Насос особого типа — эрлифт (Airlift) для септика известен человечеству уже более 200 лет. Впервые идея этого оборудования зародилась в конце XVIII в., позже, во второй половине XIX в. началось более активное его освоение, которое подразумевало разрозненные попытки использования его в различных отраслях промышленностях, и лишь с 90-х годов XX в. началось обширное применение эрлифтов.
Теперь его возможно создать даже своими руками, если знать принцип технологии, а также ее действия, хотя эта возможность и носит, скорее теоретический характер. При попытке создать собственный эрлифт получается построить скорее простой насос, но никак не промышленное устройство для качественного подъема жидкости с весями на поверхности.
Содержание
1 Плюсы и минусы технологии
Эрлифт — насос для септика, представляет собой особый струйный насос, который можно сделать своими руками из двух трубок и воздушного компрессора. Поместив все колбы вместе с насосом в скважины, получится смесь жидкости и пузырьков воздуха (или газа), при этом жидкость, прошедшая освоение кислорода, начинает двигаться вверх по трубке из-за ее меньшей плотности, нежели воздушной смеси. Одновременно осуществляется промывка жидкости, если в ней содержатся взвеси.
Благодаря индивидуальным особенностям, струйный насос для септика создают своими руками для эффективной подачи жидкости или нефти из скважин. Основное предназначение, которое выполняет насос для септика типа эрлифт – это промывка и откачка воды с песком, а также при необходимости получить большое количество жидкости при малых размерах скважин. Часто подобные насосы используются для очистных сооружений.
Читайте также: как устроен фильтр для очистки воды для скважины?
Струйный эрлифт, насос для септика обладает следующими достоинствами:
- Простота устройства, его можно сделать даже своими руками.
- Отсутствие подвижных элементов.
- Высокая долговечность оборудования.
- Простота в ремонте, его легко отремонтировать своими руками.
- Возможность перекачки жидкости вместе со взвесями, промывка таких жидкостей.
- Источник энергии – сжатый воздух, поступающий в воздуходувок.
При видимых достоинствах, струйный эрлифт для очистных, а также промышленных предприятий также обладает и недостатками:
- Маленький КПД, сравнительно с простыми насосами.
- Необходимость переуглубления скважины для нужного погружения воздушной форсунки.
Несмотря на незначительные недостатки, струйный эрлифт для очистных и промышленных сооружений обладает гораздо большим количеством достоинств, из-за чего не теряет своей актуальности на различных производствах и даже в нефтедобывающей промышленности. При этом сейчас происходит еще освоение возможностей представленного оборудования, и оно претерпевает совершенствования.
к меню
2 Из чего состоит эрлифт?
Схема эрлифт подразумевает следующие основные гидравлические элементы:
- Всасывающее устройство – обеспечивает равномерную и дозированную подачу жидкости из скважины в трубу, по которой проходит смесь, подходит для откачки жидкостей из водоема.
- Смеситель — смешивает жидкость из скважины и сжатый воздух, здесь же обеспечивается промывка жидкости от взвесей.
- Подымающая труба – по ней перемещается двухфазная (трехфазная) гидросмесь от смесителя к воздухоотделителю.
- Воздухоотделитель – здесь происходит освоение кислорода и разделение смеси на конкретные фазы.
- Воздухоподающий трубопровод – по нему подается сжатый воздух от компрессора к смесителю.
Конструкция насоса Эрлифт
Расчет эрлифта для откачки жидкостей и взвесей описывает освоение и движение смеси воздуха и жидкости в поднимающей трубе и подразумевает использование следующих параметров:
- средняя скорость потока;
- плотность потока;
- соотношение объемов труб, заполненных жидкостью и воздухом;
- скорость фаз;
- режим течения либо структура потока газа и жидкости.
Чтобы эрлифт правильно выполнял свои функции, потребуется рассчитать геометрическое погружение (H) смесителя, величина которого зависит от высоты подъема (h) гидросмеси, и может колебаться от нескольких метров до сотен километров, а также коэффициента погружения смесителя эрлифта под динамический уровень (k)
Итак, общепринятой формулой расчета эрлифта признана:
H=khдин
Читайте также: особенности промывных фильтров очистки воды.
к меню
2.1 Какие нюансы работы с эрлифтом?
Эффективность воздушного лифта, как и качественная промывка жидкости от взвесей, зависит не столько от расхода воздуха, сколько от глубины погружения подъемной трубки, а также ее ширины (диаметра). Для каждого размера трубки существует лучшее соотношение высоты подъема и глубины погружения трубки, при котором возникает наибольший КПД, который создаст устройство.
Если использовать трубку с малым диаметром, можно подробно рассмотреть процесс подъема воды воздушными пробками. Подачу воды устройство обеспечивает прерывисто. Учтите, что чем больше трубка, тем больше воды она может поднять и тем больше воздуха потребуется для этого.
к меню
3 Принцип работы
Выше описывалась схема составляющих оборудования, а также как работает эрлифт для откачки и очищения жидкостей, а также происходит освоение жидкостью кислорода. Если опустить одну трубку в воду, а по другой трубке, присоединенной к первой, вдувать воздух, то в первой трубе образуется смесь воды и пузырьков воздуха. При этом представленная смесь будет намного легче самой воды, а потому поднимется по третьей трубке, выше уровня первых двух.
Принцип работы насоса Эрлифт
Чтобы эрлифт, построенный своими руками, работал так, как изначально задумывалось конструктором, важно создать равновесие давления, действующее на площадь основания трубы как изнутри, так и снаружи.
Если срезать первую трубу на определенной высоте, то давление внутри эрлифта станет меньше, и поэтому под влиянием большего давления на дно первой трубы со стороны окружающей ее воды смесь жидкости и газа начнет двигаться вверх и выливатся через сделанный разрез. Продолжая непрерывно вдувать воздух через вторую трубку, возможно получить постоянный подъем жидкости вместе с воздухом в первой трубе.
При этом существуют два метода подъема жидкости:
- Вдувать воздух (газ) сквозь большое отверстие. Воздух (газ) будет подниматься в виде пузырьков и выталкивать вверх жидкость.
- Вдувать воздух (газ) через небольшие отверстия, добиваясь более мелких пузырьков воздуха (газа), в равных степенях смешанных с жидкостью.
Второй способ подъема жидкости используется наиболее часто на промышленных предприятиях, в то время как первый – популярен в нефтяных компаниях.
к меню
НОВОСТИ БИБЛИОТЕКА ФОТОГАЛЕРЕЯ КАРТА ПРОЕКТОВ О САЙТЕ
Эрлифт
Эрлифтные установки служат для подъема воды из буровых скважин при помощи сжатого воздуха.
Положительными качествами этого водоподъемника являются: надежность в работе, простота устройства, возможность подъема воды с содержанием песка, примесь которого довольно быстро изнашивает поршневые и центробежные насосы.
Эрлифтная установка включает в себя: компрессор, нагнетающий сжатый воздух, ресивер (воздушный котел-аккумулятор), воздухопроводные и водоподъемные трубы, опускаемые в скважину, и смеситель.
Сущность действия эрлифта заключается в следующем: сжатый воздух подается компрессором по воздухопроводной трубе, опущенной в скважину. На конце воздухопроводной трубы находится смеситель, куда первоначально и поступает сжатый воздух, а затем через отверстия в его стенках проникает в водоподъемную колонну, насыщая воду пузырьками. Образующаяся смесь воды с воздухом (так называемая эмульсия) окажется легче обычной воды и под давлением наружного столба воды в скважине начнет подниматься по водоподъемной трубе.
Чем больше будет введено воздуха, тем легче будет эмульсия и тем выше поднимется уровень воды в водоподъемной трубе. При определенной насыщенности воды пузырьками воздуха уровень ее достигнет верха водоподъемной трубы, и она начнет изливаться через край.
Над водоподъемной трубой устанавливают зонтичный отражатель для выделения воздуха из смеси.
Воздухопроводные трубы опускают в скважину двумя способами: 1) способом «внутри», или центральным, когда воздухопроводные трубы находятся внутри водоподъемной колонны; 2) способом «рядом», или параллельным, когда водоподъемные трубы находятся в скважине рядом с водоподъемной колонной и соединены с последней внизу (рис. 13).
Рис. 13. Общий вид эрлифтной установки: 1. Компрессор. 2. Ресивер. 3. Железный бак. 4. Отражатель. 5. Крышка. 6. Воздушная труба. 7. Водоподъемная труба. 8. Обсадная труба
Диаметр водоподъемных и воздухопроводных труб выбирают в зависимости от расхода воды и удельного расхода воздуха. Диаметр воздухопроводных труб равен, примерно, 1/4 диаметра водоподъемных труб (табл. 10).
Табл. 10. Выбор диаметров труб и производительность эрлифта
Глубина погружения труб имеет основное значение для работы эрлифтной установки Ее определяют в зависимости от необходимой высоты подъема воды и удельного расхода воздуха. Глубина погружения труб ниже динамического уровня должна быть такой, чтобы не только уравновесить давление столба воды в скважине, но и сообщить воздушно-водяной смеси движение до верхнего края водоподъемных труб. Поэтому глубина погружения труб от динамического уровня должна быть большей, чем высота подъема воды. Практически ее определяют при помощи так называемого процента погружения.
Приведем пример, как пользоваться таблицей для определения глубины погружения воздухопроводных труб. Предположим, что хозяйство имеет скважину, в которой динамический уровень находится на глубине 30 м. Процент погружения по табл. 11 составляет 55-65. Возьмем среднее: 60%. Значит, глубина погружения смесителя воздухопроводной трубы составит
| 30 + | 30·60 | = 48 |
| 100 |
т. е. смеситель должен быть опущен на 48 м. ниже динамического уровня, или на глубину 78 м. от поверхности земли. При монтаже труб практикой установлено, что смеситель следует погружать ниже динамического уровня на глубину в 1,5-2 раза большую высоты подъема воды, а нижний конец водоподъемной трубы должен находиться на 2-3 м. ниже смесителя.
Табл. 11. Зависимость между высотой подъема, удельным расходом воздуха и процентом погружения труб
Поскольку глубина, погружения труб ниже динамического уровня должна превышать в 1,5-2 раза высоту подъема воды, оборудование эрлифта возможно не в каждой скважине. Но путем углубления скважин ниже водоносного слоя (устройство так называемых «карманов») можно увеличить столб воды и создать условия для установки эрлифта.
Зная производительность эрлифтной установки из табл. 10 и расход свободного воздуха из табл. 11, можно уточнить диаметр воздухопроводных труб по табл. 12.
Табл. 12. Выбор наивыгоднейшего диаметра воздухопроводных труб
При расположении воздухопроводных труб по центральной системе в нижнем конце находится смеситель, длиной 1,5-2 м., который является продолжением этих же труб, но имеет отверстия в шахматном порядке для выхода пузырьков воздуха в водоподъемную трубу. К концу смесителя присоединена труба того же диаметра, длиной 1,5-2 м., нижний конец которой должен быть открытым и находиться на расстоянии 1-2 м. выше конца водоподъемной трубы.
Табл. 13. Габариты смесителей центрального расположения труб
Для подачи сжатого воздуха применяют компрессоры: одноступенчатые с давлением до 6 атм. и двухступенчатые с давлением до 8 атм. Сжатый воздух, прежде чем попасть в воздухопроводную трубу, поступает в ресивер (воздушный аккумулятор), который смягчает ударные действия поршней компрессора и тем самым способствует равномерной подаче сжатого воздуха.
Подача воды эрлифтом возможна как в подземный резервуар, откуда она вторым подъемом нагнетается в водонапорный резервуар, так и непосредственно в водонапорный бак, если имеется достаточное давление воздуха.
Коэффициент полезного действия эрлифтной установки невысокий и колеблется от 15 до 25%.
Пуск эрлифта. Перед пуском эрлифта необходимо продуть воздухопровод, освободив его от масла и воды. При пуске в работу компрессора вентили на трубопроводе надо открывать постепенно. Вначале давление воздуха в ресивере должно подниматься до тех пор, пока не произойдет первая выброска воды из напорной трубы, а затем, в связи с падением воды в скважине до отметки динамического уровня, давление воздуха уменьшится и в дальнейшем, если эрлифт работает исправно, останется постоянным.
Обслуживание. Во время работы эрлифта машинист обязан наблюдать за показаниями манометра на воздухопроводе и ресивере, а также за изливом воды. Прежде чем остановить компрессор, машинист должен продуть воздухопровод, освободив его от масла и воды. На машиниста возлагается ежедневный осмотр агрегата и текущий ремонт его деталей. Установку необходимо содержать в чистоте и периодически замерять уровень воды в скважине.
Неисправности, их причины и способы устранения указаны в табл. 14.
Табл. 14
Иногда возникают ситуации, когда требуется убрать из скважины песок. Например, для последующей замены скважинного фильтра. Классический подход буровых компаний к решению проблемы такой: буровым станком наезжают на скважину, и с помощью промывочной жидкости буровым инструментом поднимают песок на поверхность. Либо желонкой, если станок оснащен лебедкой со свободным сбросом. У этого подхода есть масса минусов:
- Прежде всего – это неудобство монтажа бурового станка. Как правило, скважина либо в кессоне, либо в павильоне. Оба варианта требуют дополнительных работ по организации монтажа станка.
- Промывочная жидкость должна обладать достаточной вязкостью, что бы поднимать песок от забоя к устью скважины. Вязкость достигается добавлением различных реагентов. По мере углубления инструмента, открывается водоносный горизонт, который начинает поглощать промывочную жидкость. Вместе с реагентами.
- Как только прекращается работа бурового насоса, часть песка, находящегося во взвешенном состоянии возвращается на забой скважины (оседает на дно)
Желонирование скважины или бурение с обратной промывкой – лучшие способы, чем прямая промывка. Но, во-первых таких буровых станков крайне мало, а второе и главное – есть значительно более эффективный способ избавиться от песка в скважине.
Этот метод называется ЭРЛИФТ (воздушный подъёмник)
Мы используем именно этот метод для чистки скважин от песка, ила и т.д. Суть метода заключается в применении закона Архимеда. Скважина представляет из себя сосуд с водой. (если пока там воды нет – мы сами её дольём). В скважину мы помещаем трубу (обыкновенную водоподъемную трубу). И с помощью воздушного компрессора в нижнюю часть водоподъемной трубы подаем сжатый воздух. Вода в трубе вместе с воздухом образуют пенно-воздушную смесь. Средняя плотность пенно-воздушной смеси в трубе меньше 0,5 г/куб.см. Высота водяного столба, находящегося в скважине, давит на водоподъемную трубу снизу, и стремится вытолкнуть пенно-воздушную смесь вверх через водоподъемную трубу. Процесс пошел. Главное следить теперь затем, чтобы вода в скважине не кончалась.
Низ водоподъемной трубы находится практически на песке, и вместе с водой этот песок захватывает и увлекает в водоподъемную трубу. Наша задача опускать водоподъемную трубу по мере чистки скважины и следить за уровнем воды в самой скважине. Вот что указано в Справочнике гидрогеолога (под редакцией М.Е. Альтовского):
Глубина погружения форсунки под динамический уровень от уровня излива подбирается таким образом, чтобы она была в 2,0 – 2,5 раза больше глубины динамического уровня от уровня излива. Это отношение определяет коэффициент погружения К. Наименьший коэффициент погружения 1,4 и наибольший 3,0 применяется только для кратковременной работы эрлифта. Оптимальным коэффициентом погружения К для эксплуатационных установок считается 2,0-2,5; более точно он определяется опытным путем…
Образование пузырьков воздуха в водоподъемной трубе не происходит равномерно. Происходит импульсное воздействие на водоносный горизонт. Такое воздействие благоприятно сказывается на водоотдаче горизонта в последующем.
Несомненным плюсом метода является его простота. Не обязательно наезжать на скважину буровым станком для того, чтобы смонтировать водоподъемную и воздушную трубы. Это можно сделать крановой установкой. В приведенном ниже видео мы проводили комплекс работ по ремонту скважины с установкой новой фильтровой колонны. Но первый этап работ – это как раз чистка скважины от песка методом эрлифта.
1.2. Что такое эрлифт?
Эрлифт – насос, принцип действия которого основан на перекачке воды сжатым воздухом. Происхождение слова — от англ. airlift, air (воздух) и lift (подъем). Если Вы заглянете внутрь своей Системы очистки сточных вод, то в привычном нам виде насосов там не обнаружите. Визуально Вы увидите только трубки диаметром 3-4 сантиметра, идущие из камеры в камеру. Во включенном состоянии, из них будет литься вода. Какой же механизм работы этих насосов? Воздух от компрессора подается по каналу, который соединяется с эрлифтом, пузырьки воздуха затягивают воду с одного конца эрлифта и несут ее в противоположную сторону, под воздействием разницы давления. Подобный принцип используется в краскопультах, ручных пуливеризаторах и распылителях. Простейший эрлифт можно собрать самостоятельно из обычной шариковой ручки, сделав нехитрую Т-образную конструкцию. На рисунке наглядно видно как работает эрлифт.
Если эрлифт не подает воду, то возможны 2 варианта неисправностей: 1) в эрлифт не поступает воздух (или поступает, но слабо); 2) в эрлифт не поступает вода;
Как устранить эти неисправности? 1) Проверить подачу воздуха, может быть порвана одна из подающих трубок или забит жиклер; 2) проверить подачу воды, может засорена трубка подающая воду.
Чаще всего эта ситуация возникает в эрлифте главного насоса, подающего стоки из приемной камеры в аэротенк (биореактор). Достаточно достать фильтр грубых фракций вместе с эрлифтом и промыть их водой под давлением.
<<Что такое септик?
Можно ли самим сделать септик?>>