Очистка воды от песка

Виды гидроциклонов для очистки воды из скважины

При подаче воды в дом из скважины, она часто бывает загрязнена механическими примесями. Жидкость поступает из подземных почвенных слоев и несет частички грунта. Для их устранения используют фильтры механической очистки. Такие примеси задерживаются скважинными фильтрами, но часть их все же остается. Эффективным устройством, избавляющим от таких частиц, является гидроциклон для очистки воды. Он позволяет задержать камни и песок при заборе жидкости из скважин и природных водоемов.

Рис. 1 Фильтр для очистки воды со скважины от песка

Как действуют гидроциклоны?

Гидроциклоны – специальные устройства, которые используют для очистки водных объемов от механических частиц. Их главные задачи следующие. Они задерживают камни и песок, попадающие вместе с током воды. Таким способом осуществляется грубая очистка жидкости. Из нее устраняются компоненты, которые могут повредить механизмы или загрязнить питьевую воду.

Работает устройство с использованием центробежных силы для отделения механических включений. Прибор имеет довольно простое устройство. Жидкость поступает внутрь через входное боковое отверстие. Внутри ее движение происходит по спирали. Жидкость движется по всей длине корпуса.

Рис. 2 Фильтр для воды — гидроциклон

В процессе движения жидкости тяжелые частицы отходят к стенкам прибора. Они опускаются вниз, т.к. тяжелее воды, и накапливаются в камере, расположенной снизу. Вода, которая прошла очистку, выходит через выпускное отверстие. Оно находится сверху.

Поскольку все примеси скапливаются в нижней камере, ее требуется регулярно очищать. Это обязательная процедура для эффективной работы фильтрующего устройства.

Существует два основных вида гидроциклонов: напорные и безнапорные. Они несколько отличаются по внутреннему устройству и принципу работы.

Напорное устройство

Гидроциклонное устройство напорного типа работает при подаче в него воды под напором. Благодаря особенностям внутренней конструкции создается центробежное движение жидкости. Центробежная сила воздействует на твердые частицы. Под ее воздействием они отбрасываются на периферию. В центре прибора создается зона с меньшим давлением, т.е. разреженная. Лучше всего отделяются от жидкости те частицы, которые больше отличаются от нее по плотности.

Рис. 3 Напорные гидроциклоны для очистки воды со скважины

Аналогичные процессы можно увидеть и в центробежных насосах. Отличием гидроциклонного прибора является наличие вращательного ускорения. Оно появляется из-за постепенного уменьшения диаметра прибора. В результате возрастает угловая скорость. В центральной зоне, где поток воды подходит к вершине конуса, возникает разряжение.

Безнапорные гидроциклоны и песколовки

Безнапорные приборы имеют открытый верх. Их используют при загрязнении воды всплывающими включениями и оседающими компонентами. Безнапорные гидроциклоны рекомендуют применять в случае загрязнения жидкости нефтепродуктами и другими составами, которые всплывают на поверхность воды.

Для осаждения песка используют песколовки, которые также относятся к безнапорным приборам. Песколовки бывают вертикальными, горизонтальными и с вращательным движением потоков. С их помощью осуществляется осаждение песка и других крупных минеральных частиц.

Преимущества гидроциклонных устройств

Гидроциклоны активно применяются для устранения из воды механических включений. Их используют не только в промышленности для очистки сточных и технических вод, но и в быту. Они помогают убрать твердые включения на первом этапе подачи воды из внешнего источника в дом. Существуют и другие механические фильтры, но у гидроциклонов имеется ряд преимуществ.

1. Малые размеры фильтров, они занимают относительно немного места.
2. Производительность установок высокая, они эффективно очищают большие объемы воды.
3. Конструкция устройства предельно проста. Благодаря этому эксплуатация не представляет особой сложности. Прибор несложно монтируется и не требует особых знаний при обслуживании.
4. Процесс работы не требует расходных материалов, что удешевляет фильтрацию воды.
5. Сама установка относительно дешевая и доступна большинству домовладельцев.

Рис. 4 Как работает фильтр и очищается фильтруемый объем

Все эти плюсы делают гидроциклоны одними из наиболее удобных и эффективных приборов для механической фильтрации. Они освободят жидкость от включений и предотвратят порчу оборудования, которое расположено далее по току.

Похожие статьи по данной теме:

Виды фильтров грубой очистки воды перед счетчиком

Способы очистки воды от железа и виды фильтров

Конструкция и виды фильтров грубой очистки воды

Если вода из скважины подается вместе с песком, то для ее очистки можно воспользоваться различными способами. Какой метод наиболее правильный – зависит от причин попадания песка в воду.

Наиболее доступный способ очистки воды – прокачка скважины

Для начала надо прокачать воду. Для этого достаточно включить насос и обеспечить отток значительного количества воды. В случае если устройство скважины было произведено правильно, вместе с достаточным количеством воды буде удален весь песок, попавший в трубу. В таком случае уже в самое ближайшее время из скважины будет подаваться кристально чистая вода.

Стоит учитывать, что нормативные документы допускают присутствие в воде некоторого количества песка. Однако его количество для воды, используемых в личных целях, не должно превышать 5 мг в каждом литре. Для пищевой промышленности данный показатель снижается до 1 мг/литр. Во всех остальных он не должен превышать 15 мг/литр.

Если проблема в оборудовании

Неправильный подбор оборудования может также оказаться причиной попадания песка в воду. В частности, мощность насоса должна соответствовать параметрам скважины. Установка более мощного оборудование, в скважине, пробуренной в песке с достаточно мелким размером фракций, и использование неподходящего по параметрам фильтра могут привести к тому, что вместе с водой насос будет постоянно захватывать песок. Например, в случае установки оборудования мощнее, чем 0,3 – 1,0 куб.м в час,

Так же важен тип устанавливаемого насоса. Установка вибрационного насоса с верхней подачей или роторного насоса могут являться причиной попадания песка в воду. Отдельные модели насосов допускают присутствие в воде некоторого количества песка. Однако его процент должен быть незначительным. Чтобы вода из скважины подавалась без песка необходимо установить вибрационный насос с нижней подачей.

У фильтра номинал сетки также должен соотноситься с фракцией песка. Возможно, фильтр был подобран неправильно, а потому песок более мелких фракций проникает внутрь скважины, засоряя воду. Необходимо также исключить вероятность повреждения фильтра вследствие длительной эксплуатации или неправильно выполненного монтажа. Замена фильтра или уменьшение мощности насоса помогут исключить попадание песка в воду, а потому ее очистка произойдет автоматически.

Еще одной причиной появления песка в воде может оказаться свищ, появившейся в стенке обсадной трубы. Причиной этого явления может оказаться изначально некачественно выполненный сварной шов или коррозионные процесс. После устранения свища песок перестанет попадать в воду.

Технологические тонкости очистки

Для очистки воды в скважине от песка можно использовать различное оборудование. При невозможности подвода электроэнергии можно произвести очистку воды механическим способом.

Для этого можно воспользоваться желонкой или любым другим приспособлением. Суть метода заключается в том, что приспособление опускается на дно скважины. Затем совершается несколько поступательных движений, цель которых максимально повысить концентрацию песка в воде. Особое конструктивное исполнение приспособления позволяет захватить достаточное количество воды, содержащей большое количество песка.

В случае шезлонги – это шар, находящийся внутри трубы и закрывающей специальное отверстие в нижней ее части. При опускании шезлонги вниз происходит подъем шара вверх за счет сообщенной потенциальной энергии. Затем шар возвращается в исходное положение и перекрывает входное отверстие, не давая тем самым вылиться воде, попавшей внутрь трубы. В результате на поверхность можно поднять воду, пересыщенную песком, очистив не только дно скважины, но и саму воду от различных механических примесей.

При наличии электричества можно использовать вибрационный насос с нижней подачей. Оптимальным вариантом будет использование специального насоса, рассчитанного на прокачивание загрязненной воды. Самым простым представляется способ, при котором на дно скважины сначала опускается небольшой металлический предмет, для того, чтобы максимально насытить воду песком. Затем производится откачка воды традиционным способом. При этом надо сначала обязательно изучить технические характеристики насоса.

Отдельные модели позволяют удалять механические примеси, для других это недопустимо. Если насос достаточно мощный, то к использованию груза можно не прибегать. Его возможностей будет достаточно для полной очистки скважины от песка.

Помимо прокачки загрязненной воды можно также выполнить промывку скважины с использованием установки. Для этого непосредственно в скважину надо опустить колонну труб и подать в нее воду под давлением. В результате весь скопившийся на дне песок поднимется вверх по межтрубному пространству и выплеснется наружу.

Альтернативным вариантом промывки может являться продувка. В этом случае в трубу, вставленную в скважину, под давлением около 10 – 15 атм. подается воздух. В результате по межтрубному пространству на поверхности окажутся залежи песка и другие загрязнения, скопившиеся на дне. Однако надо учитывать, что при промывке и продувке может разрушиться фильтр из-за большого давления.Если же никакой из перечисленных методов не подходит, то можно просто отстоять воду. При таком способе очистки песок под собственным весом с течением времени обязательно выпадет в осадок. Чтобы получить чистую воду, надо будет аккуратно ее перелить, стараясь не дотрагиваться до осадка.

Железо может поступать в водоемы вместе со сточными водами металлургических, текстильных, лакокрасочных предприятий, а также.

Очистка исходной воды от песка

Сегодняшний выпуск рассылки НПЦ ПромВодвочистка посвящен актуальной для очень многих сфер производства теме: очистка закачиваемой воды от песка. Несложную на первый взгляд тему мы кое-как уместили в 8 страниц полноценной статьи. Приятного чтения!

Цель удаления песка состоит в извлечении из исходной воды гравия, песка, а так­же волокон и более или менее мелких минеральных частиц с тем, чтобы предотвра­тить формирование отложений в каналах и трубопроводах и защитить насосы и дру­гое оборудование от абразивного воздействия.

Для определения степени задерживания подобных загрязнений песколовкой конкретной геометрии можно исходить изданных, приведенных в табл. 1 (рассчита­ны для свободной седиментации частиц песка, имеющего плотность 2,65 кг/дм 3 ). На практике при проектировании песколовок возникают две основные проблемы:

• песок приносится водой главным образом в периоды пиковых расходов (в ре­зультате самоочистки сточных коллекторов), когда скорость горизонтального по­тока воды наиболее высока и, следовательно, увеличивается количество песка, переходящего в суспензию;
• при обработке сточных вод цель операции заключается в извлечении из воды максимального количества минеральных загрязнений с минимальным содержанием органических веществ (ОВ), создающих целый ряд неудобств при хранении и вывозе задержанных отходов.

Таблица 1. Скорость оседания частиц песка на различных горизонтальных потоках жидкости

Примечание. D — диаметр частицы песка; V_c — скорость седиментации при скорости горизонтального течения жидкости, равной нулю; V_c’ — скорость седиментации при скорости горизонтального течения жидкости, равной VI; V_c’’ — скорость седиментации при скоррсти горизонтального течения жидкости, равной 0,30 м/с; VI — критическая скорость уноса осевшей частицы горизонтальным потоком.

Для отделения органических веществ от минеральных следует обеспечить долж­ный уровень турбулентности, откуда следует необходимость организации попереч­ного перемешивания, для чего обычно применяют сжатый воздух.

При удалении песка обычно имеют дело с частицами размером не менее 200 или 300 мкм; более мелкие частицы, как правило, удаляются на стадиях грязеотделения или отстаивания.

С теоретической точки зрения процесс удаления песка аналогичен процессу от­стаивания зернистых частиц.

Количество песка в сточных водах меняется в очень широких пределах. Оно, в част­ности, зависит:

• от геологических характеристик региона;
• от состояния и протяженности канализационной сети;
• от типа сети (раздельная, общесплавная, смешанная), а также от ее техниче­ского обслуживания;
• от частоты дождливых периодов.

Количество извлекаемого песка обычно не превышает 15 л в год на одного жи­теля.

Необходимо подчеркнуть трудности, возникающие при оценке количества песка, поступающего на очистные сооружения, или при определении эффективности (по­рога задерживания) песколовки:

• основная из них заключается в отборе проб. Действительно, для сохранения суспензии, образованной частицами песка размерами свыше 0,3-0,4 мм, требу­ется создание значительной турбулентности;
• понятие «песок» используют для обозначения всех зернистых частиц в мате­риалах, задержанных комплектом сит и полученных после прокаливания пробы, вследствие чего в них входит не только собственно песок, но также частицы дру­гих минеральных веществ, часто обладающих большей или меньшей пористос­тью (осколки стекла, бетона, фарфора, фаянса и т. д.). Вследствие этого при определении эффективности удаления песка следует уточнять, что речь идет только о материалах, имеющих плотность, например, более 2,5 кг/дм 3. и, следо­вательно, предусматривать классификацию задержанных частиц путем их отста­ивания в плотной среде (напомним, в табл. 1, используемой для расчета песколо­вок, плотность принята равной 2,65).

Песок обычно подвергают обработке в целях снижения содержания в нем ОВ, по­этому задержанные отходы на выходе песколовки направляют на специальную об­работку с использованием следующего оборудования:

• гидроциклон;
• классификатор;
• устройство для промывки песка.

Удаление песка из поверхностных вод

Водозабор должен быть спроектирован таким образом, чтобы максимально уменьшить количество песка, увлекаемого забираемой водой. Если же местные условия этого не позволяют, следует установить песколовку, что выгоднее, чем из­влекать песок на других сооружениях; если сооружения обработки включают ста­дию процеживания (например, сито с отверстием 1-2 мм), удаление песка необхо­димо производить до процеживания, чтобы предотвратить повреждение сита. Песколовка обычно имеет вид крупного канала (коридора) прямоугольной формы. Поперечное сечение песколовки устанавливают в зависимости от желаемой ско­рости горизонтального течения: если предполагается осуществлять гидравличе­ский отвод песка, то эта скорость должна несколько превосходить критическую ско­рость уноса VI осевших частиц горизонтальным потоком (см. табл. 1), если же уда­ление будет производиться с помощью донных скребков, то она должна быть ниже критической.

Горизонтальную площадь рассчитывают делением максимального пропускаемо­го расхода на скорость седиментации V_c задерживаемых частиц наименьшего раз­мера, скорректированную в зависимости от выбранной скорости горизонтального течения.

Песок можно также отделять в циклонах (гидроциклон с нагнетанием от насосов подкачки).

Удаление песка из городских сточных вод

В самотечных общесплавных сетях канализации для защиты оборудования реко­мендуется устройство специальных ям, в которых задерживается крупный песок, камни, куски стекла и металлические предметы.

В собственно песколовке доля ОВ, оседающих одновременно с песком, может быть минимизирована, если вблизи дна сооружения поддерживается скорость по­рядка 0,3 м/с (так называемая скорость смыва). В действительности же процентное соотношение органических и минеральных веществ при этой скорости еще доста­точно высоко: около 50 %.

Улучшить разделение можно либо путем промывки извлеченного песка (содержа­ние ОВ в промытом песке снижается до уровня менее 30 %), либо в специализиро­ванных реакторах, после которых это содержание составляет менее 5 и даже 3 %.

Природа задерживаемых загрязнений обусловливает необходимость примене­ния специализированного оборудования, ограничивающего опасность абразивно­го воздействия и забивания (вихревой насос — аппарат эмульгирования воздухом).

На практике применяется следующее оборудование (в порядке возрастания зна­чения и эффективности):

• песколовка с простым каналом, в которой скорость течения меняется с расхо­дом. Область применения этих сооружений ограничивается небольшими просты­ми очистными сооружениями. Песок извлекают вручную из продольного лотка, имеющего накопительную емкость на 4-5 сут;
• песколовка с усовершенствованным каналом (выходной водослив, работаю­щий по линейной зависимости: высота воды на водосливе пропорциональна рас­ходу) позволяет поддерживать постоянную скорость истечения около 0,3 м/с. Время пребывания составляет от 1,5 до 2 мин;
• радиальная песколовка с механическим извлечением песка и гидравлическим удалением плавающих и вспененных материалов. Время пребыва­ния около 2-3 мин;
• прямоугольная аэрируемая песколовка с механическим извлечением песка и гидравлическим удалением плавающих и вспененных материалов. Время пребывания около 2-5 мин.

Сооружения двух последних типов хорошо подходят для работы в комбинированном режиме песколовки-жироловки, они же наиболее часто и применяются.

Удаление песка из промышленных сточных вод

При очистке ПСВ необходимость удаления песка возникает значительно реже; исключением являются очистные сооружения, принимающие значительные объе­мы ливневых вод. В некоторых случаях (особенно при обработке стоков предприя­тий агропромышленного комплекса) можно использовать аэрируемые песколовки, применяемые для обработки ГСВ.

При обработке некоторых сточных вод предприятий металлургической и метал­лообрабатывающей промышленности основная цель стадии удаления песка состо­ит в извлечении очень тяжелых частиц оксида железа и гранулированного шлака или окалины, кажущаяся плотность которых может варьировать от 2,5 до 4 по отно­шению к плотности воды. Эти частицы, исходное содержание которых может со­ставлять от 0,2 г/л до нескольких граммов на литр, обладают абразивными свой­ствами и склонны к быстрому оседанию, что требует оснащения песколовок специ­альным оборудованием для их извлечения.

Предварительная обработка осадка

Предварительная обработка осадка главным образом предусматривается для защиты оборудования, чувствительного к присутствию различного вида волокон, а также (в более редких случаях) различных твердых материалов (камней, песка, час­тиц металла и т. п.).

Большинство аппаратов, предназначаемых для обработки осадка (например, ме- тантенки, ленточные фильтры и т. п.), имеют особую прочность и допускают попа­дание в них довольно крупных предметов, однако некоторые из них гораздо более чувствительны к присутствию таких отходов (центрифуги, оборудование для терми­ческой обработки и т. п.).

Для предварительной обработки осадков применяют следующие процессы:

• тонкое сороудаление на свободном потоке воды (без давления);
• процеживание с помощью шнекового пресса (типа «Strainpress»);
• измельчение, которое в этом случае входит в технологическую линию (редко используется);
• обработка в циклонах.

В результате перечисленных процессов также образуются отходы, которые сход­ны с осадком на сетке или решетке, формирующимся при сороудалении.

При написании статьи использовались материалы пособия: «Технический справочник по обработке воды», том 2, СпБ: Новый журнал

Источники: http://oburenie.ru/ochistka/gidrosiklon-dlja-ochistki-vody.html, http://bgdstud.ru/bezopasnost-okruzhayushhej-sredy/1230-ochistka-vody-iz-skvazhiny-ot-peska.html, http://prom-water.ru/company/baza_znanij/rassylka_kompanii/ochistka_ishodnoj_vody_ot_peska/