Способы водоснабжения загородного дома
Источники водоснабжения и требования к качеству питьевой воды
Для того чтобы определиться со способом добычи воды, следует знать, что по степени пригодности (в порядке убывания) все источники можно классифицировать следующим образом:
■ артезианские воды (они наиболее надежно защищены от внешнего загрязнения);
■ межпластовые безнапорные воды (ключевые колодцы, родники);
■ грунтовые воды;
■ открытые водоемы.
Для нормального водоснабжения полностью подходят только первые два источника, так как и грунтовые воды, и воды открытых водоемов обычно сильно загрязнены и зачастую их объем весьма нестабилен.
Требования к питьевой воде следующие: она должна соответствовать бактериологическим и органолептическим показателям (не содержать микроорганизмов выше пороговых значений и не иметь выраженного вкуса и запаха), концентрация токсичных химических веществ не должна превышать предельно допустимых.
Анализ на соответствие воды ГОСТу можно произвести в местных отделах сан-станции.
Существует два способа решения вопроса системы водоснабжения частного дома:
Централизованное водоснабжение; Автономное (индивидуальное) водоснабжение.
Централизованное водоснабжение дома
Централизованное водоснабжение — это система, в которой большое количество потребителей подключены к одному источнику воды.
Подключение к центральной водопроводной сети является одним из наиболее удобных способов решения вопроса водоснабжения загородного дома.
При выборе такого способа отпадает необходимость бурения скважины, устройства колодца на участке дома, расход воды не ограничен объемом колодца или скважины, при отключении электроэнергии вода в кране не перестанет течь, а так же не требуется сооружение накопительных емкостей или установки гидроаккумулятора.
Но у данного способа водоснабжения имеются и недостатки:
■даже если отвод вашего водопровода сделан из труб ПВХ или нержавейки, то все
равно в воде будет присутствовать ржавчина, которая есть в трубах центрального
водопровода;
■ в основном дезинфекция воды на центральных водозаборных станциях происходит с использованием хлора, значит и в воде поступающей в ваш дом, будет присутствовать хлор, что существенно снижает качество воды;
■так же по многим причинам (авария на каком-либо участке водопровода, регламентное обслуживание и т. п.) вода может временно прекратить свое поступление к вам в дом, что создает определенный дискомфорт;
■ требуется вносить ежемесячную плату за использование воды (оплата осуществляется по данным счетчика контроля расхода воды).
Одним из способов централизованного водоснабжения в загородных поселках или дачных кооперативах является система с применением водонапорной башни.
Водонапорная башня — сооружение в системе водоснабжения для регулирования напора и расхода воды в водопроводной сети, создания ее запаса и выравнивания графика работы насосных станций.
Водонапорная башня состоит из бака (резервуара) для воды, обычно цилиндрической формы, и опорной конструкции (ствола). Регулирующая роль водонапорной башни заключается в том, что в часы уменьшения водопотребления избыток воды, подаваемой насосной станцией, накапливается в водонапорной башне и расходуется из нее в часы увеличенного водопотребления. Высота водонапорной башни (расстояние от поверхности земли до низа бака) обычно не превышает 25 м, в редких случаях — 30 м; емкость
бака — от нескольких десятков м3 (для малых водопроводов) до нескольких тысяч м3 (в больших городских и промышленных водопроводах). Опорные конструкции выполняются в основном из стали, железобетона, иногда из кирпича, баки — преимущественно из железобетона и стали.
Если водонапорная башня используется в загородных поселках при отсутствии цен-трализованого водоповода, то для заполнения ее водой необходима скважина. Наиболее пригодными для хозяйственно-питьевых нужд являются артезианские скважины. Они, как правило, отличаются стабильностью запасов и высоким качеством воды. Далее от скважины прокладывается трубопровод, подключаемый к насосу, находящемуся в здании насосной станции, также устанавливается автоматика для поддержания стабильного давления в системе. От насоса к емкости водонапорной башни прокладывается трубопровод, где устанавливается поплавковый клапан, который при понижении уровня воды подает сигнал на автоматическую систему насосной станции для включения насоса, а при достижении заданного уровня — на отключение. Водонапорные башни оборудуют трубами для подачи и отвода воды, переливными устройствами для предотвращения переполнения бака, а также системой замера уровня воды с телепередачей сигналов в диспетчерский пункт.
За счет большого объема емкости и высоты напорной башни создается давление, которого хватает на устройство ценрализованного водоснабжения небольшого поселка. Благодаря большому запасу воды эта система может работать долгое время автономно (без подачи электроэнергии).
Рисунок 1. Система водоснабжения с применением водонапорной башни
Способы водоснабжения загородного дома_z@z@i@z(gt 7
Одной из наиболее распространенных систем водонапорных башен является «Башня Рожновского». Башня Рожновского состоит из бака, водонапорной опоры, крышки бака с люком для осмотра. Внутри стенки бака приварены скобы льдоудерживателя, а также скобы для спуска обслуживающего персонала. Для подъема на башню существует наружная лестница с предохранительным ограждением. Объем башни — от 10 до 150 м куб. Чаще всего резервуар водонапорной башни изготавливается прямоугольной или округлой формы, соотношение между диаметром и высотой которого зависит от индивидуальных архитектурно-строительных и технологических параметров. Объем резервуара, как и высота опоры, определяется согласно результатам расчетов водораспределительной сети. Для предохранения запаса воды от загрязнения и замерзания резервуар башни окружен специальной защитой. Поступление воды в башню осуществляется при помощи насосов из артезианских кважин.
Однако «Башни Рожновского» имеют ряд недостатков:
■ высокая стоимость строительства;
• большие перпады давления, сложность удержания давления на одном уровне в системе водоснабжения (что может быть критическим);
• перемерзание зимой.
На сегодняшний день в качестве замены «Башни Рожновского» используют более эффективную и современную схему подземных резервуаров с насосной станцией и частотным регулятором.
Данная схема имеет следующие преимущества:
■ стоимость строительства намного ниже, чем строительство водонапорной башни;
■ стабильное давление в системе водоснабжения;
■ бесперебойная работа круглый год.
Недостатком является повышенный, по сравнению с башней Рожновского, расход электроэнергии во время эксплуатации.
Когда нет возможности подключиться к централизованной системе водоснабжения, используют автономное водоснабжение дома.
Автономное (индивидуальное) водоснабжение
Для устройства автономного водоснабжения частного дома есть несколько вариантов:
■ устройство колодца;
■ бурение скважин;
• забор воды из поверхностных водоисточников.
Водозабор из открытых источников (река, озеро)
Если вы намерены использовать воду их открытых водоисточников для питья и приготовления пищи, то водоснабжение водозабором из открытых источников требует выполнить большой объем работы по созданию зон санитарной охраны места забора воды. К примеру, необходимо установить границу первого пояса зоны санитарной охраны (ЗСО) на реке в месте забора воды:
■ вверх по течению расстояние от точки забора до границы пояса ЗСО должно быть не менее 200 м и 100 м вниз по течению;
■ глубина на месте водозабора должна составлять не менее 2,5 метров.
А — водоприемник;
Б — насосная станция подачи воды в систему водопровода; 1 — насос, 2 — трубы водопровода, 3 — траншея, 4 — стены водоприемника, 5 — всасывающее отделение, 6 — приемник воды, 7 — окна с решетками для поступления воды в водоприемник, 8 — площадка с защитным колпаком, 9 — металлические выдвижные сетки
Рисунок 2. Примерная схема водозабора из открытых источников
Способы водоснабжения загородного дома 9 ---—-:{§Q§)=©=@:—
Водозаборное устройство (А) устанавливается на дне водоема, труба водопровода прокладывается в траншее, заводится в приемник воды (6) и оттуда с помощью насосов, установленных в насосной станции (Б), вода поступает для нужд загородного дома.
Объемы работ при устройстве системы водоснабжения из открытых водоемов довольно значительны, а вот качество воды будет ниже, чем в колодце.
Так что большая часть владельцев частных домов если и используют воду из открытых водоисточников, то только исключительно в технических целях или для полива насаждений на своем земельном участке.
Устройство для забора воды из водоема для полива растений гораздо проще.
Делают небольшой настил, заходящий в воду, чтобы было удобнее погружать насос на более глубокий участок водоема. Чтобы насос не погружался на самое дно и в него во время работы не попадал ил или песок, насос устанавливают на ограничительную планку, изготовленную из непотопляемого материала.
Для перекачивания воды используют насос типа «Малыш» или «Ручеек» (можно и другой насос такого же типа).
С помощью шланга подают воду от насоса к емкости-накопителю (бочка, цистерна).
Для получения более качественной воды для дачного домика или загородного коттеджа используют колодцы или скважины. Что же сооружать лучше? Это зависит от того, как водоносный слой залегает под вашим участком. Обычно при его глубине до 10 м роют колодец. Чем глубже водоносный слой, тем предпочтительнее скважина (трубный водозабор) и дешевле монтаж водоснабжения.
4
Артезианская скважина
Если вы хотите получить действительно чистую воду, залегающую на больших глубинах, то без скважины вам не обойтись. На глубину более 40 метров поверхностные воды почти не попадают, а грунтовые успевают достаточно хорошо отфильтроваться, поэтому вода там значительно чище, чем в колодце, но зато на большой глубине вода более минерализована. Так же скважину лучше бурить при высоком уровне грунтовых вод, так как самым верхним грунтовым и поверхностным водам попасть в скважину сложнее, чем через швы между кольцами колодца.
Артезианские скважины или «Скважины на известняк», как правило, достаточно глубокие (более 30 метров). Бурение скважин на известняковые водоносные слои является оптимальным вариантом для водоснабжения загородного коттеджа. Водоснабжение из глубоких скважин возможно организовать в автоматическом режиме. Артезианская скважина отличается достаточно продолжительным сроком эксплуатации, иногда до 50 лет. Используя материалы нового поколения на основе полимеров, можно существенно продлить срок ее службы без потери качества воды — до 70 лет. Кроме того, такие скважины весьма надежны в эксплуатации.
Бурение артезианских скважин выполняется с промывкой мощными установками роторного бурения типа УРБ-2 А2.
При вращательном роторном способе бурения двигатель, установленный на поверхности, посредством ротора — массивного стального кольца, соединенного с ним — передает вращение находящемуся на забое долоту через колонну опущенных в скважину бурильных труб-штанг. В процессе бурения по бурильным трубам на забой непрерывно подается сверху глинистый раствор. Он охлаждает долото, и, захватывая выбуренные частицы породы, поднимается вверх по кольцевому пространству между бурильными трубами и стенками скважины. Таким образом, происходит постоянная очистка забоя. На этом роль глинистого раствора не ограничивается — в рыхлом грунте он проникает в поры, связывает друг с другом песчаные зерна и образует глиняную корку, закрепляющую стенки скважины и не дающую ей обрушиться. Однако это имеет и существенную отрицательную сторону: закупоривая водоприемную поверхность, глинистый раствор
— -3§Q§)=@=@:—
приводит к снижению водозахватной способности водозабора — приходится затрачивать довольно много времени и средств, чтобы очистить скважину, разглинизировать ее стенки.
В последнее время все большее распространение получает способ вращательного бурения водозаборных скважин с обратной промывкой. Смысл его заключается в том, что, в отличие от описанной выше промывки забоя скважин с прямой подачей глинистого раствора по бурильным трубам, здесь, наоборот, раствор (а теперь, чаще всего, просто вода) подается в кольцевое пространство между стенками скважин и колонной буровых труб. Поток поступающей воды (раствора) удерживает скважину от обрушения, смешивается на забое с выбуренным грунтом и по буровым трубам всасывается наверх. Отсюда второе название этого способа — всасывающее бурение. Благодаря такой промывке забоя, скорость восходящего потока в буровой колонне не зависит от диаметра скважины, поэтому она может быть достаточно большой, что позволяет выносить куски породы значительных размеров, а следовательно, вести проходку скважин намного большего диаметра, чем при прямой промывке.
Для поднятия воды из скважины служат насосы. Простейший из насосов, пришедший в водоснабжение от традиционной нефтяной качалки — это поршневой штанговый насос объемного действия. Устройство его просто и напоминает черпание воды ведром из колодца. Поршень насоса — цилиндрический стальной стакан с круглым донным отверстием, где установлен шарик-клапан. Когда стакан падает вниз, клапан открыт и вода поступает через отверстие в стакан; когда он поднимается, шарик прижимается водой к отверстию и закрывает его. Поступательно-возвратное движение поршню сообщает длинная стальная штанга, приводимая в действие балансиром — устройством, очень похожим на обычный колодезный «журавль».
Однако чаще всего для откачки воды из артезианских скважин применяются лопастные центробежные насосы, которые удается легче всех других электрифицировать. Они представляют собой колесо, которое вращается на валу двигателя и имеет радиальные плоскости-лопатки. Помещенное в металлический кожух-корпус насоса, такое колесо загребает притекающую к нему воду и отбрасывает ее в сторону, к напорному патрубку. С противоположной стороны рабочего колеса — там, где отбирается вода — в результате действия центробежных сил создается разрежение, вакуум, куда и засасывается вода из скважины.
В последнее время широкое распространение получили глубинные центробежные насосы с погружным электродвигателем. Заключенный в герметичный корпус, такой насосный агрегат позволяет надежно вести откачку воды даже с 500-метровой глубины.
Часто при пробной откачке воды из скважины применяется эрлифт. В скважину от компрессора по трубе подается под давлением сжатый воздух. Его пузырьки насыщают воду и образуют водо-воздушную смесь, которая благодаря своей легкости поднимается вверх. На поверхности она изливается в сбросную трубу или лоток, где воздух
12 Водоснабжение загородного дома -^QQQQQQsE---
улетучивается, а вода остается. Таким образом, воздух («эр») здесь служит своеобразным «лифтом», который поднимает воду на нужную высоту.
Существует и множество других типов водоподъемников, отличающихся принципом работы, конструкцией рабочего органа, материалом, приводом и т. п. Например, находят применение винтовые насосы, работающие по принципу шнека. Также используются ленточные или ячеистоленточные водоподъемники, в которых металлическая или резиновая лента при движении вверх поднимает воду в своих ячейках и выливает ее в желоб. Интересны и водоструйные насосы (гидроэлеваторы), работающие по принципу пульверизатора — здесь эжекционный эффект создается струей воды, подаваемой под напором сверху и увлекающей воду из скважины.
Фильтр в артезианской скважине не устанавливают, если вода находится в крепких трещиноватых породах. При сильно разрушенных известняках или известняках с переслаиваниями, в зону водопритока устанавливаются трубчатые фильтры с отверстиями (перфорация). Дебит глубокой артезианской скважины для коттеджа может достигать 5 — 10 куб. м/час. Такое количество воды позволяет не только полностью решить вопросы хозяйственно-бытового водоснабжения загородного дома, но и использовать воду для полива или устройства бассейна.
Устройство артезианской скважины
Стенки скважины, получаемой в результате бурения, закрепляют опускаемой в нее стальной обсадной трубой. Эту трубу опускают приблизительно до верхней границы залегания водоносных пород. В большинстве случаев эти породы представляют собой насыщенные водой пески, песчано-гравелистые или скальные трещиноватые породы.
В обсадную трубу опускают трубу меньшего диаметра, которую доводят обычно до нижней границы залегания водоносных пород, несколько заглубляя в подстилающие водонепроницаемые породы. При необходимости в эту трубу опускают фильтр (представляющий собой обычно трубу с перфорированной — дырчатой или щелевой — частью), предназначенный для защиты скважины от занесения в нее вместе с водой частиц грун-ы из водоносного слоя. Фильтр, диаметр которого должен быть меньше внутреннего диаметра трубы, опускается в нее при помощи штанг и специальных замков. После уста-моики фильтра трубу удаляют из скважины, а кольцевое пространство между стенками фильтроной трубы и обсадной трубы уплотняют.
При залегании водоносных пород на большой глубине достигнуть их одной обсадной трубой не удается ввиду значительного возрастания сопротивления грунта погружению обсадных труб. В этих условиях используют несколько обсадных труб постепенно уменьшающегося диаметра. После того как трубой максимального диаметра достигнута наибольшая возможная глубина, в нее опускают трубу ближайшего меньшего диаметра.
уровень воды
0159 стальная труба
0125 пластиковая труба
0 98 открытый ствол
Рисунок 3. Схема артезианской скважины с двойной обсадкой
Если требуемая глубина не достигнута второй трубой, в нее вводят третью трубу еще меньшего диаметра и т. д. В результате скважина получает телескопический вид. По мере заглубления концентрические зазоры между обсадными трубами заделывают (тампонируют) цементным раствором. Для этого применяют тампонажный портландцемент с началом схватывания не ранее чем через два часа и концом схватывания не позднее десяти часов. В скальных грунтах подобного крепления стенок скважины не требуется.
Такая технология устройства глубоких скважин имеет несколько недостатков:
■ стальные обсадные трубы под действие воды корродируют и разрушаются со временем;
■ ржавчина попадает в питьевую воду, снижая ее качество;
■ в результате коррозии труб в их стенках появляются отверстия, и существует реальная
угроза попадания в скважину воды из некачественных верхних горизонтов и смешивание ее с питьевой водой, в результате в скважине может оказаться вода из очистных сооружений соседа; ■ кроме того, поток воды из верхних горизонтов может принести с собой песок и частицы глины, заиливая скважину.
Современные технологии внесли коррективы в эту область. Бурение ведут в несколько этапов. На первом этапе бурят песчано-глинистые отложения до известняка и опускают металлическую обсадную колонну из труб с фильтрационной частью.
Бурение известняка до вскрытия водоносного горизонта ведут уже меньшим диаметром. После этого на всю глубину скважины вставляют пластиковую колонну, в которой вода под пластовым давлением поднимается на определенный статический уровень. Такое устройство называется скважина с двойной обсадкой (наружная труба — металл, рабочая внутренняя труба — пластик).
Вокруг пластиковой трубы на 5 —10 м выше фильтрационной части насыпают калиброванный кварцевый гравий диаметром 1,2 — 2,0 мм, который не препятствует прохождению воды в эксплуатационную колонну. Этот слой служит дополнительным фильтром для механических примесей. На слой гравия насыпают гранулы сухой глины, которые, увеличиваясь в объеме под действием влаги, создают «глиняный замок», препятствующий водам верхнего горизонта проникнуть в эксплуатационный горизонт.
Самая нижняя часть скважины служит отстойником, где вода, прежде чем попасть в насос, освобождается от содержащихся в ней мелких частиц. Над отстойником находится водоприемная часть скважины — фильтр.
Выше водоприемной части скважины располагаются колонны эксплуатационных и обсадных труб, которые, с одной стороны, «обсаживают» скважину, удерживая ее стенки от обрушения, с другой — служат для размещения в них водоподъемных труб и насоса. Над эксплуатационной колонной находится кондуктор.
Оправдывая свое название, он каждой проходящей через него при бурении трубе задает точное направление.
С наружной стороны кондуктор одевается в цементную или глиняную рубашку-замок, который предотвращает засорение водоносного горизонта от попадания в него с поверхности грязной воды через затрубное пространство обсадных труб (затрубная цементация).
Готовую скважину необходимо обустроить. Это можно сделать, устроив приямок (кессон) — колодец для обслуживания скважины.
Кессон — представляет собой герметичный подземный колодец из железобетонных колец, с двойной крышкой и люком (см. рис. 4).
Установка кессона позволяет расположить все водоподъемное оборудование: гидро-
Кессон Автоматика
Источники водоснабжения и требования к качеству питьевой воды
Для того чтобы определиться со способом добычи воды, следует знать, что по степени пригодности (в порядке убывания) все источники можно классифицировать следующим образом:
■ артезианские воды (они наиболее надежно защищены от внешнего загрязнения);
■ межпластовые безнапорные воды (ключевые колодцы, родники);
■ грунтовые воды;
■ открытые водоемы.
Для нормального водоснабжения полностью подходят только первые два источника, так как и грунтовые воды, и воды открытых водоемов обычно сильно загрязнены и зачастую их объем весьма нестабилен.
Требования к питьевой воде следующие: она должна соответствовать бактериологическим и органолептическим показателям (не содержать микроорганизмов выше пороговых значений и не иметь выраженного вкуса и запаха), концентрация токсичных химических веществ не должна превышать предельно допустимых.
Анализ на соответствие воды ГОСТу можно произвести в местных отделах сан-станции.
Существует два способа решения вопроса системы водоснабжения частного дома:
Централизованное водоснабжение; Автономное (индивидуальное) водоснабжение.
Централизованное водоснабжение дома
Централизованное водоснабжение — это система, в которой большое количество потребителей подключены к одному источнику воды.
Подключение к центральной водопроводной сети является одним из наиболее удобных способов решения вопроса водоснабжения загородного дома.
При выборе такого способа отпадает необходимость бурения скважины, устройства колодца на участке дома, расход воды не ограничен объемом колодца или скважины, при отключении электроэнергии вода в кране не перестанет течь, а так же не требуется сооружение накопительных емкостей или установки гидроаккумулятора.
Но у данного способа водоснабжения имеются и недостатки:
■даже если отвод вашего водопровода сделан из труб ПВХ или нержавейки, то все
равно в воде будет присутствовать ржавчина, которая есть в трубах центрального
водопровода;
■ в основном дезинфекция воды на центральных водозаборных станциях происходит с использованием хлора, значит и в воде поступающей в ваш дом, будет присутствовать хлор, что существенно снижает качество воды;
■так же по многим причинам (авария на каком-либо участке водопровода, регламентное обслуживание и т. п.) вода может временно прекратить свое поступление к вам в дом, что создает определенный дискомфорт;
■ требуется вносить ежемесячную плату за использование воды (оплата осуществляется по данным счетчика контроля расхода воды).
Одним из способов централизованного водоснабжения в загородных поселках или дачных кооперативах является система с применением водонапорной башни.
Водонапорная башня — сооружение в системе водоснабжения для регулирования напора и расхода воды в водопроводной сети, создания ее запаса и выравнивания графика работы насосных станций.
Водонапорная башня состоит из бака (резервуара) для воды, обычно цилиндрической формы, и опорной конструкции (ствола). Регулирующая роль водонапорной башни заключается в том, что в часы уменьшения водопотребления избыток воды, подаваемой насосной станцией, накапливается в водонапорной башне и расходуется из нее в часы увеличенного водопотребления. Высота водонапорной башни (расстояние от поверхности земли до низа бака) обычно не превышает 25 м, в редких случаях — 30 м; емкость
бака — от нескольких десятков м3 (для малых водопроводов) до нескольких тысяч м3 (в больших городских и промышленных водопроводах). Опорные конструкции выполняются в основном из стали, железобетона, иногда из кирпича, баки — преимущественно из железобетона и стали.
Если водонапорная башня используется в загородных поселках при отсутствии цен-трализованого водоповода, то для заполнения ее водой необходима скважина. Наиболее пригодными для хозяйственно-питьевых нужд являются артезианские скважины. Они, как правило, отличаются стабильностью запасов и высоким качеством воды. Далее от скважины прокладывается трубопровод, подключаемый к насосу, находящемуся в здании насосной станции, также устанавливается автоматика для поддержания стабильного давления в системе. От насоса к емкости водонапорной башни прокладывается трубопровод, где устанавливается поплавковый клапан, который при понижении уровня воды подает сигнал на автоматическую систему насосной станции для включения насоса, а при достижении заданного уровня — на отключение. Водонапорные башни оборудуют трубами для подачи и отвода воды, переливными устройствами для предотвращения переполнения бака, а также системой замера уровня воды с телепередачей сигналов в диспетчерский пункт.
За счет большого объема емкости и высоты напорной башни создается давление, которого хватает на устройство ценрализованного водоснабжения небольшого поселка. Благодаря большому запасу воды эта система может работать долгое время автономно (без подачи электроэнергии).
Рисунок 1. Система водоснабжения с применением водонапорной башни
Способы водоснабжения загородного дома_z@z@i@z(gt 7
Одной из наиболее распространенных систем водонапорных башен является «Башня Рожновского». Башня Рожновского состоит из бака, водонапорной опоры, крышки бака с люком для осмотра. Внутри стенки бака приварены скобы льдоудерживателя, а также скобы для спуска обслуживающего персонала. Для подъема на башню существует наружная лестница с предохранительным ограждением. Объем башни — от 10 до 150 м куб. Чаще всего резервуар водонапорной башни изготавливается прямоугольной или округлой формы, соотношение между диаметром и высотой которого зависит от индивидуальных архитектурно-строительных и технологических параметров. Объем резервуара, как и высота опоры, определяется согласно результатам расчетов водораспределительной сети. Для предохранения запаса воды от загрязнения и замерзания резервуар башни окружен специальной защитой. Поступление воды в башню осуществляется при помощи насосов из артезианских кважин.
Однако «Башни Рожновского» имеют ряд недостатков:
■ высокая стоимость строительства;
• большие перпады давления, сложность удержания давления на одном уровне в системе водоснабжения (что может быть критическим);
• перемерзание зимой.
На сегодняшний день в качестве замены «Башни Рожновского» используют более эффективную и современную схему подземных резервуаров с насосной станцией и частотным регулятором.
Данная схема имеет следующие преимущества:
■ стоимость строительства намного ниже, чем строительство водонапорной башни;
■ стабильное давление в системе водоснабжения;
■ бесперебойная работа круглый год.
Недостатком является повышенный, по сравнению с башней Рожновского, расход электроэнергии во время эксплуатации.
Когда нет возможности подключиться к централизованной системе водоснабжения, используют автономное водоснабжение дома.
Автономное (индивидуальное) водоснабжение
Для устройства автономного водоснабжения частного дома есть несколько вариантов:
■ устройство колодца;
■ бурение скважин;
• забор воды из поверхностных водоисточников.
Водозабор из открытых источников (река, озеро)
Если вы намерены использовать воду их открытых водоисточников для питья и приготовления пищи, то водоснабжение водозабором из открытых источников требует выполнить большой объем работы по созданию зон санитарной охраны места забора воды. К примеру, необходимо установить границу первого пояса зоны санитарной охраны (ЗСО) на реке в месте забора воды:
■ вверх по течению расстояние от точки забора до границы пояса ЗСО должно быть не менее 200 м и 100 м вниз по течению;
■ глубина на месте водозабора должна составлять не менее 2,5 метров.
А — водоприемник;
Б — насосная станция подачи воды в систему водопровода; 1 — насос, 2 — трубы водопровода, 3 — траншея, 4 — стены водоприемника, 5 — всасывающее отделение, 6 — приемник воды, 7 — окна с решетками для поступления воды в водоприемник, 8 — площадка с защитным колпаком, 9 — металлические выдвижные сетки
Рисунок 2. Примерная схема водозабора из открытых источников
Способы водоснабжения загородного дома 9 ---—-:{§Q§)=©=@:—
Водозаборное устройство (А) устанавливается на дне водоема, труба водопровода прокладывается в траншее, заводится в приемник воды (6) и оттуда с помощью насосов, установленных в насосной станции (Б), вода поступает для нужд загородного дома.
Объемы работ при устройстве системы водоснабжения из открытых водоемов довольно значительны, а вот качество воды будет ниже, чем в колодце.
Так что большая часть владельцев частных домов если и используют воду из открытых водоисточников, то только исключительно в технических целях или для полива насаждений на своем земельном участке.
Устройство для забора воды из водоема для полива растений гораздо проще.
Делают небольшой настил, заходящий в воду, чтобы было удобнее погружать насос на более глубокий участок водоема. Чтобы насос не погружался на самое дно и в него во время работы не попадал ил или песок, насос устанавливают на ограничительную планку, изготовленную из непотопляемого материала.
Для перекачивания воды используют насос типа «Малыш» или «Ручеек» (можно и другой насос такого же типа).
С помощью шланга подают воду от насоса к емкости-накопителю (бочка, цистерна).
Для получения более качественной воды для дачного домика или загородного коттеджа используют колодцы или скважины. Что же сооружать лучше? Это зависит от того, как водоносный слой залегает под вашим участком. Обычно при его глубине до 10 м роют колодец. Чем глубже водоносный слой, тем предпочтительнее скважина (трубный водозабор) и дешевле монтаж водоснабжения.
4
Артезианская скважина
Если вы хотите получить действительно чистую воду, залегающую на больших глубинах, то без скважины вам не обойтись. На глубину более 40 метров поверхностные воды почти не попадают, а грунтовые успевают достаточно хорошо отфильтроваться, поэтому вода там значительно чище, чем в колодце, но зато на большой глубине вода более минерализована. Так же скважину лучше бурить при высоком уровне грунтовых вод, так как самым верхним грунтовым и поверхностным водам попасть в скважину сложнее, чем через швы между кольцами колодца.
Артезианские скважины или «Скважины на известняк», как правило, достаточно глубокие (более 30 метров). Бурение скважин на известняковые водоносные слои является оптимальным вариантом для водоснабжения загородного коттеджа. Водоснабжение из глубоких скважин возможно организовать в автоматическом режиме. Артезианская скважина отличается достаточно продолжительным сроком эксплуатации, иногда до 50 лет. Используя материалы нового поколения на основе полимеров, можно существенно продлить срок ее службы без потери качества воды — до 70 лет. Кроме того, такие скважины весьма надежны в эксплуатации.
Бурение артезианских скважин выполняется с промывкой мощными установками роторного бурения типа УРБ-2 А2.
При вращательном роторном способе бурения двигатель, установленный на поверхности, посредством ротора — массивного стального кольца, соединенного с ним — передает вращение находящемуся на забое долоту через колонну опущенных в скважину бурильных труб-штанг. В процессе бурения по бурильным трубам на забой непрерывно подается сверху глинистый раствор. Он охлаждает долото, и, захватывая выбуренные частицы породы, поднимается вверх по кольцевому пространству между бурильными трубами и стенками скважины. Таким образом, происходит постоянная очистка забоя. На этом роль глинистого раствора не ограничивается — в рыхлом грунте он проникает в поры, связывает друг с другом песчаные зерна и образует глиняную корку, закрепляющую стенки скважины и не дающую ей обрушиться. Однако это имеет и существенную отрицательную сторону: закупоривая водоприемную поверхность, глинистый раствор
— -3§Q§)=@=@:—
приводит к снижению водозахватной способности водозабора — приходится затрачивать довольно много времени и средств, чтобы очистить скважину, разглинизировать ее стенки.
В последнее время все большее распространение получает способ вращательного бурения водозаборных скважин с обратной промывкой. Смысл его заключается в том, что, в отличие от описанной выше промывки забоя скважин с прямой подачей глинистого раствора по бурильным трубам, здесь, наоборот, раствор (а теперь, чаще всего, просто вода) подается в кольцевое пространство между стенками скважин и колонной буровых труб. Поток поступающей воды (раствора) удерживает скважину от обрушения, смешивается на забое с выбуренным грунтом и по буровым трубам всасывается наверх. Отсюда второе название этого способа — всасывающее бурение. Благодаря такой промывке забоя, скорость восходящего потока в буровой колонне не зависит от диаметра скважины, поэтому она может быть достаточно большой, что позволяет выносить куски породы значительных размеров, а следовательно, вести проходку скважин намного большего диаметра, чем при прямой промывке.
Для поднятия воды из скважины служат насосы. Простейший из насосов, пришедший в водоснабжение от традиционной нефтяной качалки — это поршневой штанговый насос объемного действия. Устройство его просто и напоминает черпание воды ведром из колодца. Поршень насоса — цилиндрический стальной стакан с круглым донным отверстием, где установлен шарик-клапан. Когда стакан падает вниз, клапан открыт и вода поступает через отверстие в стакан; когда он поднимается, шарик прижимается водой к отверстию и закрывает его. Поступательно-возвратное движение поршню сообщает длинная стальная штанга, приводимая в действие балансиром — устройством, очень похожим на обычный колодезный «журавль».
Однако чаще всего для откачки воды из артезианских скважин применяются лопастные центробежные насосы, которые удается легче всех других электрифицировать. Они представляют собой колесо, которое вращается на валу двигателя и имеет радиальные плоскости-лопатки. Помещенное в металлический кожух-корпус насоса, такое колесо загребает притекающую к нему воду и отбрасывает ее в сторону, к напорному патрубку. С противоположной стороны рабочего колеса — там, где отбирается вода — в результате действия центробежных сил создается разрежение, вакуум, куда и засасывается вода из скважины.
В последнее время широкое распространение получили глубинные центробежные насосы с погружным электродвигателем. Заключенный в герметичный корпус, такой насосный агрегат позволяет надежно вести откачку воды даже с 500-метровой глубины.
Часто при пробной откачке воды из скважины применяется эрлифт. В скважину от компрессора по трубе подается под давлением сжатый воздух. Его пузырьки насыщают воду и образуют водо-воздушную смесь, которая благодаря своей легкости поднимается вверх. На поверхности она изливается в сбросную трубу или лоток, где воздух
12 Водоснабжение загородного дома -^QQQQQQsE---
улетучивается, а вода остается. Таким образом, воздух («эр») здесь служит своеобразным «лифтом», который поднимает воду на нужную высоту.
Существует и множество других типов водоподъемников, отличающихся принципом работы, конструкцией рабочего органа, материалом, приводом и т. п. Например, находят применение винтовые насосы, работающие по принципу шнека. Также используются ленточные или ячеистоленточные водоподъемники, в которых металлическая или резиновая лента при движении вверх поднимает воду в своих ячейках и выливает ее в желоб. Интересны и водоструйные насосы (гидроэлеваторы), работающие по принципу пульверизатора — здесь эжекционный эффект создается струей воды, подаваемой под напором сверху и увлекающей воду из скважины.
Фильтр в артезианской скважине не устанавливают, если вода находится в крепких трещиноватых породах. При сильно разрушенных известняках или известняках с переслаиваниями, в зону водопритока устанавливаются трубчатые фильтры с отверстиями (перфорация). Дебит глубокой артезианской скважины для коттеджа может достигать 5 — 10 куб. м/час. Такое количество воды позволяет не только полностью решить вопросы хозяйственно-бытового водоснабжения загородного дома, но и использовать воду для полива или устройства бассейна.
Устройство артезианской скважины
Стенки скважины, получаемой в результате бурения, закрепляют опускаемой в нее стальной обсадной трубой. Эту трубу опускают приблизительно до верхней границы залегания водоносных пород. В большинстве случаев эти породы представляют собой насыщенные водой пески, песчано-гравелистые или скальные трещиноватые породы.
В обсадную трубу опускают трубу меньшего диаметра, которую доводят обычно до нижней границы залегания водоносных пород, несколько заглубляя в подстилающие водонепроницаемые породы. При необходимости в эту трубу опускают фильтр (представляющий собой обычно трубу с перфорированной — дырчатой или щелевой — частью), предназначенный для защиты скважины от занесения в нее вместе с водой частиц грун-ы из водоносного слоя. Фильтр, диаметр которого должен быть меньше внутреннего диаметра трубы, опускается в нее при помощи штанг и специальных замков. После уста-моики фильтра трубу удаляют из скважины, а кольцевое пространство между стенками фильтроной трубы и обсадной трубы уплотняют.
При залегании водоносных пород на большой глубине достигнуть их одной обсадной трубой не удается ввиду значительного возрастания сопротивления грунта погружению обсадных труб. В этих условиях используют несколько обсадных труб постепенно уменьшающегося диаметра. После того как трубой максимального диаметра достигнута наибольшая возможная глубина, в нее опускают трубу ближайшего меньшего диаметра.
уровень воды
0159 стальная труба
0125 пластиковая труба
0 98 открытый ствол
Рисунок 3. Схема артезианской скважины с двойной обсадкой
Если требуемая глубина не достигнута второй трубой, в нее вводят третью трубу еще меньшего диаметра и т. д. В результате скважина получает телескопический вид. По мере заглубления концентрические зазоры между обсадными трубами заделывают (тампонируют) цементным раствором. Для этого применяют тампонажный портландцемент с началом схватывания не ранее чем через два часа и концом схватывания не позднее десяти часов. В скальных грунтах подобного крепления стенок скважины не требуется.
Такая технология устройства глубоких скважин имеет несколько недостатков:
■ стальные обсадные трубы под действие воды корродируют и разрушаются со временем;
■ ржавчина попадает в питьевую воду, снижая ее качество;
■ в результате коррозии труб в их стенках появляются отверстия, и существует реальная
угроза попадания в скважину воды из некачественных верхних горизонтов и смешивание ее с питьевой водой, в результате в скважине может оказаться вода из очистных сооружений соседа; ■ кроме того, поток воды из верхних горизонтов может принести с собой песок и частицы глины, заиливая скважину.
Современные технологии внесли коррективы в эту область. Бурение ведут в несколько этапов. На первом этапе бурят песчано-глинистые отложения до известняка и опускают металлическую обсадную колонну из труб с фильтрационной частью.
Бурение известняка до вскрытия водоносного горизонта ведут уже меньшим диаметром. После этого на всю глубину скважины вставляют пластиковую колонну, в которой вода под пластовым давлением поднимается на определенный статический уровень. Такое устройство называется скважина с двойной обсадкой (наружная труба — металл, рабочая внутренняя труба — пластик).
Вокруг пластиковой трубы на 5 —10 м выше фильтрационной части насыпают калиброванный кварцевый гравий диаметром 1,2 — 2,0 мм, который не препятствует прохождению воды в эксплуатационную колонну. Этот слой служит дополнительным фильтром для механических примесей. На слой гравия насыпают гранулы сухой глины, которые, увеличиваясь в объеме под действием влаги, создают «глиняный замок», препятствующий водам верхнего горизонта проникнуть в эксплуатационный горизонт.
Самая нижняя часть скважины служит отстойником, где вода, прежде чем попасть в насос, освобождается от содержащихся в ней мелких частиц. Над отстойником находится водоприемная часть скважины — фильтр.
Выше водоприемной части скважины располагаются колонны эксплуатационных и обсадных труб, которые, с одной стороны, «обсаживают» скважину, удерживая ее стенки от обрушения, с другой — служат для размещения в них водоподъемных труб и насоса. Над эксплуатационной колонной находится кондуктор.
Оправдывая свое название, он каждой проходящей через него при бурении трубе задает точное направление.
С наружной стороны кондуктор одевается в цементную или глиняную рубашку-замок, который предотвращает засорение водоносного горизонта от попадания в него с поверхности грязной воды через затрубное пространство обсадных труб (затрубная цементация).
Готовую скважину необходимо обустроить. Это можно сделать, устроив приямок (кессон) — колодец для обслуживания скважины.
Кессон — представляет собой герметичный подземный колодец из железобетонных колец, с двойной крышкой и люком (см. рис. 4).
Установка кессона позволяет расположить все водоподъемное оборудование: гидро-
Кессон Автоматика
Комментариев нет:
Отправить комментарий