Оптимизация работы водозаборов подземных вод с помощью двухколонных скважин

Abstract

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 %.