BG60965B1

BG60965B1 - Method and device for ground water treatment

Info

Publication number: BG60965B1
Application number: BG97447A
Authority: BG
Inventors: Rudolf Martinell
Original assignee: PAREF
Current assignee: PAREF
Priority date: 1990-07-04
Filing date: 1993-02-15
Publication date: 1996-07-31
Anticipated expiration: 2013-02-15
Also published as: BG97447A; NO930010L; JPH05508582A; CA2086523A1; AU8226091A; SE466851B; HU9300003D0; SE9002355D0; CZ402092A3; SK402092A3; FI925987A; NO930010D0; KR930701350A; SK278329B6; PL297370A1; SE9002355L; HUT64282A; LT3475B; PL168339B1; LV10420A

Description

ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТА

Изобретението се отнася до пречистване на вода, по-специално до метод за създаване в един водоносен пласт на окислителна и утаителна зона за утаяване на ситу на вещества чието съдържание в подземната вода е по-високо от желаното и трябва да се понижи, или на редукционна зона за редукция на вещества, които са нежелани във водата, както и до устройство, с което се осъществява метода.

ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА

Известен е метод за намаляване съдържанието на желязо и манган в подпочвени води /1/, течащи през водоносен пласт, където зоната от “преграден тип” за окисление и утаяване на желязо и манган се създава чрез периодично въвеждане на вода, съдържаща кислород или кислородотделящи вещества през няколко инжекторни кладенци, подредени около един или повече екстракционни кладенци за пречистена вода. По време на всяко въвеждане на вода, съдържаща кислород или кислородотделящи вещества, тази вода захранва само някои от инжекторните кладенци и едновременно с това се извлича (добива) вода от близките, съседни или междинни инжекторни кладенци. Въвеждането на вода, съдържаща кислород, създава подходяща среда за някои бактерии, така че те в комбинация с чисто химическите процеси водят до утаяване на желязото и мангана в съществуващите подземни слоеве, които по този начин изпълняват ролята на филтър. Водата, съдържаща кислород, се прибавя периодично, напр. през период от около 24 h.

Известен е и метод за намаляване съдържанието на нитрати в подпочвени води /2/ чрез редукция на нитратите до азот в редукционна зона /денитрификационна зона/, създадена между няколко инжекторни кладенци, разположени около един или повече екстракционни кладенци за пречистена вода. Тази редукционна зона е създадена по същия начин, както описаната по-горе окислителна зона, но в инжекторните кладенци се подава вода, съдържаща организми, причиняващи денитрифи кация, и/или субстрат за развитието им, вместо вода, съдържаща кислород или кислород-отделящи вещества. Най-често се добавя само субстрат /вещество, консумиращо кислород/, като напр. сукроза, метанол, етанол, някакъв ацетат или меласа.

За създаване на такива окислителни или редукционни зони е необходима обширна тръбопроводна система, например за вода, наситена с кислород или кислородотделящи вещества в станция за получаване на такава вода и за изпомпване на вода от и към инжекторните кладенци. Още повече тези кладенци трябва да имат доста широк диаметър на тръбите, напр. около 125 mm, за снабдяването им с потопяема помпа.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Съгласно изобретението такива окислителни и редукционни зони се създават по различен и опростен начин. Така едно от изпълненията на изобретението се отнася до метод за създаване в един водоносен пласт на окислителна и утаителна зона между няколко инжекторни кладенци, наредени около един или повече екстракционни кладенци за пречистена вода, която зона е предвидена за утаяване ин ситу на вещества, които не са желани в подпочвени води. Методът се характеризира с това, че тази зона се създава периодично между всяка двойка от съседни инжекторни кладенци чрез: /i/ въвеждане на кислород, кислородсъдържащ газ или на кислородотделящо вещество във водата в двата кладенеца и /ц/ изпомпване на водата в единия кладенец отдолу нагоре, докато изпомпването на водата в другия кладенец става отгоре надолу при което във водоносния слой се създава циркулационен кръг /цикъл/ между двата кладенеца.

По този начин в кладенец, където водата се изпомпва отдолу нагоре, тя ще тече и ще се прецежда през по-долни части от филтъра на кладенеца /или през един или повече по-долни филтри/, изтичайки през горната част на филтъра /или през един или повече горни филтри на кладенеца/. Обратното важи за кладенци, при които водата се изпомпва отгоре надолу. Понякога може да е подходящо да се обръща посоката на изпомпването в двата кладенеца след известно време. Ако се желае, такова окис ление и такъв циркулационен поток могат да действат едновременно между две или повече части от съседни инжекторни кладенци.

Съгласно вариант на метода, описан погоре, се създава редукционна зона за редукция на вещества, които не са желани в подпочвени води, между няколко инжекторни кладенци, подредени около един или повече екстракционни кладенци, чрез въвеждане на кислородпоглъщащи вещества в инжекторните кладенци, вместо кислород, кислородсъдържащ газ или отделящо кислород вещество.

Необходимата честота на регенерация за зоната между два специфични инжекторни кладенци се определя за всеки конкретен случай в зависимост от водния поток между кладенците и качеството на водата в тази област, за която става въпрос. Тези данни се определят във връзка със снижаване нивото на инжекторните кладенци. Също подходящото разстояние между съседните инжекторни кладенци се определя от средната стойност на водния поток, която определя хидравличната проводимост в различни посоки.

Изобртението е приложимо не само за утаяване на желязо и манган в подпочвени води, но също така и за утаяване на други нежелани вещества, като напр. алуминий и флуор. За утаяване на флуоридни йони обикновено е необходимо да се въведат калциеви йони в подходяща форма в утаителната зона през инжекторните кладенци.

Около един и същ екстракционен кладенец също е възможно да се създадат и двете външна редукционна зона /напр. за редукция на нитрати/ и вътрешната окислителна зона /напр. за окисление и утаяване на желязо и манган и за отстраняване на азота, образуван при редукция на нитратите/.

Изобретението включва също и устройство за провеждане на метода в група от инжекторни кладенци, наредени около един или повече екстракционни кладенци за пречистена вода, като всеки от инжекторните кладенци има външна тръба, която в най-малко една от пренасящите подпочвена вода части от своята дължина има отвор и е водопроходима. Споменатото устройство се отличава съществено по това, че приблизително по средата на частта /участъка/ от дължината на тръбата вътрешно е монтирана концентрично и уплътнена чрез уплътняващо средство вътрешна тръба с по-малък диаметър и предварително определена дължина, като тази тръба е затворена в горната си част чрез напречна стена с централен отвор, от който се изтегля нагоре една удължителна тръба, и една вътрешна циркулационна тръба се спуска от горния край на външната тръба надолу до положение, малко по-ниско от горния край на удължената тръба, като циркулационната тръба има по-малък диаметър от тази на външната тръба, но по-голям от диаметъра на удължителната тръба, освен това има тръбопроводи за вкарване на въздух в тази зона, затварящи се отгоре, съответно елементите на тръбата са разположени отгоре надолу по продължение на вътрешната стена на външната тръба.

ПОЯСНЕНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИ

На фигура 1 е показана двойка от съседни инжекторни кладенци А и В. В кладенец В водата се движи отдолу нагоре, докато в кладенец А водата се движи отгоре надолу. Чрез линиите от I до IV се илюстрира схемата на линиите на потока, който се получава в подпочвения слой между кладенци А и В и съответно нагоре и надолу, вследствие на циркулационните устройства V.

Циркулационните устройства V са илюстрирани символично на фиг.1 като отделни участъци от тръбата на всеки кладенец, който при желание може да бъде снабден за предпочитане с електрически двигател. Тези участъци от тръбата са показани на фиг.2 и действието им е описано по-долу.

ПРИМЕРИ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Във външната тръба (1) на инжекторен кладенец А или В е монтиран концентрично на тръбата в положение, приблизително в средата между дъното на кладенеца и повърхността на подпочвената вода, вътрешен тръбен елемент (3) с по-малък диаметър и предварително определена дължина. Външната тръба 1 има отвори и е водопроницаема най-малко в по-голямата част от зоната, носеща подпочвени води, и вътрешният тръбен елемент 3 е уплътнен спрямо вътрешната стена на тръба 1 чрез подходящо уплътнително средство, като например надуваеми уплътнителни пръстени. Близо до горния си край вътрешният тръбен елемент 3 е затворен чрез напречна стена 4, от централния отвор на която нагоре се изтегля удължителна тръба 5. От горния край на външната тръба 1 е пусната вътрешна циркулационна тръба 6 концентрично в посока надолу, която тръба 6 има диаметър, който е по-голям от този на удължителната тръба 5 и е по-малък от диаметъра на вътрешния тръбен елемент 3. Долната част на тръба 6 е разположена малко над горния край на тръбния елемент 3 но по-ниско от горния край на удължителната тръба 5. За снабдяване с въздух по продължение на вътрешната страна на външната тръба 1 има от една страна тръбопровод 7, който води в тръбния елемент 3, и от друга страна тръбопровод 8, който води в процепа между циркулационната тръба 6 и удължителната тръба 5. Външната тръба 1, както и вътрешната циркулационна тръба 6 имат в горния си край деаериращо устройство 9 от известен тип.

ПРИЛОЖЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Когато се изпомпва вода отдолу нагоре, въздухът се вкарва през тръбопровод 7, който осигурява поток от вода, насочен нагоре централно през тръбен елемент 3 и удължителната тръба 5 и повече вода се източва в ниския филтърен участък на тръба 1, (сравни В във фиг.1). В горния участък на тръба 1, който има отвори, водата се ускорява нагоре до нивото и малко по-високо от първоначалната повърхност на подпочвената вода и навън в подпочвения слой, като линиите на потока, съгласно I на фиг.1 с в посока към инжекторния кладенец А.

Напротив, ако водата се изпомпва отгоре и надолу, въздухът се вкарва през тръбопровод 8, а предизвиканият поток се придвижва по продължение на външната страна на удължителната тръба 5 и надолу от вътрешната страна на същата тръба и след това надолу в тръбите 3 и 1. По този начин възникват линиите II и III на потока, посочен на фиг.1, т.е. водата прониква в горната част на тръба 1 и се оттича от долните части на същата тръба. Само от големината на разликите в нивото и степента на изпомпване зависи дали е необходимо допълнително механично изпомпващо устройство 10, което в такъв случай е разположено в тръбния елемент 3, както е посочено на черте жа. Като изпомпващо устройство може в такъв случай да се използва малко електрически задвижващо се витло /пропелер/ или ротор с двустранна посока на въртене. Възможно е също да се използва малка помпа, задействана от електрически мотор и разположена в надстройката на кладенеца или ежекторно устройство или друго устройство, добре познато на специалистите в тази област.

Капацитетът на производителност на вода, който помпата или пропелерът трябва да имат, е между 0,1. и 15 l/s, в зависимост от условията и височината на издигане, напр. при височина 5 до 15 т.

Когато във водата на един инжекторен кладенец трябва да се въведе твърдо или течно кислородотделящо или кислородпоглъщащо вещество, то може да се въведе директно или под формата на разтвор или суспензия във вода, която се въвежда по подходящ начин в тръбния елемент 3.

Методът съгласно изобретението е опростен за изпълнение в сравнение с познатите от нивото на техниката методи и поради това е и значително по-евтин, в частност като разходи за инсталацията, тъй като при познатите досега методи инжекторните кладенци трябваше да имат диаметър от около 125 mm за разполагане на потопяеми помпи в кладенеца, за което са необходими по-тежки и по-мощни сондиращи съоръжения и при това разходите по сондирането се повишават.

За осъществяване на изобретението е необходим сондажен отвор с диаметър от около 50 mm, тъй като в кладенеца е необходимо да бъде монтиран само малък пропелер. За изработването на такива отвори могат да се използват много по-прости и ръчно преносими сондажни устройства, поради което разходите по направата им се намаляват. Освен това не са необходими тръбопроводи за вода между инжекторните кладенци или между последните и екстракционните кладенци, както и не е необходима отделна станция за получаване на окисляващи разтвори.

Claims

Патентни претенции

1. Метод за пречистване на подпочвени води чрез изграждане на окислителна или редукционна и утаителна зона в един водоносен пласт между определен брой инжекторни кла денци, разположени около един или повече екстракционни кладенци за пречистена вода, в която зона онечистванията се утаяват ин ситу, характеризиращ се с това, че зоната се създава периодично между всяка двойка от съседни инжекторни кладенци чрез въвеждане съответно на кислород, кислородсъдържащ газ или кислородотделящо вещество, респективно кислородпоглъщащо вещество във водата в двата кладенеца и изпомпване на водата в единия кладенец отдолу нагоре, докато в другия кладенец изпомпването на водата става отгоре надолу, като се образува циркулационен цикъл във водоносния пласт между двата кладенеца.
2. Устройство за пречистване на подпочвени води в определен брой инжекторни кладенци, разположени около един или повече екстракционни кладенци за пречистена вода, всеки от които инжекторни кладенци има външна тръба (1), която поне в носещата подпочвени води част от дължината си има отвори и е водопроницаема, характеризиращо се с това, че приблизително в средата на споменатата част от дължината на тръбата вътрешно и концентрично е монтиран и уплътнен с помощта на уплътняващи средства (2) един вътрешен тръбен елемент (3) с по-малък диаметър и предварително определена дължина, който е затворен в горната си част чрез напречна стена (4) с централен отвор, над който е поместена удължителна тръба (5), при което във 5 външната тръба концентрично е монтирана вътрешна циркулационна тръба (6) така, че долният й край обхваща горния край на удължителната тръба (5), а за снабдяване на местата с въздух по протежение на вътрешната 10 страна на външната тръба (1) са монтирани два тръбопровода (7,8), снабдени със затвори в горния си край, като единият тръбопровод води в тръбния елемент (3), а другият - в процепа между циркулационната тръба (6) и удъл15 жителната тръба (5).
3. Устройство съгласно претенция 2, характеризиращо се с това, че във вътрешния тръбен елемент (3) е разположено спомагателно изпомпващо устройство (10).

20 Приложение: 2 фигури 25 Литература 1. SE 8206393-4 А1 ЕР 160774. 2. SE 8400190-8 А1 ЕР 154105.