Водоснабжение из скважины
Опубликовано: 17 сентября 2018 г.
3567
Водоснабжение из скважины – один из самых распространенных способов автономного водоснабжения, предполагающий формирование скважины, установку кессона, монтаж трубопроводной магистрали и накопительного бака. Каждый из этих этапов заслуживает более подробного рассмотрения.
Подземные источники воды
К подземным относятся все источники воды, находящиеся в верхней части земной коры (до глубины 12–16 км) в жидком, твердом и парообразном состояниях. Все подземные воды в действительности являются растворами. Их качество зависит от глубины залегания, прилегающих пород и ряда других факторов.
Ближе всего к поверхности находятся почвенные воды или зона капиллярных вод, которая образуется за счет просачивания воды дождей, талых снегов и проникновения воды из озер и рек. Почвенные воды с глубиной залегания до 10 м могут образовывать временные зоны скопления, называемые верховодкой (рис. 1). В ряде случаев верховодка может иметь глубину до 4 м. Уровень верховодки сильно колеблется в зависимости от сезона, как и ее нестабильное качество – для питьевого водоснабжения такая вода непригодна. Однако верховодка вполне подойдет для полива огорода, уборки и подобных нужд.
Рис. 1. Скважина «на воду»
Более стабильные водоносные слои представляют собой грунтовые воды. Глубина их залегания от нескольких метров от поверхности до нескольких десятков. Именно их в большинстве случаев и используют для устройства автономного водоснабжения.
Артезианская вода – самые глубокие и древние водоносы. Глубина залегания артезианских вод может превышать сотню метров. Вода чаще всего пригодна для питьевых целей, но может быть излишне жесткой – содержать в повышенных концентрациях ионы кальция (Ca2+) и магния (Mg2+), может быть насыщенной и другими различными минералами.
Воде, добытой из автономного источника, необходимо пройти цикл комплексных исследований в СЭС или другой аккредитованной на проведение анализа воды организации. По результатам произведенных анализов делают выводы о возможности ее применения в качестве питьевой или технической. Организация, проводившая анализ воды, может порекомендовать оптимальную схему очистки, если технический вариант сможет после фильтрации приобрести питьевую категорию.
Забивная скважина
При наличии верховодки получить воду для хозяйственных нужд проще и дешевле всего путем устройства скважины-иглы, называемой также абиссинским колодцем. Он представляет собой колонну толстостенных труб ВГП Ø от 25 до 40 мм (рис. 2).
Рис. 2. Забивная скважина «абиссинский колодец»
Трубы забиваются кувалдой и поэтому такие скважины, согласно технологии, еще называются забивными. Обязательные элементы забивной скважины – игло- и скважинный фильтры (рис. 3). Оцинкованная труба диаметром 1,5–2" с навинченным фильтром забивается в грунт так, чтобы он оказался ниже уровня грунтовых вод. Желательно, чтобы водоносный слой, из которого будет осуществляться забор воды, был бы представлен среднезернистым песком или смесью щебенки и песка. Такой грунт хорошо пропускает воду, ее легко будет откачивать. Грунт выше водоносного слоя должен быть достаточно легко проходим с помощью забивной технологии, такие скважины нельзя устраивать в каменных породах.
Рис. 3. Скважинные фильтры – заилившийся (справа)
Применяется абиссинский колодец в том случае, если глубина расположения грунтовых вод не превышает 8 м. С большей глубины подъем воды с помощью поверхностного насоса может оказаться проблематичным. Объем воды в таких скважинах обычно ограничен, и максимальный расход составляет не более 1-2 м3/ч.
Для полноценной системы автономного водоснабжения, которая сможет обеспечить все потребности в воде людей, проживающих в коттедже, или сезонно посещающих дачный дом необходимо пробурить скважину до более глубоких и богатых грунтовых песчаных или артезианских водоносных слоев. Соответственно породам, до которых производят бурения, скважины называют песчаными или известняковыми.
Песчаная скважина
Устройство песчаной скважины проводится бурением вглубь грунта на 10-50 м, пока не будет достигнут водоносный песчаный слой – так называемое, бурение «на песок» (рис. 4). Качество воды в песчаной скважине, как правило, лучше, чем в колодцах. Минусом является малая производительность – 0,3–0,8 м3/ч. Подходит для водоснабжения небольших дачных домов со средним суточным расходом до 500 л. Можно выделить также другие преимущества и недостатки песчаных скважин.
Рис. 4. Схема устройства песчаной скважины
Преимущества:
- возводится быстро,
- стоит недорого,
- не нужно задействовать специальную крупногабаритную строительную технику,
- приличное качество воды без содержания примесей железа.
- Недостатки:
- небольшой срок эксплуатации до 10 лет,
- быстрое заиливание,
- периодическая прокачка,
- затруднительный ремонт.
Артезианская скважина
Скважина «на известняк» – артезианская и является самым оптимальным решением по обеспечению большого загородного дома и участка водой. Глубина бурения 100-200 м. Бурение такой скважины обычно занимает одну-две недели. В некоторых местах известняковые породы залегают ближе к поверхности. По Московской области глубина такой скважины в среднем колеблется от 30-40 м (юг ) до 200 м (север). Обеспечивает буровая скважина «на известняк» в среднем 3–15 м3/ч воды (зависит от диаметра обсадной трубы).
Преимущества:
- отсутствие заиливания, пересыхания, дополнительных фильтров,
- длительная эксплуатация до 50 лет и более,
- возможность водоснабжения нескольких домов одновременно.
- Основной недостаток — дорогое удовольствие в виду привлечения профессиональных бурильщиков и спецтехники.
Система водоснабжения из скважины
Для последующего обслуживания скважины и соединения ее с трубой, подводящей воду к дому, которая прокладывается ниже глубины сезонного промерзания (около 2 м в Московской обл.), скважина оборудуется кессоном – заглубленным герметичным смотровым колодцем (рис. 5).
Рис. 5. Схема водоснабжения частного дома из скважины
Система водоснабжения из скважины обычно состоит из насоса, погружаемого на определенную глубину (погружной) или находящегося снаружи (поверхностный), и накопительного бака – гидроаккумулятора, в который закачивается вода, поступающая далее в водопровод и к точкам разбора. Кроме того, в систему входят необходимая автоматика и пульт управления.
Поверхностные самовсасывающие насосы оптимально использовать для забора воды если глубина до поверхности воды в источнике не превышает 7 м, так как большинство из них предназначено для закачки с глубины максимум – 8 м. Однако некоторые современные модели поверхностных насосов могут поднимать воду с глубины 27 м. Перед запуском самовсасывающие насосы необходимо заполнять водой (предусмотрено отверстие с пробкой).
Если глубина скважины превышает 8 м обычно для забора воды используется погружной скважинный насос, который подвешивается в скважине на тросе. Различают погружные колодезные насосы и скважинные. Колодезные имеют внутреннюю рубашку охлаждения двигателя и поэтому могут размещаться в колодце или скважине большого диаметра. Скважинные – не имеют встроенной рубашки охлаждения, и поэтому место их эксплуатации – скважина соответствующего диаметра.
По конструктивным особенностям – это динамические насосы, из которых для забора воды в условиях бытового автономного водоснабжения обычно используются центробежные (одноступенчатые и многоступенчатые) и струйные эжекторы (действующие по Jet-принципу).
В качестве гидроаккумулятора в современных системах автономного водоснабжения, как правило, применяются мембранные баки – гидропневмоакумуляторы (рис. 6), обеспечивающие напор в трубопроводе после подъема воды из скважины.
Рис. 6. Оборудование для насосной станции системы автономного водоснабжения из скважины: скважинный насос, гидропневмоаккумулятор с установленным реле давления.
Их применение позволяет поддерживать необходимое давление в трубопроводе, одновременно предохраняя насос от излишне большого числа циклов включение/выключение. У колодезных и скважинных насосов есть ограничение по количеству включений (обычно не более 20 в час), из-за возникающего при запуске насоса скачка тока, при котором изнашиваются обмотки (разрушается изоляцию между витками). Автоматическим средством, обеспечивающим включение и выключение насоса, служит в таком случае реле давления, устанавливающееся на выходе с гидропневмоаккумулятора. Чем больше объем гидропневмоаккумулятора, тем меньше потребуется включений.
В то же время производительность насоса и емкость гидроаккумулятора подбираются по параметрам скважины и планируемого количества потребляемой воды. Каждая точка водоразбора должна обеспечивать примерно 12–15 л/мин при среднем давлении 2–3 бара. При трех одновременно работающих точках насос должен давать примерно 45 л/мин при соответствующем напоре (3 бара). Минимальный объем гидропневмоакккумулятора для восьми точек разбора должен составлять 180–200 л (масса воды до 200 кг). При необходимости можно устанавливать два или даже три параллельно соединенных бака.
Водоснабжение из скважины с использованием гидроаккумулятора не только снижает частоту включения насоса, но и защищает систему водоснабжения от гидроударов, а также позволяет всегда иметь в наличии определенный запас воды (например, на случай отключения электричества).
Рис. 7. Пластиковый накопительный бак для воды «Акватек ATV-1000»
В бытовых системах водоснабжения с открытыми баками (рис. 7) средством автоматизации, включающим и выключающим насос, может быть установленный в таком гидроаккумуляторе поплавковый выключатель (рис 8).
Рис. 8. Поплавковый кран на входе в накопительный бак
Если накопительную емкость в таких системах устанавливают внутри дома, то бак размещают обычно на чердаке, реже – в мансарде или на втором этаже. Давление воды в трубопроводах в таком случае создается за счет силы тяжести. Вода поступает к точкам разбора самотеком. В такой системе может предусматриваться как один, так и два гидроаккумулятора – один для холодного, а второй для горячего водоснабжения (рис.9).
Рис. 9. Схема автономного водоснабжения с двумя накопительными баками при верхнем подключении
Возможно и нижнее расположение накопительной емкости для воды, когда ее размещают в подвале или закапывают в землю. Подача воды из такого гидроаккумулятора осуществляется с помощью насосной станции, аналогично водоснабжению из колодца небольшой глубины. Насосная станция должна включать все обязательные компоненты: насос (удобнее в данном случае поверхностный), мембранный напорный бак (благодаря которому поддерживается давление в сети и реже происходят включения/выключения насоса), автоматическое реле давления.
Статья из журнала "Аква-Терм" №4/2018
