автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Регенерация установок обезжелезивания подземных вод

>гв сл

*7 'пли / п л О

I .ліні

ГОССТРОЙ РОССИИ

ВСЕРОССИИСКИИ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ КОМПЛЕКСНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ВОДОСНАБЖЕНИЯ, КАНАЛИЗАЦИИ, ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИИ И ИНЖЕНЕРНОЙ ГИДРОГЕОЛОГИИ (ВНИИ ВОДГЕО)

На правах рукописи

УДК 556.3:628.147

МУРАТОВА Людмила Николаевна

Регенерация установок обезжелезиеания подземных вод

(05.23.07 — гидротехническое и мелиоративное строительство)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва — 1993

#

Р

,

О

о

-3

fa іс

*г

12 §

п

Р»

VLI **»

Z> Cf* р»

л О

^3 О «~ч

о Л

fc' 3 О ч: С1-

сэ £.*

ЛІ X р:

*~< о ТС ~а

о о CG ї£~

►-з

1£ V*

ч X гі С:)

р о

*3

о

►■3

ч"0

гз

12

'$

іочїзіиойа») эсмиидедоиазу» я вохоэънчхздойОД - //'*Є?‘У0

SOf! Кпі!'?>.ї‘СЛ VO“OHV.LC-/i W*nVdRRW3d

s

>—3 yr-

Ш

І"' ■'

С.-

p.

IS S'

o' *a

s s

L -- sV

c> -ci

£ 1 5

*o r, •.s

i?

о

нгаоос-: ’іоліогш

;;х .:0'.‘Г;'.-; '--нііГ. К ЛїПЄї'-

г1г.у\,Ц^; РУ л.и С-' ‘.

;;, о кг • о Г- *г е; х!:;т.с с • -. *. ^:. л \':;

С; П':-:‘ЛЬИ;:.- ОГ.ЧХ!' ..гг:

доктор •!;1’г‘с

;:МПИ ЬОДП^1

до и тор 1*0X1 глчесзж\ ьаук Ил.-(Л] нМ ■

Ьепуцая организация; Совзводоканплярискт ,

Затаи?а состойтс я июня 1У93 г. ь А) часоз

на заседании специализированного совета К С23.01 по присуждена» ученой степени кандидата технических наук во ВНИЛ ьОДГЮ по адресу: 119'3й3, г.й'юскиа, Г-4Ь, .

Комсомольский проспект, д.412,

■ С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан мая 1993 г. •

си^&^кк.-, л’:::;:; г".:.. зп. ::і:ИчО^-:

іхої: / С :

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат технических наук

гіитекберг

ОЕ..,;’.п .О.: А ДійД лД'їіііД' і..’

Лістуал;).'» ь. н’г.; :ті-л > і--; f •1 j -j ; :■ і ■"* <<:;■. п >: г:,-'! г>;

СИГ имеат ■/ ііосїол'^о’о ijocij, у.-.' •.•■»;'cpa »>-ч-

иирустсн с 4Ъ,Ъ ■г~;"/:’0г; '.’і; " лОСО ritc-jp s: дг-у сиро-

ко» распроотраик-ія*?, ^ой-:-: ііо т Сдш'.";.о:< С^біф;: і> на ^.оче-л Досто-по. п нейтральної- т.сд-п i’o.-.rn. :і І-норуеви-і, :с» Учриинс н у йаятяїсе, rw-:wr и їо,г*', ;; таrcvc лад; с

ил] содержаний.; ^адг£.и;і:: к ду л :>'Д-/!«,;: KC'aoHCHvo;*,, j сслїі. с о<е !Ш.ыду с кспЬльг,і)гліі:іе:4 tp-\n:ii.\-ys •■?.'. '?:;7;>:оэ чС .'■ ■•'.їуглиіїйанії/ї м д-з-калгглнаад гтодпсмт^х гг-д •ч-'Срт-;-;-,'.• av-;чу;п;ог:

ре;-!”;--:':у/ П o':’-,C7-Cl

поягемчк род, ycr.~T.to хмеду: Can co.< '■ •одсзайороо,

Ііггр.уігп:!;:;: ;>r/сс'П-мііоі'О п у ,\ч гт ц, ссо^с^гіо ;

прйіїсііяеийя ь атон ТйУй'ОПОГ'Ш -і '-чиї-. “л/ y.z.i, приводят і: бз-

аса кнмксйоиоЕ! копъчй-^да-ч 'пзг. зяв-лиг я ар:;rpcsus зон гшісїи. І) с!ігія:ї є п?‘г‘.н ьоэму.уггс-'.' іічойходда.'.ои'гь г'^і’^-істації:-: скпазг.ім--- у*.7Г.норсі< оатлв'х.иианич поп.э;:ujc ■.«подо'-’ р'ісме-га ттих

проносво?. Ачглсі'ичнио зяда'і;; дол-ап раза^гя » лр.: р?;ч?неа“!і:п; во-лозяборних и дренучны? схь&яшк і< гіщрої-егник'! * міїлйі'ч’пііїіи.

Ососіенно ак-туйЛг.ио^ з з-гг:.* п.^.дї ляг^г'ія сол.ъъния тзхнояогм«, пр^доїур;^^кдеп чагряпдшп скрут.гп’деіі 1 сїрзСотіцшігм рг-;'Дпо~ urii гріОугі* і;","!;’'.СОг::л ііогл-д v^v- ддьд:7. і-оїодн’їїсг'Л’х под-год;;-; ;: расче'.?/ прсаесс-"" i;aecnn-,v:fcno<,‘t :і : г '• с. г: о : г с * < £ і я ,ус«о>;:да; ,інаксг:чг:<.:тігмс:і .:о”?;г;:;дил,

Цьяь ц г.аг.ат/ псбош. hoh'^vc;'; ягді.ч іс«»?ол:.ч»: мс-гісдомшіЯ я^я.'шхсь гмзрчоот::.? г<ясг.ог'-мссі~л '»'*с?ой дях:ірдоі'!і“. 'р,згй!!?р-гции уд-їлнояой оСзаедсл%га<ічч і?озг,2мн;к гд.’,2 u :-Ktr.r!-.u in сопу. Дія дсстк-.’rf:’.’;- :;глД 0;гл:-: .ч<:одм.г,;п-!и!. слг,^'»д-;е r-ojr^oo’C

rs>;>.■-••сс!•, і'"'); cnro'j ї р'.гтг.одог) і1

п /дс;:цс':'-п-' г.л"г:і.;и ’їГ"'. пи^ксі'.о'рігнпннсі! іісміісііціім;

■ .н^м.д'л обращавшим Г:тг.; воздеКстс:;* но.

н~;: '^аочзр^дртыоано к икаете; .

- Ніл іи^гі їж:: ;іі;"яадои'ііп;й бі;л раэрайотен >;огддаент на ііронс-датъ ре-генерации усчшиьси сСч-заелеэкпаняя пздаеиних вод а пласте г, скга-ы;;; на воду. '

исследований. Настолкая рабо-га яздждоя экспериментальна 'їсорсхкческой . Осноьнує результаты били получены нь осносс лабораторных опытов по изучению влияния изменения направления око-росуи фильтрация на аелвчину параметре гидродинамической диснерси;; нейтральных гірішесєіі б пористых средах, а также на основе решения дифференциальных уравнений фильтрации и кассопераноса с учетом реак ций кегду рас.ТЕОрс:-? реагента і! кольыаткрувдда. образовьникм\к Боа полненные еналиткческио решения тсстироь&лиоь как в лабораторных* так и в полевых условиях и легли в основу ыетодкик сценки миграционных параметров при работе скважины в реяяме "зе.качка~аїкйчкав.

НаанМ^оаща^^та;

- а результате проседеиньгх лабораторных и теоретических исследований установлены принципиально новые закономерности массопєре-'носа м условиях знакопеременной конвекции. Показало, что даже в квзои-^еднородных пористих средах' е фазе обратного двкт.эник отмечается сжатиз зона смеси и рост- концентраций индикатора.Б работе 'представлена математическая модель гидродинамической дисперсии, опнсыцамща процесс часеопереноса в фаое прямого к обратного лишения раствора.

- Разработан:; тагасе магматическая модель, епкеквакдая ггаоцосе растворения кольматируйщих осадков реагентом (соляной кислотой).

- С^ррмулдровано и решена задача редиадьнгч* дисперсии при работе сішажши с ре»з«е ''кзк'ічкеч-откачка", Показано, что о а (“.нет гндеоди-

» >

намичі-скоК дйсшерсіїп пропс^>т»;х сыачсение пькоеыд концентраты-; реагента* 4

На защиту выносятся следующие положения:

- Модель гидродинамической дисперсии реагентов и продуктов

_ і

реакции в условиях знакопеременной конвекции применительно к циклическим режимам регенерации установок внутршіластового обезчелезива-гіИЯ ПОДЗёМНЫХ вод.

- Модель растворения и выноса кольматирупщих образований из активной зоны водоносного пласта при ее регенерации.

- Экологически чистая технология комплексной регенерации установок обезяелеоиванил подземных вод, включающая впхуумнроиание сква-кин и реагентную обработку активной зоны водоносного пласта* ,

Практическая ценность ;4іботк к реализация результатов. .

Результаты работы ислольяаваш при разработке технологии регенерации установок подземного облзяеявэивамия. Ота технология обеспечивает не только восстановление водозаборных скважин н лродуктив-

і

мости водовмекаюцих пород, но и нейтрализует отработанный раствор непосредственно в водоносном пласте. В настоящее время технология регенерации внедрена на водозаборах гг.Днепродзержинска (Украина) н Риги (Латвия). *

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на семинаре '"Кинетика и динамика геохимических процессов",г.Киев,

1983 г., на семинаре "Сооружение и эксплуатация водозаборов подземных вод”, Российский дом знаний, 1991 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано В статей, получено I авторское свидетельство.

, Структура и объеи диссертации. Диссертация состоит из общей характеристики работы, четырех глав, списка литература, вклпчаице-го 104 ноименования. Иалохеси на 14? страницах мвииноп.ченого тойота и включает 49 рисунков и Ь ійбжкц.

/

- 6 -

Силами ЧЕ РАБОТУ _

ч прегОй гк'Ъь !1р1де7^:);;ен(! ■ чарантарпстч.ка ь'олыгл&'а шдоэя-бзрггьх а хранжнл:: скшаьч п катодом кх регензрэди::> разрс-бо-лшних 8.С.А&екссеагы. а.и.Бздядокж* г>Л<! Д’ивридко, ^/Г.^ребзкниког.ж,

1 .К.»Сокиузифом! В.Г.ТесясН а другими, Нримеиятш способ» вссста-иозчзнпд прокэ'й0.п;.тедышслч екч^;»;н оттгчстся не^сям&ш раднуссх доны акгишюго изздеИстеия на пласт (0,1Ь*1;,<!5 м). При ин.утр;шл«с-товоК технологии сбезделвзкпония подземнух £<од, кок следует ко работ Г'.М.локцунара; а также В.С-Алокссею, Е.В.Оерсдкииой, Ф.Х.Яибу-яатовой к др. ксльната-г происходит 1акке к реакционной зоне пяасти, кмго’деЯ значительно большие размеры. "

Основными факторами, деЗстБутьцимй в этой зоне в процессе регенерация установок обезкелсэисания являются: о

,-гидродинамическая дисперсия, определяющая перенос к смесение реагентов и продуктов реакции с пластовой водой и

- кинетика растворения кольматанта, определяющая скорость мае-сообизна в системе "кольматант-раствор реагента".

Краткий обзор исследований этих факторов показывает, что полученные результаты относятся, в основном, к схеме однонаправленного движения. Для этих условии хорошо известны модели гидродинамической дисперсии (В.Н.Николаевский, Г.Гелхар, Г.деган, Г.Тейлор,

К.Фрид, А.Шейдеггер и др.) и получены решения разнообразных задач в аналитической (С.Ф.Аверьянов, Н.Н.Ьеригкн, Ф.М.Бочеьер, В.М.Шестаков и др.) и численной (ЛЛуинер, Б.И.Лялько, И.А.Ьщюнонко,

В.М.Шестаков и др.) формах.

Процесс извлечения кольквткрующих осадков из ’ирификьтровой ВОНЬ’ скваиип с применение!, химического реагенча следует рассматривать с позиций кинетики гетерогеняьос химических реакций При ряде удроша-Ст5пг ярвяпояоданий. Основное из них - применение нсвиетоаской. коде-

ГЛ ДЛЙ/ЗИОННЛГО Г!0ГрЯ1!п'”10Ги СЛОЯ Я',фо:£Г- ЯК;й1!г."/’:пг1 •;гпж-якси

1

технологии (Г.А.,Лк<\'Льрз'/;£ й.ГДе?ич( Д.Л,^-Кг.кенецдай п др.).

1 т&юхе для ошюакия процессов растворенья соло!! и горнк* породах ;1 грунтах (И.Ь.Вериг!':;, Н.и..Курансв, А.£,0редо*ск.л.*! л др. К

Изучение указанных1 факторов прг.исчиузльмо к таяюдогии регече-р&ч-чи лргфттрогше гон окглч’.'н, гтотвтое а еп*??гв!кх гляеах» эсноэ'-’вяется на результатах й^еаицчхея исследований с дополнигаяьниа рассмотрением условий циклического режима обработки пласта и рйдм-елыюУ геомгтрии потока подзечних изд. • 1

Во второй главе предст&илсни результат» нссяг^овпкмя гг.дроди-немкчееной дисперсии в уело?!!;-.,: поззра^чо-псегупптельного дсикеим подзем-ню: ьод (зкакоперч'коинзд г.онсекиня). На оп«я;ой устакозкв в лабораторных условиях изучнлао:- зип^сшость ляр^етроя дисперсии от смени направления скорости (ч-’доршам. Проведано 32 опита на образцах однородного яяберецкого Я' (&м/с1<т 0,41/0,25 = 1,&1; пористость и,351-0,39) к его смеси к грмнулами полистирола с/м - 3,4 (пористость смеси 0,19) а режимах ’фямой и обратной конвекции при непрерывном и нзлрерывно-нмпульсно!! вводе индикатора (0,1//и I,ОМ раствор СаС£^ ). ,

Б опытах установлено, ч-то в фазе обратного двикения индикатора через образец зона его смеси с норовой водой млн продолжает расти, но более медленно, чезз в фазе прямого двияения, идя сжимается, но с меньшей скоростью» чеы она расширялась би при прямой конвекции. Наиболее нагдкдко это зндао п опыта;: о аог.рерквно-иыпульсньа: изодом индикатора (рис.1), й это» случае епштле зон» смеси сопровождается ростом г/&кзкУ.альноИ концентрации.

Для количественной оцен.чч откх эффектов и обработки экспериментальных даннкх использована модель гидродинамической дисперсии с

Выходные крияке для прямой (опыт 32) и знакопеременной конвекции (опыт 30) при

непрерывно-импульсном вводе индикатора

Рис. I

разными значениями коэффициентов Л 7-у для фаз прямого я обратного движения (Б.С.Шериуков)

7% „ Зм- а'

ь ЭС£Л ' *- ОХ

дс,

А; “Л Ц, ’ с ~ ■’2 >

(

где Сс - концентрация индикатора, '££ - скорость фильтрации,

По - пористость, Л' и V. - координата к ьремя.

Реаеиия дкффарегг.дичльчю: уракнекий а') при краевых условиях,

отвечающих разним режимам эвода л.1Ц’шс&тора5< 1трздстй.влсн1* в тлбл. I.

- 9 - ' 5'“

' * ' ‘ ' Таблица Ь'

Ввод нднкатора Конвекция Краевые .условия Решение

■1е«реры8- -шй Прямая С1(х,0)’-*€4‘*>Л)-0 С,(0.1)"Са

Обратная СА*>Ь) -*>(2) §£^М«с£Ы)>о ь-&а*е,'с7$Ф‘}>

лгпульс- ый Пряная . с,(*~Л) = о ^о^С, (х, )а'х " /Ус .. . (х-х'-г.)* * Ст№'«'е "6У (Ь)

и Обратная С2(згЛ<)^(Ь) Сг(*~)=0 кх,&ны2\г г „ ^г/^гР б?* б/ Сг [л(^/Ге ( )

?1фе[Ж0- >-им1Гуль- шй Прямая с,(-а/ихса/2)» С0 П0ц 1 * О Сг(-^,Ож О с, -

II кратная С^(х,£/)=^ (б) Сг(ь *>,£)* О Г аг/75‘^7/г ~&) - ег/г ^+а/^г£Л '/^]

заначония: ?1 - ££ -2(0,/ , /У/- масса

ткатора, О. - размер пакета индикатора. ■

Результаты (2), (4) и (Ь) известны, а решения (3), (5) и (?) [учб.чн впервые.

Обработка опытных данных с использованием полученных ре лен и'Л велась при. 11елрерызнох вводе методами касатс-льной н центру выходной кривой £МК) и наименьший квадратов по ар линейной анаморфозе ШИК), а при непрерывно-импульсном вводе - методов статистических моментов (МСМ).

Коэффициенты дисперсии » фазе обратного движения Лвычислялись с использоьанкек результатов всех опнтоз в фазе прямого двияе-ния А, . 3 этом случае, кьк з прямых8 так и в спитах со онакоперс-иенной конвекцией имеет место значительный разброс значений ксзффк-цнентоп дисперсии, обусловленный случайна характером формирояакия зоны смеси о кзэдом отдельном опыте. Поэтому использовались ередшк значения Л, и . ■

В ?абя.2 приведены осрепленные результаты по всем сериям опытов, полученные разными методами. Кри атом предпочтение до/таю отдаваться значениям, вычисленн'.л; кпкболеп точны1.;' мзтодамя наименьших квадратов и статистических моментов. Дпч сиеси пескг. с более крупными гранулами полистирола Ш-я серия) по прямым опыты коэффициент дисперснк в 1,54- 4 раза больке, чем для песка, ^ля опытов со знакопеременной конвекцией различий ке Фиксируются.

Приведенные результаты экспериментальных работ сйидотельстау-ат о преобладании сжатия зоны смеси в фазе обратного движения, он чения параметра Ад. почти везде отрицательные, что можно объяснит действием эффекта "памяти" в случайном в общем виде процессе выбор траекторий частицами жидкости и индикатора. Следует ожидать, что в неоднородных и. особенно слоистых породах к грунтах роль этого эффекта будет белее значительной. ,

Это обстоятельство изменяет имеющиеся представления о процессе гидоодинаыической дисперсии и расчетных моделях, связанных с со сратно-пооту’латеяьным движением подземных вод (в береговых зонах водохранилищ с'сезонным регулированием уровня, в подземных хранили

1 лс^лп*чи>»-^и*-‘ ^*^-4*^.. *•«..>* « .

по данным экспериментальных исследований

Таблице 2

Оф й) О и! г— | .V); опытов і .... а о <Й Й г гг 55. О н 05 и. О О Л ь о о Скорость фильтрация, см/с Методика обработ ки опнткых данных

' >:;1Л кг*ї»

н о а о й,*/о5 I І-* Г

' ' У і. | Аг - 1-А, ( -^-2 % | Аї | А і

і 7 20 0,37 Ь,Ь9 ЬД6 0,16 - 0,09 0,15 - 0,09

О •і п И її м -0,іС Г5 - ОДЗ'

п 12 40 0,19 4,14 4.17 0.2а О.Оїї 0,41 - 0,10

15 п 11 П' и V» - 0,09 « - 0,17 •

ш 21 20 0,35 4,32 4,53 С,06 О о І 0,16 - 0,014

22 п п п к. и - 0,0с н - 0,12

23 И « 91 N « - 0,01 М - 0ДІ

24 И И « « и - о,сг Я - 0Д2 '

25 1* • И Н л 0,04 п - СДІ

ІУ 28 И г» #* ГГ « 0Д63 0,113 0,024

30 п п (1 N и . - 0,167 - 0,047

'

% - размер "пакета" индикатора

щах пресной воды з эасоленикх горизонтах и др.). В частности различия в значениях параметров гидродинамической дисперсии в .фазах пряуого и обратного движения долины учитываться в расчетных моделях процесса регенерации закольматированннх зон пласта при работе установок обезжелезивания подземных вод.

я третьей главе при рассмотрении кинетики растаорения колька-тирующих образований отмечается сложность сопровождавших физико-химических процессов к отсутствие экспериментальных определений их параметров. Поэтому в работе реализована задача получения приближенных кинетических зависимостей, которые правильно отражали бы главные особенности процесса и составляли расчетно-методическую основу технологии регенерации скважин и пластов.

Для упрощении принято, что кольматант в основном представлен железистым осадком, а [«створяется он соляной кислотой. Если не учитывать образования комплексов железа с хлором и считать ион последнего нейтральной примесью, реакция растворения имеет аид -

Ре(0И\ *■ ЗН+ = /ё■3++ ЗНгО

( 8

1

Принимается так'ке, что реакция растворения являете* Сшстрой с нелинейным уравнением равновесия '

С/ - А> С,) , - { 9 )

у

в котором и сн - равновесные концентрации келеза и ионов водорода, - константа равновесия.

При таких предположениях матекятическвя модель растворения железистого кольматапта принимается для двухкомпоненпюй системы с. лшеаризованным уравнением,-'равновесия (Г.ы,помнунар)

'1,1 + С‘ - / р'- - г7 '-!0.

?)Х' ^ '0 д I

С/ = С* , Кр~К;(С£а)*

Здесь Сн и Су - текущие концентрации реагента (Н+) и продукта (1-'е^+), и ^ - коэффициенты ме.ссспередачй, - коэффициент сте-

хиометрии.

Влияние гидродинамической дисперсии для однородных пород сказывается Б основном в окрестности фронта поршневого вытеснения. 1озтсму в 'первом приближении рассмотрен случай Т> = 0 при краевых условиях

Сн{Х,0) = С, (Х.О) =С}(0.1)=0, ,с„(0;£) =СН0 ( II )

При таких условиях решение систем» (ЮУ имеет вид

Г — ^ М зг

иИ г '

I МО

-А*/у

' і По

С

±_

но

«<о ,4 ~р0Х/и

1 + Щс 1 ’ .

А' ’.ҐТ&7(м^>-

( 1<!)

( 13)

( 14 5

■Г~'“ т

■ Распределение реаге.чтп к продукта в пласте определяется соот-ртствєнг.о (її) и (13). концентрации того и другого изменяются от нэчений на цходе в пласт- до значений на фронте? поршневого внте^не-ґіч (рис.*)}, стремясь при равновесные значениям.

С,

3>~Ч Т.,;

-V —

и*

Ч

\.

'■>-4

—і, _ -

V. //0 5

,с_

ґ\*с .

Переход к радиальной геометрии потока осуществляется заменой

нэсть пласта.

При вводе с пчаст конечного объема реагента (оторочки), что отвечает практическому случаю, получеюше зависимости (12) и (13) применяются б пределах двияэтейся полосы с двумя фронтами - перед-

Обычно объем реагента значительно меньше объема закачки для его отгона ь пласт і йто позволяет применить схему импульсного в»о-ца с окьивалентной массой и рассмотреть полную систему (10) С условиями

з котором решения (17) к (1Ы представлены в виде произведения кон центрацкЯ на фронте поршневого вытеснения, определяемых из (12)-(14), на рассеиващугс функцию, (19), являтаушея функцией мгковенног источника единично!! модности, Ложно считать, что эта Функция оли-ег.вает характер изменения концентрации хлор-иона, как нейтрального

где 2 - радиальная координата, О - расход закачки, гл. - моу-

:ч ( -'-(у ) у. лацки?^ ( ).

С,0) = -О, с»(ОХ) = -j-o(t.)

Су (JC. О) - Су (<*>,£) - Су (О, t) = О , ,

( 16 )

г:;е

г» г' - Mi.ec;-. реагента, вводимая в пласт с расходом Q дельта-’.унхция Дирака,

Наемне такой задачи I’.wocr ьид

С 17 )

с, == = С/ (х;) ■ F(JC.i)

* Сно

( 1а )

С 19 )

компонента з рассматриваемой системо.

В условиях знакопеременной конвекции для сценки снижения концентрации реагента зз счет гидродинамической дисперсии и реакций рассмотрена радиальная задача при некотором породненном значении

Расход» скважины прк а&крчкс 9/ 11 откачке могут быть разными. Для предварительных оценок принята рапнспосная кинетика

П - Пэ V1+І!е(.), оС - коэффициент распределения.

Реиєние (<сО) типа источника при соответствующей нормировке для -Ьа;ш откачки имеет вид '

максимальная концентрация реагента прц откачке, Л? - масса

результаты ее опытной проверки и знедрения ::а водозаборах п,Днепродзержинска и Риги.

При эксплуатации водозаборов с установками сбегшелезивания в различных гидрогеологических условиях установлено, что снижение их производительности обусловлено, Б основном, кольматажем фильтров • к прифильтрсвой зоны енважін гидроксидами кєлєра, а гакж.е воздушным колья&грпом фильтров и их граяпРаоН обсьвжа, вызнанном закачкой

( 20 )

касгсообиепа (./I* представленная эффективной пористостью

В четвертой г1лпве изложены основные положения предлагаемой технологии регенерации установок обезжелезпванйя подземних вод и

' аэрированной эодк. С учетом специфичности кольматажа установок обез-•луйлсэиБйния, большей его интенсивности по сравнению с водозаборными и дренамшки скважинами в институте ВОДГЕО разработана технология комплексной регенерации скважин и пластов (Г.М.Коммунар, Л.С.’Адексеей, Б.Г.Тесля,, Ь'.В.Середкина .с участием автора), обеспечивающая растворение железистого кольыатанта, его переогложение на значительном удалении от скважин» и ликвидацию газового хсльматажа.

Оборудование для регенерации скважин позволяет осуществить глубокое вакууиирование однопременно с продолжающейся откачкой води из скважины. 1:ри этом вначале на эжектор вода подается работающим насосом, а после снижения давления ниже сетевого и сработки ’ обратного клапана, из сборного водог.ода. Насос, в ..это время работает на сброс в дренаж, Ьаливка кислоты в скважину длл реагентнор, обработки после вакуумирования производится без подъема насоса сначала с помочь» эжектора, а зате»г самотеком через него. Отдавлива-нг.г оторочки реагента в пласт производится водой из водовода. вначале кислота издерживается в зоне фильтра 3-5 часов, а затем подается в пласт. '

Но данным вакуумирования скиаяин водозабора г.Днепродзержинск? установлено, что стабилизация дебита для скважин с сетчатки фильтром наступает через 2,6+3 часа, а с провалочным - через ча-

сов. Это объясняется зааеулени.е;.! иузнрьков воздуха в первом случае в структуре сетки, а во втором во всем объеме гравийной обсыпки. ..

_ Асблт скшискн после вякутрирования увеличивается в 1,4*1,6 раза. _

Последующий процесс рргеча ,:ации у гаиовок обезжедезивания • ио-»;ет быть схематично представлен следующим образа'.!. При воздействии реагента на гидроксид железа происходит его растворение и вынос из прифильтроеой зоны скважины. Но мере продвижения ки^лотне оторочки по водоносному пласту за счет гидродинамической дисперсии проис-

С

ходит ее размыв и,'“соответственно, снижение ее концентрации. Когда кислотность раствора приблизится к точке pH яг 4,Ь начинается вторичное образование коллоидов железа и высвобождение ионсв Н1". При дальнейшей фильтрации раствора происходит полное отложение РеСОН)^ ка породах пласта, но у*е на некотором удалении от сквакины, а ио-нн Н+ и СС”,остаются в растворе, в количестве, равном массе пведон-ного реагента (соляной кислоты).

Реарентная обработка скважин проводится сразу после вакуумиро-ванкя. При этом в первую очередь решается задача предварительного определения количества реагента и объема воды для его отгона в пласт, исходя из требований экологическое, чистоты технологии, т.с. снижения концентрации продуктов реакции в откачиваемой веде до значений, г.:еньиих ІІДК. Эта задача реиеиа аналитически с использованием результатов для радиальной схемы гидродинамической дисперсии в режиме "закачка-откачка" (£1). Из этой формулы следует выражение

*

для оценки оптимальных массы реагента к объома закачиваемой воды по значению допустимой концентрации £*<? .

/ \ к/5

ш = а^-л-^к-з- <г2}

і ( тпа},)

Определение комплексного миграционного параметра }\УпЛ , входящего в (сЕ), производится по данным индикаторных опитоз. Методи» / ка' расчета параметра основана на представлении (НІ) уравнением прямой ^ — ~ їді 1 у = С~ 0,5&іЯ+&г

'^)°г і , которая объединяет опытные точки. Полученное значение углового козі:*и”иеііта

_ 2 ■

позволяет ВЫЧИСЛИТЬ

і о

. / /ал / і /спі ■

Х-./па = 5Щ' /Гбл^Скт)^ ( к>3 )

Определяемый т?ким образом параметр включает и себя некоторое' рел'»ео зиА-іенис кадфф.циегт’. диспеосии без его разделения па раз-

яичгше значения в iraaax: np.qv.oro « обратного движения.' Дия оценки конечного результата по виходу нейтрального индикаторе такой подход допустим, .

Но результатам опробования скпги_чн via г,рух водозаборах определит максимальные кониситрадйи хлор-иона (г.ндккатор) и академия комплексного ккгрицкон, ого параметра при разчьи соотношениях обкомов реагента к закачиваемой дм его ог>гона воды (табл.2)' 1

данные индикаторных сг!р;і1оадний по ск;.ажинаы нодоэабороэ гг.^іЕпрг.дзераинека її Рипі

Таблица к

Г скна->:.инь: ! ,"лз(і іа J фіІЛЬїра J '-‘F , a ~y — — ~ j ОСъси j pt-агента ! ССъеи 1зг.к?.чкк I VV, . »3 ! ! 1Мг;йскуальм&я( ;концентрация) j C/rjах, vr/nj гіоьтілексний параметр Хї'По , К

^01;0ааСч~0 г.Днепоодзегягичсit

9 10 0,3 II 1в 143,3 0,0о7

10 . t) 0,9 ' 1520 ІйУ.б 0,25b

14 . it U,5 ІЗІо 210,9 0,067

16 п 1012 2ІЬ,3 0,120'

г? ■ »» К 1 9-12 230,0 о, І Об

■Зодоаабоо г.Риги

7а* IB 0,1'Л 190 377,0 ' С.СІб

К и IM 34Ь,4 с,02б

II 0,24 ’ bVb Ы,и 0,Сс7

II . II о?Ь ІЗС.Ь 0,064

Ьа 16 0,46 443 і»,0 0,Со4

Уб 6 II 4 07 153,1 . 0,2оІ

4 II 1» ьзі; 179,3 0,129

13 »! - Ьо4 I5t3,3 0,2Ь

гп ~ мощность водоносного пласта приннмалс-сь ракноп £<р - длине фильтра водозаборной сква>:;;н:-'; C,tUZ- !.:аксш.'ь.льнся концентрация по

ОТ И 0'Л-оЧИВ9.СУ.аЯ во.пч, ' Ы'/Г.

* - огнт» П*'*.РС1','1ЯСЬ 'Я07С-*< 1^0-1 -л ХЬсо 1Т. <50ВИ5В?НО I: Ь.Г.,!Гор»у-'.сог-ым Г.М.Л’гял-пиром.

Зтч даньы? гк.-пояьзоз&лись для назначения регдгкьита рсг-енерс-ции скг-я^яи к я&адгов; они ногу? быть использованы также для иред-8яр»нге*Кп«« оцено- прч регенерации родозабсртяс и дреняяюгс аква-хин з сгодных гидрогеологических условиях. •

!? рззульяаге проведенной регенерецяи удельный дебит Ошанин водозабора г.Дцепрэдзсрчитса увеястился с среднем в 1,5 раза, а :;й Р:г-:око:-.!. водозабре в 3~4 раэз, что оГд-яснт-теч разнсЯ степенью копьматгики установок обеьявлезивэ.ччя. Сксатапи с низким дебитом до обработки дают большее приращенпз дебита. Имеется связь также со сроком эксплуатации лодсзаборнкч скважин, которая мокет быть положена в основу назначения межремонтного.периода (порядка '< лет).

При опытной регенерации установок обеэнелрзмвания изучалось поведение основных компонентов в откачиваемой послерегеиерационной поде - Со^+, Ре^, С 1~ и pH. При этом установлено (рис.3), что концентрации хлоридов я кальция не превкяают ГЩК. Следует отметить, что трехвалентное железо в откачиваемой иоде, имеющей почти нейтральную реакцию, отсутствует. Оно после растворения кольматанта эновь гидролизуется и переотккадываетел на породах пласта. Выносится, б основном, двухвалентное железо, которое входило в состав полуторных окислов осадка и было адсорбировано на гидроксиде железа.

Для снижения концентрации делеза опробовался несколько иной реким регенерации, когда кислотная оторочка отгонялось г- пласт аэрированной водой. Ото позволило ка скважине Г1 4 снизить содержание железа до 1,2В иг/п при исходном 2,?5 иг/п. Поскольку это значение ;;е позволяет нанравкть оа-качивао^у» воду з сборний зодозод., прзя-лолена ч опробокапз дззькейп«я нодиТ'якацкк технологии.

Нослерегенерационкье выходные кривые по Са2+, С£“, Ре° и pH Скважина £ 16 Днепродзержинского водозаОора. ■

Для охнслемия всего двухеалентного железа .-закачивались до и после,ввода реагента одинаковые объекы аэрированной воды. По результатам такого опита, например, на скважина £ 16 концентрация уелеза в откачиваемой воде иг: превысила .Щ-Д на питьевую воду.

Таким образом, предлагаемая* технология регенерации установок обозчелезисания позволяет растворить ксльичтирукцие образования, перераспределить их на болыги'Д объем пласта, а тпкт.е полностью очис тить отработанный послереген. "■ационк 'Г. раствор. Поэтому уожко говорить об окологичес-ки чистой технологии, искя»чшкей загрязнение окружающей Ьреди. На нее получено положительное радение на чодан-йую гпявку. .