ВОДОПОДЪЁМНИКИ
ВОДОПОДЪЁМНИКИ — технические средства для подъема воды из источников и резервуаров. Применяются с глубокой древности и имеют различные типы конструктивных решений.
Используются следующие типы В.: а) для подъема воды из открытых водоемов — водоподъемные колеса, архимедов винт, нории, неточные водоподъемники, гидравлический таран, поршневые и центробежные горизонтальные насосы;
б) для подъема воды из шахтных колодцев — ворот, журавль, ленточные водоподъемники, поршневые (вертикальные) и центробежные насосы, пневматические водоподъемники; в) для подъема воды из глубоких буровых скважин — поршневые штанговые насосы, центробежные вертикальные насосы, эрлифты, водоструйные насосы и др. Выбор В. зависит от местных климато-географических условий, глубины подъема и требуемой величины напора (высоты подачи), производительности, условий эксплуатации.
Рис. 1. Система водоснабжения при помощи гидравлического тарана: 1 — водоносный слой; 2 — водонепроницаемый слой; 3 — водоотводная канавка; 4 и 5 — крышки люка, ведущего в каптажный колодец; 6 — перелив; 7 — таран; 8 — сборная труба; 9 — кювет; 10 — напорная труба; 11 — переливная труба; 12 — бак для воды; 13 — питательная труба; 14 — каптажный колодец; 15 — глина. Стрелками указано направление воды от тарана.
Рис. 2. Горизонтальный центробежный насос (стрелками показано направление движения воды; пунктиром обозначена труба, подающая воду из водоносного горизонта).
Для подъема воды из открытых водоемов часто используется гидравлический таран (рис. 1) — самый экономичный, автоматически действующий В., совмещающий двигатель и водоподъемное устройство. Принцип действия тарана основан на использовании энергии гидравлического удара воды. Поэтому таран должен быть расположен ниже уровня воды в водоисточнике (не менее чем на 0,5— 1 м). Потребителю подается только часть поступающей в таран воды, остальная сбрасывается через ударный клапан и должна отводиться в кювет, чтобы не заболачивать почву около В. Чем выше подается вода, тем больший процент подаваемой в таран воды сбрасывается. В нашей стране изготавливается несколько типов таранов (ТГ-1, T Г-2, УИЖ-К-100, EрПИ-150-2) с производительностью от 45 до 320 л/мин и высотой подачи воды до 100 м. В зимнее время таран и подводящий трубопровод хорошо утепляются.
Ввиду указанных специфических условий использования таран применяется только в условиях сельского водоснабжения.
Ленточные В. бывают спирального и ячеистого типа. Основной частью спирального ленточного В. является бесконечная цепь, спирально обвитая оцинкованной проволокой. Нижняя дуга цепи, обвивающая нижний блок, погружена в воду. Верхняя дуга цепи перекинута через верхний блок, приводимый во вращательное движение системой зубчатых колес. При быстром вращении блока цепь передвигается и увлекает с собой прилипшие к ее поверхности в силу поверхностного натяжения частицы воды. При крутом огибании верхнего блока вода за счет развивающейся центробежной силы отрывается от поверхности цепи и попадает в сливную коробку, откуда стекает по желобу в подставленное ведро. Ячеисто-ленточный В. устроен, как и спиральный, но цепь в нем заменена металлической лентой с ячейками или прорезиненным ремнем. Ленточные В, приводятся в движение ручным или механическим приводом; их производительность — от 1 до 9 м3/час. Высота подъема воды обычно до 50 м, а В. с прорезиненным ремнем (типа «Ашхабадец» и др.) — до 100 м. В. с металлической лентой уступает другим в прочности, т. к. лента часто рвется, особенно при глубоких колодцах. После каждого ремонта необходимо производить хлорирование колодца.
Ручные поршневые (или крыльчатые) насосы применяются для забора небольших количеств воды из открытых водоемов и шахтных или трубчатых колодцев глубиной до 7 — 8 м. В случае подъема воды из более глубоких (до 100 м) шахтных или трубчатых колодцев используют штанговые (поршневые) насосы.
Штанговый насос состоит из опускаемого в колодец или скважину полого цилиндра, поршень в к-ром приводится в вертикальное движение посредством штанги, прикрепленной к шкиву лебедки, стоящей на поверхности земли. Лебедка может быть с ручным или электроприводом; используются также тихоходные ветродвигатели, спаренные с поршневым насосом. Производительность штанговых насосов до 20 мг/час. В гиг. отношении штанговые насосы имеют ряд недостатков. Дефектом является быстрая сработка кожаных манжет на поршне, во время смены к-рых колодец может загрязниться.
При глубоких скважинах штанги часто обрываются и требуют ремонта.
Чтобы избежать загрязнения воды, рекомендуется проведение следующих мероприятий: не применять штанговых насосов при скважинах глубиной более 30—35 м, под смазываемыми частями лебедки устанавливать противни для сбора масла, применять манжеты из чистой кожи и перед употреблением обеззараживать их раствором хлорной извести; после смены колец или ремонта В. воду в колодце и оборудование обеззараживают раствором хлорной извести.
Основными частями центробежного насоса являются рабочее колесо и камера насоса, в к-рой оно вращается (рис. 2). Рабочее колесо с помощью электродвигателя приводится в быстрое вращательное движение (от 500 до 3 тыс. об/мин); при этом развивается центробежная сила, отбрасывающая частицы воды от центра к периферии, вследствие чего вода поступает под давлением в напорную трубу. В центральной части камеры образуется свободное пространство (вакуум), благодаря чему атмосферное давление вгоняет туда воду по всасывающей трубе. Центробежные насосы с горизонтальным валом применяют, если глубина всасывания не более 5—6 м. Одноступенчатые насосы подают воду на высоту до 5 —10 м, а многоступенчатые — на 100 м и более. В гиг. отношении центробежные насосы безукоризненны при условии заливки насоса перед началом работы чистой водой (лучшим решением является подвод воды из водопроводной линии).
Для подъема воды из глубоких скважин используют два типа центробежных насосов: с вертикальным валом и погружной электромотор-насос. Первый состоит из электромотора, установленного на поверхности земли, и насоса, погруженного в воду, к-рые соединены между собой напорным трубопроводом с проходящим внутри него трансмиссионным валом (глубинные насосы типов АНТ, А, НА, ВАН). При эксплуатации этих насосов устье скважины герметизируют, подводят из водопроводной линии воду для смачивания резиновых вкладышей и подшипников трансмиссионного вала, воду от охлаждения подшипников сливают в отводной лоток (не спускают в скважину!).
При использовании насоса второго типа в воду опускают многоступенчатый насос, непосредственно соединенный с расположенным под ним электродвигателем. Мотор-насос опускают в скважину на водоподъемных трубах. Вода поступает в насос через приемную сетку и нагнетается по водоподъемной колонне труб к оголовку скважины. Изготавливаются моторы-насосы марок АП, АП В, ПМНЛ производительностью до 200 м3/час. Погружной мотор-насос считают одним из наиболее совершенных В. для скважин. Он получил высокую гиг. оценку. При использовании требуется полная герметизация устья скважины; смазочные масла не должны поступать в воду.
Рис. 3. Эрлифт: 1 — вентиляционная труба; 2 — отражатель; 3 — приемный бачок (воздухоотделитель); 4 — водоподъемная труба; 5 — форсунка; 6 — воздухоподающая труба; 7 — компрессор; 8 — двигатель; 9 — фильтр, задерживающий пыль; 10 — воздушный аккумулятор (ресивер).
Эрлифт — устройство, в к-ром для подъема воды из скважины используется энергия сжатого воздуха (рис. 3). Сжатый компрессором воздух поступает в воздушный аккумулятор (ресивер), из него по воздухоподающей трубе — в скважину и через форсунку — в водоподъемную трубу. Образующаяся здесь воздушно-водяная смесь, будучи легче воды, поднимается по водоподъемной трубе и попадает в приемный бачок (воздухоотделитель), откуда сливается в резервуар. Эрлифт имеет ряд преимуществ, прост по устройству и надежен в эксплуатации; не имеет движущихся рабочих деталей (не требуется ремонта и резервной скважины); герметизация устья скважины легко доступна; производительность высокая даже при малом диаметре скважины — до 270 м3/час; возможен подъем воды из искривленных скважин; в результате аэрации вода полностью освобождается от сероводорода и частично или полностью — от закисного железа (закисное железо окисляется в гидрат окиси железа, выпадающий в виде хлопьев, к-рые удаляются из воды отстаиванием и фильтрованием). Недостатки эрлифта: низкий к. п. д. (порядка 0,25); работа только на излив; необходимость большого заглубления скважины, т. к. для обеспечения подъема воды наименьшая глубина скважины должна быть в 2—2,2 раза больше расстояния от динамического уровня воды до поверхности земли. При эксплуатации подаваемый эрлифтом воздух должен быть чистым. Для этого конец воздухозаборной трубы приподнимают над поверхностью земли на 3 м. Кроме того, на воздухозаборной трубе устанавливают висциновый фильтр из мелких металлических колец, смоченных невысыхающим маслом. Чтобы применяемое для смазки компрессора масло не попадало в воду, после ресивера на нагнетательном воздуховоде устанавливают специальный маслоуловитель.
В функции органов сан. надзора входит наблюдение за работой В. с целью предупреждения подъема недоброкачественной воды.
См. также Водоснабжение.
Библиогр.: Грибанов И. П. Водоснабжение и местная канализация сельских населенных пунктов, М., 1961; Исаев А. П. Водоподъемные установки для механизации сельскохозяйственного водоснабжения в зарубежных странах, М., 1963; Лобачев П. В. Насосы и насосные станции, М., 1972; Руководство по гигиене водоснабжения, под ред. G. Н. Чер-кинского, с. 88 и др., М., 1975; Ч e р к и н-ский С. Н. Гигиенические вопросы водоснабжения сельских населенных мест, М., 1965, библиогр.
Р. Д. Габович.