Причины засорения и очистка скважин своими руками

Для многих обладателей загородных домов и дач, лишенных магистрали центрального водоснабжения, единственными источниками воды для питья и хозяйственных нужд являются колодцы и скважины. Любые нарушения в функционировании последних значительно ухудшают комфортность проживания или делают невозможным нахождение хозяев в доме, поэтому всегда актуальна очистка скважин различными методами.

Решение задач очистки в первую очередь связано с видом и физическими параметрами скважины, а также с наличием у потребителя необходимого оборудования. Многие хозяева загородных участков решают проблему с засорением скважинных источников методом изготовления различных приспособлений собственными силами.

Рис. 1 Устройство артезианской и скважины на песке

Влияние типа скважины на засорение

Засорение скважины, снижающее ее производительность, в наибольшей степени зависит от ее разновидности. Засорам практически не подвержены артезианские виды, обсадная колонна которых расположена в области твердых известковых пород – это делает невозможным поступление в воду взвешенных примесей, оказывающих влияние на ее функционирование.

Неглубокие абиссинские скважины, в которых обсадная труба располагается в водоносном бассейне, также дают чистую воду с малым количество взвешенных частиц — это существенно снижает вероятность засорения.

В наивысшей степени засорам подвержены скважины на песке, обсадная колонна которых опирается на песчано-глинистое дно. При этом на вероятность появления засоров высокое влияние оказывают размеры песчаных фракций — чем они меньше, тем чаще скважина нуждается в прочистке. Фактор размера песочных частиц учитывают при бурении — если песок высокодисперсный, от монтажа обсадки отказываются вообще или углубляют скважинный канал до водоносного слоя с более подходящим низкодисперсным грунтом.

Рис 2. Конструктивное устройство скважинных НПВХ фильтров

Виды и причины засорения

Отличительной особенностью конструктивного исполнения скважин на песке является наличие специального фильтра в придонной области обсадной колонны. Стандартная конструкция представляет собой обсадную трубу с колпаком на концевой части, в которой на расстоянии около 0,5 – 1 м от нижнего конца располагается фильтрующая система длиной от 1 до 2-х метров (размеры фильтров и расстояния могут варьироваться у разных буровиков). При самостоятельном изготовлении фильтр представляет собой ряд сквозных круглых отверстий в трубе, которые сверху закрыты сеткой с размером ячеек, подобранных по величине песчаных фракций.

Засорение песчаных скважин имеет несколько видов и может быть вызвано следующими причинами:

Заиливание

При заиливании мелкие песчаные и глинистые фракции заполняют нижнюю глухую часть фильтрующей трубы и поднимаются вверх, перекрывая ячейки сетчатого фильтра. В результате вода не поступает в скважинный канал в достаточном объеме — это приводит к снижению дебита (производительности) источника и даже к полному прекращению его функционирования. Заиливание может быть вызвано следующими причинами:

Длительные перерывы в работе. Известно, что вода в большинстве песчаных скважин содержит некоторое количество мелких частиц песка и глины, которые находятся в ней во взвешенном состоянии и регулярно откачиваются наружу. При длительных периодических простоях частицы постепенно оседают на дно колпака фильтра, и накапливаясь слой за слоем поднимаются вверх, забивая ячейки фильтрующей сетки.

Неправильно подобранный размер ячеек фильтра. При правильном и грамотном бурении после достижения водоносного слоя необходимо произвести анализ фракций грунта и с учетом размера частиц подбирать сетчатый фильтр. Однако многие буровики привозят их готовыми в собранном виде с учетом того, что выбранный ими средний типовой размер ячеек подойдет для большинства скважин, и, если фракции грунта будут слишком мелкими, бурение будет прекращено или продолжится далее на большую глубину.
При этом возможно возникновение ситуаций, когда по неопытности или намеренно не будет учтено большое количество мелких фракций в грунте и скважина введется в эксплуатацию. При таком подходе через фильтр с высокой интенсивностью станут проникать мелкие частицы грунта — скважина станет заиливаться с возросшей периодичностью.

Рис. 3 Типичные схемы размещения скважинных насосов

Неверная установка насоса. Как отмечалось выше, в песчаных скважинах из-за высокой концентрации взвешенных частиц песка и глины желательно, чтобы они регулярно извлекались на поверхность вместе с водой. При установке любого погружного скважинного насоса в его инструкции по эксплуатации указывают расстояние, на котором он должен находиться от скважинного дна, обычно его величина лежит в диапазоне от 0,5 до 1,5 м. Если пользователь не соблюдает указанные нормативы и электронасос поднят слишком высоко, в придонной области не происходит движение (ток) воды и примеси постепенно осядут вниз, приведя к заиливанию.

Использование вибрационного электронасоса. Вибрационные помпы при работе совершают колебательные движения. Общеизвестно, то что любые вибрации приводят к уплотнению полужидкой или вязкой рабочей среды, коей в некоторой степени являются взвешенные частицы песка и глины в скважинной воде. Длительная эксплуатация вибропомпы в скважине приводит к образованию плотной пробки, забивающей ячейки фильтра.

Забивание канала грунтом

Еще одной причиной, по которой засоряется скважина, является запесочивание или проникновение в канал грунта, данные явления происходят при следующих обстоятельствах:

Проникновение грунта при повреждении обсадной колонны. Обычно это происходит с некачественно изготовленными трубами из непластифицированного поливинилхлорида НПВХ, в результате чего они растрескиваются. Также причинами являются и ошибки в монтаже — слишком тонкие стенки в обсадке из НПВХ, неплотная стыковка труб между собой на резьбу, коррозионное разрушение сварного шва или стенок в металлических трубах.

Рис. 4 Крышка и оголовок на обсадке

Повреждение фильтра. При эксплуатации скважины существует вероятность отслоения сетки фильтра от обсадной трубы или ее разрушения, если применяются коррозионно-неустойчивые или недостаточно прочные материалы.

Проникновение грунта в канал. Один из вариантов подключения глубинного электронасоса — применение адаптера, который встраивают в стенку верхней трубы обсадки под землей. При этом верх скважины нередко обрезает ниже уровня земли и накрывают крышкой. При повреждении крышки грунт проникает внутрь обсадной колонны и засыпает скважину, с меньшей вероятностью и не в таком количестве это может произойти и при поломке подземного адаптера.

Кольматаж

Общеизвестно, что скважинная, как и любая другая вода, имеет в своем составе соли жесткости – оксиды различных металлов. При эксплуатации скважины они в виде нерастворимого осадка оседают в ячейках стенок или сетки фильтра, на гравийной подушке. При долговременном использовании источника забивание фильтра солями металлов приводит к значительному снижению дебита и делает неэффективным водозабор.

Очистка скважин своими руками — способы

Если производительность скважины резко понизилась, решить проблему можно самостоятельно или с применением услуг специализирующихся на бурении фирм. Преимуществом вызова опытных специалистов является возможность диагностики дефекта. Для этого в скважину опускают камеру с подсветкой и проводят обследование стенок обсадной колонны или состояния придонного фильтра. После диагностики определяют оптимальный метод борьбы с засорением источника.

При повреждении обсадной колонны может понадобиться ее демонтаж, если заилилось дно, производят прокачку скважины методами, аналогичными технологии при проведении буровых работ.

Рис. 5 Иллюстрация процесса циклической промывки с емкостью

Чистка скважин вибрационной помпой

Обычно в скважинах используют глубинные насосы центробежного, реже винтового или вихревого принципа действия. Все разновидности этих агрегатов помимо высокой стоимости обладают повышенной чувствительностью к чистоте воды — содержание в ней большого количества твердых частиц может повредить всасывающий механизм в виде рабочего колеса или винта в обойме.

В отличие от дорогих высокопроизводительных электронасосов, вибрационная помпа имеет низкую стоимость (от 900 руб.) и работает по другому принципу. Ее втягивающим воду элементом является эластичный поршень, закрепленный на якоре электромагнитной катушки, который совершает возвратно-поступательные движения. Вода всасывается через отверстие в корпусе при возвратном движении дискового поршня минуя обратный клапан, и выталкивается наружу при его поступательном перемещении.

Читайте также:  Когда лучше бурить скважину на воду: особенности сезонного бурения

Благодаря вибрационному принципу действия твердые частицы не оказывают сильного разрушающего воздействия на механизм в отличие от аналогичных скважинных агрегатов. При долговременном воздействии частиц песка на элементы помпы в первую очередь повреждаются эластичные клапанные и поршневые диски, замена которых обходится в незначительную сумму. Для прокачивания скважины в случае заиливания или запесочивания вибропомпой, помимо насоса готовят длинный шланг и объемный резервуар для сбора и отстаивания воды.

Рис. 6 Использование вибропомп для прокачки

Чистка скважины своими руками вибропомпой состоит из следующей последовательности операций:

1. Подсоединяют к помпе напорный рукав, привязывают к ее корпусу прочный трос и опускают агрегат в скважину, не доходя 10 — 20 см до дна.
   Чтобы не ошибиться с глубиной, можно присоединить к помпе ограничитель в виде металлической пластины с отверстием, которую прикручивают к винту обратного клапана. Вопрос с глубиной погружения помпы решается намного проще, если используется модель с верхним забором воды.
   
   

   Весомое преимущество кронштейна на конце насоса – им можно разрыхлять грунт, перемещая помпу вверх-вниз – это повысит эффективность проводимых операций и производительность.

2. Выкачанную из шахты с помощью насоса воду отводят за границы участка. Если такой возможности нет, готовят емкость, которой может быть бочка из металла или пластика, канистра, цистерна больших габаритов. В нее будет поступать откачанная скважинная вода, которую затем можно использовать для хозяйственных целей.
   Если резервуар незначительного объема, откачанную воду придется отправлять обратно в шахту. Для этого в стенке емкости делают сквозное отверстие ближе к верху, вставляют и герметизируют отводящий шланг и погружают один из его концов в скважинный канал.
3. Включают вибрационный электронасос и начинают откачку воды, наполняя емкость через опущенный в нее шланг. Если вода обратно выливается в источник через помещенный в резервуар рукав, прочистку можно производить в циклическом режиме сколь угодно долгое время.
4. По истечении некоторого временного интервала (не более 30 минут для предотвращения перегрева обмотки помпы) проверяют положение вибронасоса — если откачка илистых отложений принесла положительный результат, опускают его ниже.

Главный недостаток применения вибрационных помп — низкая глубина погружения под зеркало воды у подавляющего большинства моделей, не превышающая 10 м (средний показатель равен 5 м). Это необходимо учитывать при их эксплуатации в глубоких скважинах.

Выходом из положения станет применение дополнительного всасывающего напорного рукава из жесткой водопроводной трубы полиэтилена низкого давления ПНД. Отрезок нужной длины с переходником в виде фрагмента трубы, крепят на всасывающую часть корпуса вибрационника с помощью хомута и погружают агрегат до соприкосновения трубы с заиленным дном.

Рис. 7 Схема промывки скважины глубинным и поверхностным электронасосами

Прочистка скважин с использованием двух электронасосов

При работе с одной вибропомпой проблематично получить эффективное промывание из-за невозможности взбаламучивания ила, а также работать с глубокими скважинами — выходом из положения станет применение двух насосов.

Агрегаты могут быть как погружными вибрационного принципа действия, так и в сочетании поверхностного и глубинного аппаратов. Первый из них должен подавать поднятую отстоявшуюся воду из поверхностной емкости на глубину в скважину для взбаламучивания ила, а второй откачивать ее из придонной области. Можно собрать систему, аналогичную предыдущей, поступая следующим образом:

1. К погружному вибрационному электронасосу, выкачивающему из скважины воду, подключают его напорный рукав и привязывают к жесткой ПНД-трубе на расстоянии 10 — 15 см от конца.
2. Систему опускают в скважину до касания трубой дна, на землю устанавливают поверхностный насос, к выходу которого подсоединяют опущенную в скважину ПНД-трубу.
3. Всасывающий шланг от поверхностного электронасоса заводят в емкость с водой поближе к водному зеркалу, чтобы в него поступала чистая отстоявшаяся жидкость.
   Если используют второй погружной вибрационный электронасос, его опускают в емкость-отстойник и подводят к нему опущенную в скважину ПНД-трубу.
4. Далее включают глубинный скважинный вибронасос и наполняют резервуар на верху водой до краев. Затем подают энергию на поверхностный агрегат, отправляющий воду через ПНД-трубу обратно в придонную зону шахты.

В результате илистые отложения будут размываться под напором поступающей с поверхности воды и сразу всасываться погружным насосом. Это повысит скорость и эффективность проведения процедур по прочистке источника.

Рис. 8 Схемы промывки шахт вибрационным и поверхностным электронасосами

Промывка скважины поверхностным насосом

Многие домовладельцы используют для водозабора из скважин поверхностные электронасосы или насосные станции. В этом случае к решению задачи, как промыть скважину, можно подойти, применив данный агрегат. Сущность метода состоит в подаче значительного количества воды снаружи на дно скважинного источника под напором, результатом станет ее подъем на поверхность вместе с вымытыми отложениями.

Можно отметить, что эта технология промывки широко используется буровиками, которые одевают на верх скважины специальный герметичный оголовок и подают в ее придонную область воду из цистерны поверхностным электронасосом под давлением. Через второе выходное отверстие оголовка при помощи шланга жидкость отводят в резервуар-отстойник большого объема или отправляют за границы участка.

Чтобы очистить скважину от песка и ила по приведенной выше технологии в бытовых условиях, поступают следующим образом:

1. Подготавливают резервуар довольно большого объема и заполняют его водой из скважины поверхностным электронасосом или насосной станцией. При этом количества заранее поднятой на верх жидкости в резервуаре должно хватить для полного заполнения шахты с таким расчетом, чтобы размытые отложения вытекали из обсадки на поверхность.
2. Меняют местами рукава на насосе, при этом ранее всасывающий опускают на самое дно, и направляют воду в него под давлением из резервуара обратно в скважину. Для увеличения скорости и механической энергии обратного потока выходной канал на конце напорного рукава уменьшают в диаметре каким-либо приспособлением.
3. Чтобы использовать промывку по замкнутому циклу при отсутствии резервуара большого объема переделывают скважинный оголовок – сверлят в нем дополнительное отверстие, вставляют шланг и направляют рукав в емкость для сбора и отстаивания поднятой воды.

Рис. 9 Конструктивное устройство бытовых желонок

Применение желонки

Нередко в результате длительного простоя скважины придонные отложения глины и песка спрессовываются в плотную массу и делают невозможным промывку источника при помощи электронасосов. В этом случае задачу, как почистить скважину, решают при помощи желонки.

Следует отметить, что желонка является также приспособлением для прочистки промышленных скважин, реализуемые некоторыми коммерческими фирмами их бытовые разновидности — аналоги дорогих и сложных устройств заводского производства.

Некоторые домовладельцы изготавливают желонки своими руками, используя отрезок стальной трубы длиной 0,5 – 1 м с зазубренным (заточенным) торцом и обратный клапан в виде шара или заслонки (двух заслонок).

Принцип действия приспособления заключается в следующем: после падения тяжелой трубы на дно, заслонки или шар открывают внутренний проходной канал, который наполняется жидкой грязью. При подъеме входной патрубок закрывается шаровым или заслоночным механизмом под давлением грунта, грязь остается внутри трубы и извлекается наружу, после чего выливается.

Желонку бросают с большой высоты, для эффективной работы она должна иметь значительную массу. Для упрощения процедуры и повышения производительности нередко используют ручную лебедку, которой поднимают трубу желонки за привязанный к ней трос.

Следует отметить, что в бытовом хозяйстве некоторые умельцы применяют желонку для самостоятельного выкапывания скважин на воду, глубина которых может достигать 30 м.

Не рекомендуется чистка скважины от песка желонкой в обсадных колоннах из НПВХ ввиду высокой вероятности их повреждения в виде царапин на внутренней поверхности, а также возможности разрушения колонны при нарушении ее геометрии (отклонений от вертикали) после бурения или в процессе эксплуатации.

Рис. 10 Примеры использования желонок

Читайте также:  Адаптер для скважины — преимущества и недостатки использования, монтаж

Метод гидроудара

Технология может служить дополнительным методом для освобождения ячеек фильтра от мешающих притоку твердых фракций (оксидов металлов) после того, как проведена очистка скважины от ила и песка. Для создания гидроудара в скважинном канале берут тяжелую металлическую болванку диаметром чуть меньше внутреннего обсадной колонны, привязывают к ее проушинам на конце трос и бросают в скважинную шахту, используя для дальнейшей процедуры извлечения ручную или механическую лебедку.

Понятно, что метод гидроудара применим, если водное зеркало расположено на значительном расстоянии от поверхности земли как можно ближе к зоне фильтрации. В этом случае массивный снаряд в свободном падении наберет значительную кинетическую энергию и с большей эффективностью сможет очистить сетку фильтра от отложений.

Следует отметить, что гидроудары не рекомендуется проводить в старых скважинных источниках с изношенными обсадными колоннами или из НПВХ ввиду высокой вероятности их повреждения.

При желании можно вызвать специальную установку для гидроударной прочистки, основные методы специализированного проведения работ: взрывы торпеды тротилового детонирующего шнура (ТДШ), газовой смеси, пневматический импульс, высоковольтный разряд электрического тока. Также источниками гидродинамических воздействий могут служить вибрация и ультразвуковые колебания.

Рис. 11 Схемы и оборудование для подъема воды методом аэрации

Метод аэрирования

Технология гидролифта или барботирования заключается в подаче на дно скважинного источника воздуха от наружного компрессора. Для проведения работ к нему подключают жесткий напорный рукав ПНД и погружают его торец на дно шахты. Дальнейшие работы проводят в следующей последовательности:

1. В скважину также опускают глубинный вибрационный насос, его можно прикрепить к рукаву подачи воздуха перед его погружением.
2. Включают компрессор, подающий воздух на дно, и электронасос, который откачивает взбаламученную воду в резервуар.
3. Отстоявшуюся воду отправляют обратно в источник по замкнутому циклу через шланг в емкости, если есть возможность, мутную жидкость из источника сразу отправляют за пределы участка.

Существует несколько иной упрощенный метод откачки воды по технологии аэролифта, который проводят следующим способом:

1. Берут отрезок жесткой ПНД-трубы диаметром 32 мм (1 1/4 дюйма) с таким расчетом, чтобы он доставал до дна скважинного источника и поверхностной емкости или канавы.
2. Такой же длины используют гибкий шланг от компрессора, надевают на его конец короткую согнутую металлическую (медную) трубку и фиксируют ее проволокой или хомутом. Просовывают загнутый конец трубки в напорный ПНД рукав, связывают оба шланга вместе изолентой и опускают приспособление в скважинный канал.
3. После включения компрессора пузырьки воздуха из прикрученного к нему шланга увлекут за собой мутную воду со дна вверх по ПНД-трубе. В результате замутненная жидкость поднимется на поверхность, где ее сливают для отстаивания в емкость или отправляют за пределы участка в канаву.

Рис. 12 Применение компрессоров для очистки

С применением бытовой автомойки

Практически каждый из изложенных выше методов имеет свои недостатки — электронасосы плохо справляются с размыванием плотных песчано-илистых отложений при подаче обратного потока, а желонками можно повредить популярные в народе обсадные колонны из НПВХ.

Один из способов эффективного решения задачи, как очистить скважину от ила и песка — применение высоконапорного насоса для автомойки при его наличии в домашнем хозяйстве. Агрегат способен подавать жидкость с высоким давлением, что может быть полезно для размывки грунта в придонной области скважинного источника.

Для этого к гибкому шлангу, подключенному к насосу автомойки, привязывают груз и опускают его на дно, после чего включают агрегат. Рукав размывает илистые отложения, которые вместе с водой поднимают погруженным в источник вибрационным насосом. При подъеме наверх используют технологию замкнутого цикла с резервуаром и обратной подачей или отводят замутненную жидкость за пределы участка.

Следует отметить, что аналогичная технология применяется в промышленном бурении для гидродинамической очистки фильтров скважин (раскольматации) от различного вида отложений мощными радиально расположенными высоконапорными водными струями.

Рис. 13 Бытовая автомойка высокого давления и ее использование

Восстановление при помощи химических реагентов

Если все изложенные выше процедуры очистки и прокачки скважинного источника не принесли результат, можно попробовать промышленный способ очистки химически активными реагентами.  Метод химического восстановления скважины используется при падении в ней уровня воды (дебита), связанного с образованием отложений на внутренних стенках металлической обсадной колонны, забиванием коркой солей металлов скважинного фильтра (кольматаж) и гравийной подушки.

Сущность химических процессов, происходящих при воздействии соляной кислоты на оксиды металлов, заключается в преобразовании нерастворимых в воде трехвалентных соединений в растворимые двухвалентные. Реакции описываются следующими формулами:

Fe(ОН)3 + 3HCl = FeCl3 + 3Н2О

СаСО3 + 2HCl = CaCl2 + Н2О + СО2

MgCO3 + 2HCl = MgCl2 + Н2О + СО2

FeCO3 + 2HCl = FeCl2 + Н2О + СО2

FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S

CuS + 2HCl = CuCl2 + H2S

Для проведения химической прочистки на дно скважины опускают шланг и в него заливают техническую соляную кислоту HCl концентрацией 18 до 35,2 % в количестве, равном объему фильтрующей части обсадной колонны.  По технологии раствор оставляют в источнике примерно на 4 часа.

Затем на дно погружают специальный насос и около часа производят прокачку скважины в циклическом режиме.  Если процесс прокачивания в течение данного временного интервала не принес положительный результат, процедуру периодически повторяют до тех пор, пока характеристики источника не нормализуются.

После 3-х повторов, если перекачка воды с кислотой не дала заметного эффекта, меняют реагент на гексаметафосфат натрия Na2[Na4(PO3)6] или триполифосфат натрия Na5P3O10. 7 кг гексаметафосфата (8 -12 кг триполифосфата) растворяют в емкости на 100 л воды при температуре 60 °С и заливают состав в скважинный источник, оставляя в нем раствор примерно на два часа.

По истечении указанного временного интервала проводят циклическую перекачку воды в течение часа с дальнейшим ее сливанием или сразу отправляют выкачанную жидкость за границы участка.

Следует отметить, что метод химического восстановления позволяет повысить дебит скважины в среднем в два раза. Также соляную кислоту рекомендуется использовать в полимерных обсадных колоннах из НПВХ, в то время как гексаметафосфат (триполифосфат) подходит как для стальных, так и пластиковых труб.

Рис.14 Метод химического восстановления скважин

Профилактика засоров

Чтобы не заилилась скважина, следует придерживаться следующих правил эксплуатации скважинного источника:

Используемые электронасос и водопотребление должны соответствовать дебиту скважины, при значительно более высоких показателях последнего повышается вероятность застойных явлений в источнике и соответственно заиливания.

Высота погружения электронасоса от уровня дна должна совпадать с приведенными в инструкции рекомендациями.

Ни в коем случае не следует использовать для водозабора погружные вибрационные насосы — помимо низкой производительности, они создают вибрации, способствующие уплотнению песчано-илистых отложений в придонной области.

Необходимо избегать прерывания эксплуатации источника на период более двух месяцев. Если есть возможность, следует произвести откачку не менее 100 л воды в этот период.

Во избежание проникновения в скважинный канал поверхностных и грунтовых вод, грязи, обязательно используют оголовок или крышку, которыми накрывают торец верхней трубы обсадной колонны.

Рис. 15 Работы по прочистке

Решая задачу, как прочистить скважину своими руками, используют различные методы с применением электрических насосов, компрессоров, механических приспособлений в виде желонок или тяжелых болванок. При самостоятельном проведении работ лучше начинать с наиболее простых операций — источник очищают прокачкой вибропомпой или компрессором, при отрицательном результате можно перейти к технологии подъема грунта желонкой или гидроударам. Если данные операции не принесли результата, всегда можно воспользоваться помощью специализированных буровых фирм, которые с высокой вероятностью справятся с поставленной задачей в короткие сроки.