположены температурные датчики и датчик давления воздуха в надводном пространстве. Обеспечивается стабилизация процесса водоснабжения, улучшение его воспроизводимости в период отрицательных температур окружающего воздуха, а также повышение показателей технологичности устройства для накопления и подготовки воды перед подачей ее к потребителю. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к водоснабжению, в частности к подготовке воды, а также оптимизации режима ее подачи в разводящую магистраль, и может быть использовано в регионах с жесткими почвенно-климатическими условиями при отрицательных температурах окружающего воздуха и повышенном содержании в подземных источниках химических элементов, не представляющих при водопотреблении пищевой или эксплуатационно-технологической ценности.

Известные способы и устройства для их осуществления представляют изобретения, реализующие процесс водоснабжения потребителей посредством воздействия сжатым воздухом на воду, как в резервуаре, что обеспечивает, в случае мембранного разделения рабочего объема, дополнительную термоизоляцию, так и в водоразборной скважине, где непосредственным контактом воздуха с водой производится ее аэрация и, как следствие, повышается рН, что способствует ускорению процесса гидролиза двухвалентного железа (А.С. №58814 Класс 59 с, 401; А.С. №37132 Класс 20g, 9).

Из известных изобретений наиболее близким к предлагаемому является «Установка для обезжелезивания подземных вод в пласте» (А.С. №985214 М. Кл.³ Е03В 3/06), которое выбрано в качестве прототипа.

Установка, в которой реализуется прототипный способ, имеет: скважину, оборудованную датчиком уровня воды, соединенным с воздушным клапаном и фильтром, снабженным герметичной перегородкой, являющейся основанием для монтажа эрлифта; герметичную емкость, сообщенную трубопроводами с эрлифтом и надфильтровым пространством, которая оснащена переливной стенкой и датчиками уровня жидкости, соединенными с запорными клапанами.

Реализация собственно способа подготовки воды (водоподготовки) и оптимизация режима ее подачи в разводящую магистраль заключается в циклическом перемешивании подземной воды с обезжелезенной водой, насыщенной кислородом, получаемой в результате ее отбора при одновременной аэрации и отдуве углекислого газа с последующим отделением воздуха, посредством которого обеспечивается последовательное порционное выдавливание воды, как в разводящую магистраль к потребителю, так и обратно в водоносный пласт, чем достигается зарядка пласта кислородом и, как следствие, ускоряется выпадение двухвалентного железа в коллоидный осадок, задержание которого производится методом фильтрации при закачке воды в скважину и ее последующем отборе для нового цикла работы прототипной установки. В свою очередь, цикличность технологического водообмена между подземной скважиной и расположенной над уровнем почвы герметичной емкостью препятствует снижению температуры жидкости в последней до точки замерзания и начала льдообразования, которое может привести к нарушению режима ее подачи в разводящую магистраль и к разрушению элементов конструкции прототипной установки.

Специфика процесса водоснабжения предполагает наличие периодов с нулевым водопотреблением. Как правило, это ночные часы остановленного производства и неактивного жилищно-бытового сектора. В зимнее время года при отрицательной температуре окружающего воздуха происходит перемерзание водонакопительных емкостей и гидравлических механизмов. Это вполне предотвратимо при двукратном водообмене или полном опустошении указанных емкостей на критический период, что в прототипной установке технологически не предусмотрено, и цикличность водообмена с водоносным пластом нарушается при нулевом водопотреблении, а какой-либо другой бойлерный эффект не реализуется в связи с принципом конструкционного исполнения технического решения. Более того, постоянное воздействие высокого давления негативно сказывается на целостности стенок обсадной водоподъемной колонны, что требует специализированного бесшовного стального трубопровода, а с учетом технологической необходимости непрерывного приведения в действие компрессора актуализируется вопрос технико-экономической целесообразности использования водоподъемных механизмов на основе эрлифтов. К тому же, вместе с воздухом помимо воды в накопительную емкость будет подниматься ил, песок и другие включения.

Задачей изобретения является стабилизация процесса водоснабжения, улучшение его воспроизводимости в период отрицательных температур окружающего воздуха, а также повышение показателей технологичности устройства для накопления и подготовки воды перед подачей ее к потребителю.

Это достигается тем, что воду из скважины по водоподъемной колонне насосом подают в водонапорную емкость, сообщающуюся с подземным резервуаром и имеющую с ним, как общее донное основание, так и единое герметично закрытое внутреннее пространство. Водонапорная емкость заполняется до установленного уровня, когда датчик системы автоматического управления дает сигнал на включение компрессора, нагнетающего воздух через заполненную жидкостью водоподъемную колонну в верхнюю часть водонапорной емкости с одновременной аэрацией жидкости для насыщения ее кислородом. После наполнения водонапорной емкости до технологически установленного уровня, когда создаваемое давление в совокупности с высотой водяного столба обеспечивает необходимый напор в процессе водопотребления производственными и жилищно-бытовыми объектами, система автоматического управления отключает насос и прекращает подачу воды в герметичную водонапорную емкость. Создаваемое давление в надводном пространстве в совокупности с высотой водяного столба обеспечивает необходимый напор в процессе водопотребления производственными и жилищно-бытовыми объектами. По мере снижения уровня воды в водонапорной емкости компрессор продолжает нагнетать воздух в надводное пространство, обеспечивая тем самым постоянство напора при водораспределении.

Когда вода опускается до нижнего установленного уровня, соответствующий датчик через систему автоматического управления включает насос и начинается очередной цикл забора воды из скважины для заполнения водонапорной емкости. Одновременно с включением насоса отключается компрессор, поскольку с увеличением высоты водяного столба будет происходить сжатие воздуха в надводном пространстве. Чтобы увеличение напора при водораспределении не оказывало разрушающего воздействия на трубопроводы, излишки воздуха стравливаются через воздушные предохранительные клапаны в атмосферу. Таким образом, по мере востребованности потребителями воды процесс водоснабжения в нормальных условиях реализуется в режиме цикловой стабильности, нарушение которого может произойти только в случае льдообразования во внутренней полости водонапорной емкости при отрицательных температурах окружающего воздуха и неактивном водопотреблении. Во избежание указанных предпосылок технологического сбоя, подача воды насосом ограничивается заполнением водонапорной емкости до уровня, определяемого температурными датчиками, на котором вода имеет температуру адекватную состоянию текучести. При снижении температуры воды, вследствие воздействия отрицательных температур на стенки водонапорной емкости, уровень ее снижается до функционально необходимого в процессе обычного водораспределения потребителям. При неактивном водопотреблении функционально необходимый уровень устанавливается посредством обратного сброса аэрированной воды через скважину в водоносный пласт, но с сохранением ее максимального объема, который в результате теплообмена с содержимым подземного резервуара и подаваемой водой из скважины удерживает температуру, препятствующую льдообразованию во внутреннем пространстве водонапорной емкости. Следовательно, изобретение обеспечивает возможность модельного развития процесса водоснабжения на предполагаемую перспективу в интервале значений объемов потребления воды производственными и жилищно-бытовыми объектами с точки зрения оптимизации управленческих решений, а также планирования эксплуатационно-технических мероприятий. При такой технологической реализации процесс водоснабжения можно категорировать как "стабильный" или "стабилизированный".

При изменении температуры окружающего воздуха, в водонапорной емкости производится изменение высоты водяного уровня от состояния, соответствующего полному заполнению, до аварийно минимального - в объеме подземного резервуара. В каждом из этих состояний, либо в любом другом промежуточном, подача воды потребителям будет осуществляться с напором в пределах, установленных договорными обязательствами и нормативно-техническими требованиями, в течение всего периода эксплуатации, включая периоды отрицательных температур. Это обеспечивается синхронизированной работой компрессора и системы воздушных предохранительных клапанов, создающих адекватное давление воздуха в надводном пространстве в каждый конкретный момент времени.

Поскольку стабильность процесса водоснабжения проявляется в течение всего эксплуатационного интервала без выхода в аварийный режим, связанного с отрицательными температурами окружающего воздуха, что делает возможным реализацию управленческих решений по запросам потребителей, постольку данный процесс в аспекте результативности является функционально воспроизводимым, то есть категорируется как "воспроизводимый процесс".

В случае, когда природно-климатические условия предполагают наличие длительных периодов с температурами окружающего воздуха ниже (-25°С), уровень воды в водонапорной емкости опускают до уровня подземного резервуара, теплоизолированного поверхностным грунтом. Водоснабжение потребителей производится за счет давления воздуха в надводном пространстве, создаваемого компрессором, выдавливающим подаваемую в резервуар воду в разводящую магистраль. Для снижения интенсивности работы компрессора и уменьшения потребляемой им энергии на крышевом герметизирующем щите в верхней части водонапорной емкости установлен дополнительный компрессор, привод которого осуществляется от ветроустановки. Посредством дополнительного компрессора производится постоянное нагнетание атмосферного воздуха во внутреннюю полость водонапорной емкости, что способствует ускоренному созданию функционально необходимого давления (355…400 кПа) в надводном пространстве в каждый конкретный момент времени, величина которого контролируется системой автоматического управления, определяющей момент включения и выключения основного компрессора. При увеличении давления в надводном пространстве более необходимого уровня (свыше 400 кПа), что может произойти при непрерывной работе ветроустановки, излишки воздуха стравливаются через воздушные предохранительные клапаны, чем обеспечивается воздухообмен с окружающей средой, необходимый для удаления из водонапорной емкости продуктов отдува из воды, то есть газов, вытесняемых при насыщении воды кислородом в процессе ее аэрации - свободной углекислоты, сероводорода, радона.

В настоящем изобретении дегазация воды реализуется как результат улучшения технологических показателей водонапорной емкости, где производится ее накопление и подготовка перед подачей к потребителю. Использование приема перепуска воздуха через водоподъемную колонну для создания функционального давления в надводном пространстве делает возможным окисление двухвалентного железа и двухвалентного соединения марганца в нерастворимые вещества, причем окисление железа способствует переходу марганца в трехвалентную или четырехвалентную форму. Полученные продукты окисления подвергаются задержанию посредством фильтрации с применением зернистого наполнителя, то есть происходит обезжелезивание и деманганация. При технологическом возврате воды в скважину производится заряд кислородом водоносного пласта и активируется цикловое начало его дегазации.

Технологичность предлагаемого технического решения определена и проявляется в достижении оптимальных затрат при его эксплуатации для заданных показателей качества подаваемой потребителю воды и условий реализации технологического процесса. Это обеспечивается объединением в системный функциональный комплекс энергосберегающих приемов использования энергии ветровых потоков, тепловой энергии земли и физических методов дегазации воды посредством аэрации наиболее предпочтительным и безопасным окислительным агентом - кислородом воздуха, при растворении которого в воде из нее вытесняются свободная углекислота, сероводород и радон.

Предлагаемый способ может быть реализован устройством (рис. Фиг 1) содержащим: водонапорную емкость 1, сообщающуюся с подземным резервуаром 2 и имеющую с ним, как единое донное основание, так и общее герметичное внутреннее пространство, по центральной оси которого установлена водоподъемная колонна 3 с присоединенными к ее нижней части и расположенными под уровнем дна подземного резервуара 2 водоподводящей трубы 4, по которой насосом 5 вода из скважины 6 нагнетается по водоподъемной колонне 3 в водонапорную емкость 1, а также воздухоподводящей трубы 7, по которой компрессором 8 атмосферный воздух нагнетается через водоподъемную колонну 3 в надводное пространство водонапорной емкости 1, причем верхняя часть водоподъемной колонны 3 не имеет сплошного торцевого контакта с крышевым герметизирующим щитом 9 водонапорной емкости 1, а крышевой герметизирующий щит 9, обеспечивающий герметичность внутреннего пространства водонапорной емкости 1, оборудован ветроустановкой 10, приводящей в работу дополнительный компрессор 11, и воздушными предохранительными клапанами 12, имеющими параметрическую настройку и функциональную активность, неуправляемые контроллером 13, в отличие от запорного клапана 14, установленного в водоотводящей трубе 15, оборудованной фильтром обезжелезивателем 16 с зернисто - кристаллической фильтрующей загрузкой, который контролируется системой автоматического управления адекватно сигналам, поступающим от датчиков уровня жидкости 17, температурных датчиков 18 и датчика давления воздуха в надводном пространстве 19, расположенных на внутренней поверхности герметичной водонапорной емкости 1 и предназначенных для обеспечения бесперебойной подачи воды в разводящую магистраль 20.

Предлагаемый способ водоснабжения реализуется в устройстве следующим образом. В момент начала работы воду из скважины 6 насосом 5 по водоподъемной колонне 3 подают в водонапорную емкость 1, заполняя ее и подземный резервуар 2 до технологически определенного уровня, когда контроллер 13, реагируя на сигнал датчика уровня жидкости 17 (максимальное наполнение), выключит насос 5 и включит компрессор 8, посредством которого, через заполненную водоподъемную колонну 3 воздух нагнетают в надводное пространство, чем обеспечивается не только заполнение водонапорной емкости 1 с одновременной аэрацией воды для насыщения ее кислородом, но и образования в надводном пространстве давления, которое в совокупности с высотой водяного столба будет обеспечивать необходимый напор (350…400 кПа) в процессе водопотребления производственными и жилищно-бытовыми объектами, после чего контроллер 13 отключает насос 5. При снижении высоты водяного столба в водонапорной емкости 1 до нижнего технологического уровня, фиксируемого датчиками 17, контроллер 13 производит обратное действие - включает насос 5 и выключает компрессор 8, что обеспечивает начало очередного цикла забора воды из скважины 6 для заполнения водонапорной емкости 1, в результате чего в надводном пространстве произойдет сжатие воздуха, излишки которого, с целью обеспечения безопасного функционального давления стравливают через воздушные предохранительные клапаны 12 в атмосферу, при этом одновременно удаляют продукты отдува из воды (свободная углекислота, сероводород, радон), вытесненные при насыщении воды кислородом в процессе подачи воздуха через заполненную водоподъемную колонну 3 в надводное пространство водонапорной емкости 1.

При снижении температуры окружающего воздуха за отметку (-25°С) и охлаждении водонапорной емкости 1, заполнение ее производится до уровня, на котором вода имеет температуру адекватную состоянию текучести, обеспечиваемую теплообменом с содержимым подземного резервуара 2 и водой из скважин 6. Изменение температуры воды контролируют температурными датчиками 18, по сигналу от которых контроллер 13 устанавливает уровень заполнения водонапорной емкости 1 с температурным режимом, препятствующим льдообразованию во внутреннем пространстве, разделенным на функциональные секции, включаемые в технологический процесс системой автоматического управления. Если уровень воды в момент идентификации контроллером находится выше уровня функционально безопасного- несоответствующего установившемуся температурному режиму окружающей среды, то его смещение на оптимальную высоту для конкретного момента времени производится либо в течение процесса водоснабжения потребителей с последующим ограничением при заполнении водонапорной емкости 1, либо, в случае неактивного водопотребления, осуществляют "аварийный сброс", то есть возврат воды в скважину 6 из водонапорной емкости 1, из подземного резервуара 2 по водоотводящей трубе 15, оборудованной фильтром обезжелезивателем 16, где продукты окисления задерживаются фильтрующей загрузкой. В водоносный пласт возвращают дегазированную (в количестве 10-40% от отбираемой) воду, заряжая его кислородом и, тем самым, активируя начало цикла дегазации и окислительные реакции уже с подгрунтового уровня. При "аварийном сбросе" контроллер 13 определяет период открытого состояния запорного клапана 14, установленного в водоотводящей трубе 15, однако возврат аэрированной воды можно и необходимо проводить периодически без экстримальной мотивации с целью планового удаления продуктов окисления, в результате обезжелезивания и деманганации воды.

Водоснабжение потребителей производят с помощью компрессора 8, создающего в надводном пространстве давление воздуха (350…400 кПа), обеспечивающее выдавливание воды в разводящую магистраль 20 с использованием напорной составляющей от высоты водяного столба, варьированием которой в зависимости от температуры окружающей среды оптимизируется теплообмен с содержимым подземного резервуара 2, реализующего бойлерный эффект на основе аккумулирования и передачи тепловой энергии земли содержимому водонапорной емкости 1, заполняемой посредством комбинирования подачи воды и воздуха через водоподъемную колонну 3 с дополнительным постоянным наддувом от компрессора 11, приводимого ветроустановкой 10, в порционном соотношении, обеспечивающем стабильность напора в разводящей магистрали 20 независимо от интенсивности водопотребления в каждый конкретный момент времени, и достаточное для выдавливания подаваемой из скважины 6 насосом 5 по водоподводящей трубе 4 и водоподъемной колонне 3 воды в разводящую магистраль 20 при высоте водяного столба, равной уровню подземного резервуара, теплоизолированного поверхностным грунтом, что выполняется в случае длительного воздействия (72…100 часов) низких отрицательных температур на водонапорную емкость 1.

Функционирование компрессора 8 осуществляется постоянно при любых температурных условиях окружающей среды, а выключение его контроллером 13 производится только на время когда напор воды в разводящей магистрали 20 остается стабильным (при неактивном водопотреблении). В связи с этим, для снижения интенсивности эксплуатации компрессора 8, уменьшения потребляемой им энергии и минимизации технологического запаздывания по функции реализации давления, в надводное пространство постоянно нагнетают воздух неотключаемым дополнительным компрессором 11, приводимым в действие ветроустановкой 10, что способствует ускоренному созданию внутри водонапорной емкости 1 необходимого давления в каждый конкретный момент времени или удерживанию воздушного подпора до начала снижения высоты водяного столба. При непрерывной работе ветроустановки 10 возможно превышение давления в надводном пространстве более необходимого уровня. В этом случае излишки воздуха стравливаются через воздушные предохранительные клапаны 12, что интенсифицирует воздухообмен с окружающей средой и способствует более быстрому и качественному удалению из водонапорной емкости 1 газов - свободной углекислоты, сероводорода и радона, вытесненных при насыщении воды кислородом в процессе ее аэрации.

Таким образом, применение предлагаемого способа и устройства для его осуществления позволит реализовывать процесс водоснабжения потребителей в природно-климатических условиях, предполагающих периоды (в том числе и длительные) отрицательных температур, при стабильных эксплуатационно-технологических показателях на основе интегрирования энергосберегающих приемов использования альтернативной энергии с экологически безопасными физическими методами повышения качества воды - дегазации, деманганации и обезжелезивания.

Технический результат, выражающийся в повышении функциональной устойчивости системы технического обеспечения потребителей водой улучшенного качества при температурах окружающего воздуха, способных вызывать образование льда внутри гидросооружений с дальнейшим выходом из строя их отдельных механизмов или полного разрушения конструкции, достигается за счет изменения высоты водяного столба в водонапорной емкости адекватно динамике изменения температурного режима окружающей среды, что обеспечивает на определенный момент заполнение внутреннего пространства емкости максимально возможным объемом воды, температура которой в результате теплообмена с содержимым подземного резервуара и водой, подаваемой из скважины, удерживается на уровне, соответствующим состоянию текучести и препятствования льдообразованию в периоды ее неактивного потребления. Предлагаемый способ заключается в том, что подаваемая насосом из скважины по водоподводящей трубе и водоподъемной колонне вода заполняет водонапорную емкость, пока высота водяного столба не достигнет максимальной технологически заданной величины, идентифицируемой датчиком уровня, по сигналу от которого контроллер автоматически включает компрессор, что обеспечивает заполнение водонапорной емкости с одновременной аэрацией воды для насыщения ее кислородом и нагнетание по воздухоподводящей трубе через заполненную водой водоподъемную колонну воздуха в надводное пространство водонапорной емкости, а затем по сигналу от датчика давления отключает насос.

В процессе водопотребления высота водяного столба в водонапорной емкости будет уменьшаться до минимальной технологически установленной величины, идентифицируемой датчиком уровня (минимальное наполнение) по сигналу от которого контроллер автоматически выключает компрессор и включает насос для очередного цикла заполнения водонапорной емкости.

При снижении, в процессе водопотребления, водяного столба с уровня (максимальное наполнение) до уровня (минимальное наполнение) в надводном пространстве водонапорной емкости компрессором поддерживается давление воздуха, необходимое для обеспечения в совокупности с водяным столбом напора в разводящей магистрали на данный момент времени, соответствующего технологическим нормам и техническим условиям при водоснабжении производственных и жилищно-бытовых объектов.

В периоды неактивного водопотребления (менее 1,2 л/час) и при воздействии на водонапорную емкость ветровых потоков с отрицательными температурами (менее (- 25°С)) максимальное заполнение водонапорной емкости не производится, а ограничивается уровнем в пределах которого вода имеет температуру адекватную состоянию текучести, что идентифицируется температурными датчиками. В случае продолжения снижения температуры окружающего воздуха или уменьшения активности потребления воды, по сигналу от температурных датчиков контроллер произведет коррекцию высоты уровня заполнения водонапорной емкости до величины, когда в результате теплообменного процесса с содержимым подземного резервуара и водой, поступающей из скважины, вода в водонапорной емкости приобретет температуру, препятствующую льдообразованию внутри водонапорной емкости. В регионах с длительными периодами отрицательных температур (72…100 и более часов) уровень воды в водонапорной емкости снижается до уровня подземного резервуара, а водоснабжение потребителей производится с помощью компрессора, создающего в надводном пространстве давление воздуха (350…400 кПа), достаточное для выдавливания подаваемой из скважины насосом по водоподводящей трубе и водоподъемной колонне воды в разводящую магистраль при высоте водяного столба, равной уровню подземного резервуара, теплоизолированного поверхностным грунтом.

Снижение высоты водяного столба до уровня, соответствующего нормальному функционированию гидросооружения, обеспечивается либо в процессе обычного водораспределения подключенным в данный момент потребителям с последующим ограничением подачи воды из скважины, либо, в случае неактивного потребления и резкого снижения температуры окружающей среды, контроллером посредством запорного клапана производится "аварийный сброс" - возврат необходимого объема жидкости обратно в скважину из водонапорной емкости, из подземного резервуара по водоотводящей трубе через установленный на ее конце фильтр с зернисто-кристаллической фильтрующей загрузкой для удаления продуктов окисления.

В нормальных температурных условиях возврат аэрированной воды в скважину проводится периодически в плановом порядке с заданной периодичностью для удаления из водонапорной емкости и подземного резервуара продуктов окисления, являющихся следствием аэрации воды в водоподъемной колонне при прохождении через нее воздуха, нагнетаемого компрессором в надводное пространство водонапорной емкости.

Предлагаемый способ, таким образом, предусматривает не только сохранение функциональности и целостности гидросооружения в периоды критически низких температур, делая процесс водоснабжения стабильным и воспроизводимым, но и обеспечивает улучшение качества воды, которая в соответствие конструкционной специфике устройства для осуществления предлагаемого способа подвергается дегазации в водоподъемной колонне наиболее предпочтительным и безопасным агентом - кислородом воздуха, при растворении которого в воде реализуется удаление из нее целого комплекса химических веществ, не представляющих пищевой или эксплуатационно-технологической ценности. Одновременно с технологической подготовкой подачи воды в разводящую магистраль производится ее обезжелезивание, деманганация, отдув свободной углекислоты, сероводорода и радона. При технологическом и периодическом возврате аэрированной воды в скважину происходит заряд кислородом подземных вод, что обеспечивает начало процесса дегазации уже на уровне водоносного пласта.

При заполнении водонапорной емкости происходит уменьшение надводного пространства, что приводит к сжатию воздуха и повышению его давления, в результате чего открываются воздушные предохранительные клапаны, и излишки воздуха вместе с продуктами отдува из воды стравливаются в атмосферу.

При давлении, превышающем необходимую величину для создания функционального напора в разводящей магистрали, по сигналу от датчика давления воздуха в надводном пространстве контроллер выключает компрессор, сохраняя его ресурс и уменьшая потребляемое им количество электрической энергии. Однако, с целью эффективной минимализации затрат при эксплуатации предлагаемого устройства для заданных показателей качества подаваемой потребителю воды и условий реализации процесса водоснабжения, в надводное пространство водонапорной емкости осуществляется постоянное нагнетание атмосферного воздуха посредством дополнительного компрессора, установленного на крышевом герметизирующем щите гидросооружения и приводимого от ветроустановки. Это способствует ускоренному созданию необходимого давления в надводном пространстве в каждый конкретный момент времени, величина которого, при неактивном потреблении воды, будет поддерживаться только за счет производительности дополнительного компрессора. Вплоть до стравливания излишек воздуха вместе с продуктами отдува из воды через воздушные предохранительные клапаны в атмосферу.

Фактически, предлагаемое техническое решение, позволяющее оптимально интегрировать энергосберегающие приемы использования энергии ветровых потоков, тепловой энергии земли и безопасных физических методов дегазации воды проявляет себя как эксплуатационно-технологичное и обеспечивает эффективное осуществление предлагаемого способа водоснабжения при минимуме отклонений в показателях, характеризующих реализацию данного процесса в аномальных условиях отрицательных температур окружающей среды.

Claims (2)

1. Способ водоснабжения, включающий заполнение герметичной водонапорной емкости водой из скважины с одновременной аэрацией для насыщения ее кислородом и удаления химических элементов, не имеющих пищевой и эксплуатационно-технологической ценности, подачу воды потребителю посредством создания давления воздуха в надводном пространстве водонапорной емкости, а также периодический возврат аэрированной воды в скважину для насыщения кислородом водоносного пласта, отличающийся тем, что выдавливание воды в разводящую магистраль производится с использованием напорной составляющей от высоты водяного столба, варьированием которой в зависимости от температуры окружающей среды оптимизируется теплообмен с содержимым подземного резервуара, реализующего бойлерный эффект на основе аккумулирования и передачи тепловой энергии земли содержимому водонапорной емкости, заполняемой посредством комбинирования подачи воды и воздуха через водоподъемную колонну с дополнительным постоянным наддувом от компрессора, приводимого ветроустановкой в порционном соотношении, обеспечивающем стабильность напора в разводящей магистрали независимо от интенсивности водопотребления в каждый конкретный момент времени.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее герметичную емкость с разводящей магистралью и водоотводящей трубой, сообщающей ее через фильтрующий элемент со скважиной, оборудованную датчиками уровня, запорными, а также воздушными клапанами и имеющую внутреннее пространство, разделенное на функциональные секции, включаемые в технологический процесс системой автоматического управления, отличающееся тем, что оно снабжено подземным герметичным резервуаром, сообщающимся с герметичной водонапорной емкостью и имеющим с ней единое донное основание, где по центральной оси установлена водоподъемная колонна, к нижней части которой присоединены водоподводящая и воздухоподводящая трубы, при этом верхняя часть водоподъемной колонны не имеет сплошного торцевого контакта с крышевым герметизирующим щитом водонапорной емкости, оборудованным дополнительным компрессором, приводимым в действие ветроустановкой, а на внутренней поверхности герметичной водонапорной емкости расположены температурные датчики и датчик давления воздуха в надводном пространстве.

Images