AT522954A4 - Device for removing a liquid phase floating on a groundwater surface - Google Patents
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Abstract
Bei einer Vorrichtung zur Entfernung einer auf einer Grundwasseroberfläche schwimmenden flüssigen Phase umfassend ein in einen Brunnen oder Schacht absenkbaren Skimmer, der eine Einlauföffnung für die flüssige Phase, einen Sammelbehälter und eine Entleerungsleitung aufweist, eine mit dem Skimmer zusammenwirkende Hubvorrichtung mit einem Antrieb zur Höhenverstellung des Skimmers, eine Sensorvorrichtung zur Messung des Flüssigkeitsspiegels im Brunnen oder Schacht und eine Steuervorrichtung, welcher die Messsignale der Sensorvorrichtung zugeführt sind und welche mit dem Antrieb der Hubvorrichtung derart zusammenwirkt, dass der Skimmer in Abhängigkeit von Änderungen des Flüssigkeitsspiegels höhenverstellbar ist, ist die Sensorvorrichtung als unter der Wasseroberfläche anordenbarer Drucksensor zur Messung des hydrostatischen Drucks ausgebildet.In a device for removing a liquid phase floating on a groundwater surface, comprising a skimmer which can be lowered into a well or shaft, which has an inlet opening for the liquid phase, a collecting container and an emptying line, a lifting device interacting with the skimmer and having a drive for adjusting the height of the skimmer , a sensor device for measuring the liquid level in the well or shaft and a control device to which the measurement signals of the sensor device are fed and which interacts with the drive of the lifting device in such a way that the skimmer can be adjusted in height as a function of changes in the liquid level Pressure sensor that can be arranged on the water surface is designed to measure the hydrostatic pressure.
Description
höhenverstellbar ist. is height adjustable.
Eine derartige Vorrichtung ist in der DE 3504847 Al Such a device is in DE 3504847 A1
beschrieben. described.
Häufig sind Öl oder andere Kontaminanten am Grundwasserspiegel als oben aufschwimmende flüssige Reinphase vorhanden und können so direkt abgepumpt werden. Um die aufschwimmende Phase möglichst rein abfördern zu können, muss die Absaugung genau an der Oberfläche des Often oil or other contaminants are present at the groundwater level as a liquid pure phase floating above and can thus be pumped out directly. In order to be able to convey away the floating phase as pure as possible, the suction must be exactly on the surface of the
Grundwassers erfolgen. Hierfür werden Skimmer eingesetzt. Groundwater. Skimmers are used for this.
Es ist bekannt, in Gebieten mit durch Öl verunreinigtem Grundwasser Brunnen zu errichten, in denen sich das verunreinigte Grundwasser sammelt. Zum Absaugen des Öls wird ein Skimmer in den Schacht abgesenkt, wobei das an der Grundwasseroberfläche abgesaugte Öl mittels Pumpen entfernten Abscheideanlagen zugeführt werden kann. Gegebenenfalls werden mehrere solcher Brunnen in dem Gebiet It is known to build wells in areas with oil contaminated groundwater in which the contaminated groundwater collects. To extract the oil, a skimmer is lowered into the shaft, whereby the oil extracted from the surface of the groundwater can be pumped to separate separation systems. If necessary, there will be several such wells in the area
mit dem durch Öl verunreinigten Grundwasser errichtet. built with the groundwater contaminated by oil.
steigen. climb.
Eine weitere Herausforderung bei in Schachtbrunnen angeordneten Skimmern ist es, die effiziente Absaugung der aufschwimmenden Phase ohne Beeinträchtigung durch Niveauänderungen des Grundwasserspiegels unter Beibehaltung der bereits vorzufindenden Trennung von Wasser und leichterer Phase in kurzer Zeit und mit geringem Aufwand sicherzustellen. Es ist daher bereits bekannt geworden, den Skimmer an einer Hubvorrichtung zu befestigen, welche den Skimmer in Abhängigkeit von Änderungen des Flüssigkeitsspiegels im Brunnenschacht in Höhenrichtung nachführen kann. Um hierbei sicherzustellen, dass der Skimmer stets möglichst nur die aufschwimmende Phase absaugt bzw. die mitgesaugte Wassermenge minimiert wird, kann die Steuerung der Hubvorrichtung so erfolgen, dass die Another challenge with skimmers arranged in shaft wells is to ensure efficient suction of the floating phase without being impaired by changes in the level of the groundwater level while maintaining the already existing separation of water and lighter phase in a short time and with little effort. It has therefore already become known to attach the skimmer to a lifting device which can adjust the height of the skimmer as a function of changes in the liquid level in the well shaft. In order to ensure that the skimmer always sucks off only the floating phase as far as possible or that the amount of water sucked in is minimized, the lifting device can be controlled in such a way that the
Einlauföffnung des Skimmers den Flüssigkeitsspiegel um ein Inlet opening of the skimmer increases the liquid level by one
Phase zu nutzen. Use phase.
Die kontinuierliche und genaue Messung des Flüssigkeitsspiegels des Grundwassers, welche für die Steuerung der Hubvorrichtung erforderlich ist, wird durch verschiedene Störeinflüsse erschwert. Beispielsweise werden bei herkömmlichen Pegelsensoren Fehlmessungen bzw. schwankende Messwerte erzeugt, wenn die Wasseroberfläche des Grundwasser beispielsweise auf Grund von Wellenbildungen unruhig ist. Die Absaugung der aufschwimmenden Phase durch den Skimmer kann einer der Gründe für eine Wellenbildung sein. Weiters muss der Sensor zur Messung des Flüssigkeitsspiegels über lange Zeiten zuverlässig arbeiten und keinen hohen Wartungsaufwand verursachen, weil jede Störung eine Unterbrechung des Betriebs zur Folge hätte und Wartungs- bzw. Reparaturarbeiten ein aufwändiges Herausheben der gesamten The continuous and precise measurement of the liquid level of the groundwater, which is necessary for the control of the lifting device, is made more difficult by various interfering influences. For example, incorrect measurements or fluctuating measured values are generated with conventional level sensors if the water surface of the groundwater is restless, for example due to wave formations. The suction of the floating phase by the skimmer can be one of the reasons for wave formation. Furthermore, the sensor for measuring the liquid level has to work reliably over long periods of time and does not require a high level of maintenance, because any malfunction would result in an interruption in operation and maintenance or repair work would mean laborious lifting of the whole
Vorrichtung erfordern. Require device.
Die Erfindung zielt daher darauf ab, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass der Skimmer den Änderungen des Flüssigkeitsspiegels überaus feinfühlig und schnell folgen kann, um den Reinheitsgrad der abgesaugten Phase möglichst hoch zu halten. Weiters soll der Skimmer mit hoher Zuverlässigkeit arbeiten und die Höhennachführung soll von allfälligen Störeinflüssen The invention therefore aims to improve a device of the type mentioned at the outset so that the skimmer can follow the changes in the liquid level extremely sensitively and quickly in order to keep the degree of purity of the extracted phase as high as possible. Furthermore, the skimmer should work with a high degree of reliability and the height adjustment should be protected from any interference
unbeeinträchtigt bleiben. remain unaffected.
der Drucksensor hierbei als Pegelsonde ausgebildet. the pressure sensor is designed as a level probe.
Pegelsonden sind spezielle Druckmessumformer zur Füllstandmessung von Flüssigkeiten in offener Umgebung. Pegelsonden werden direkt in die zu messende Flüssigkeit abgelassen und verbleiben dauerhaft schwebend in der Flüssigkeit. Der Schweredruck der Flüssigkeitssäule verursacht eine Dehnung an einem druckempfindlichen Sensorelement der Pegelsonde, welches den erfassten Druck in ein elektrisches Signal umwandelt. Die Pegelsonde kann bevorzugt als Relativdrucksensor ausgeführt werden, welcher als Nullpunkt seines Messbereiches den aktuellen Level probes are special pressure transmitters for measuring the level of liquids in an open environment. Level probes are lowered directly into the liquid to be measured and remain permanently suspended in the liquid. The gravity pressure of the liquid column causes a strain on a pressure-sensitive sensor element of the level probe, which converts the detected pressure into an electrical signal. The level probe can preferably be designed as a relative pressure sensor, which is the current zero point of its measuring range
Umgebungsdruck nutzt. Uses ambient pressure.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Drucksensor bzw. die Pegelsonde an einem Anschlusskabel aufgehängt ist, welches sowohl dem Halten der Position als auch der Spannungsversorgung und Signalweiterleitung an die It is preferably provided that the pressure sensor or the level probe is suspended from a connection cable, which is used to hold the position as well as the voltage supply and signal transmission to the
Steuervorrichtung dient. Außerdem kann das Kabel einen Control device is used. In addition, the cable can have a
Umgebungsluftdruck zur Pegelsonde geleitet wird. Ambient air pressure is conducted to the level probe.
Der Drucksensor bzw. die Pegelsonde kann entweder in einer vorgegebenen, festen Höhenposition unter der Wasseroberfläche angeordnet werden oder verstellbar angeordnet sein. Im zweiten Fall ist es bevorzugt, wenn der Drucksensor mit dem Skimmer zur gemeinsamen Höhenverstellung gekoppelt ist. Dadurch wird ein vorteilhafter Regelkreis realisiert, mit dem die Steuerung des Hubantriebs auf die möglichst konstante Einhaltung eines vorgegebenen Sollwerts des hydrostatischen Drucks hin The pressure sensor or the level probe can either be arranged in a predetermined, fixed height position under the surface of the water or can be arranged to be adjustable. In the second case, it is preferred if the pressure sensor is coupled to the skimmer for joint height adjustment. In this way, an advantageous control loop is implemented with which the control of the lifting drive is aimed at maintaining a predetermined setpoint value for the hydrostatic pressure as constantly as possible
erfolgt. he follows.
Die Aufhängung des Skimmers erfolgt gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung derart, dass die Hubvorrichtung ein Hängemittel, wie z.B. ein Seil, ein Kabel oder eine Kette, zum Abhängen des Skimmers in den Brunnen oder den Schacht aufweist, das mit einer Zug- oder Auf-According to a preferred embodiment of the invention, the suspension of the skimmer takes place in such a way that the lifting device has a suspension means, such as a rope, a cable or a chain, for hanging the skimmer in the well or the shaft, which is connected to a pulling or lifting device.
/Abrollvorrichtung zusammenwirkt. / Unwinding device cooperates.
Für die Entleerung des Sammelbehälters sieht eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung vor, dass eine Fördereinrichtung zum Fördern der aufgesammelten flüssigen Phase aus dem Sammelbehälter über die Entleerungsleitung vorgesehen ist. Die Entleerungsleitung führt hierbei vom Skimmer durch den Brunnen bzw. Schacht an die Erdoberfläche, wo die aufgesammelte flüssigen Phase weiterverarbeitet werden kann. Die Entleerungsleitung kann hierbei bevorzugt als flexible Leitung ausgeführt sein, sodass die Gefahr eines Bruchs auf Grund von Knick- oder For emptying the collecting container, a preferred development of the invention provides that a conveying device is provided for conveying the collected liquid phase from the collecting container via the emptying line. The drainage line leads from the skimmer through the well or shaft to the surface of the earth, where the collected liquid phase can be processed further. The drainage line can preferably be designed as a flexible line, so that there is a risk of breakage due to kinking or
Biegebelastungen oder dgl. hintangehalten wird. Bending loads or the like. Is prevented.
möglich. possible.
Um dennoch in Bezug auf die mögliche Förderhöhe flexibel zu bleiben, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Fördereinrichtung eine Druckluftleitung umfasst, welche in den Sammelbehälter mündet. Die Förderung der flüssigen Phase erfolgt somit mit Hilfe von Druckluft, die beispielsweise durch einen an der Erdoberfläche angeordneten Kompressor zur Verfügung gestellt und über eine Druckluftleitung zum Skimmer geleitet werden kann. Bevorzugt wird die Druckluft hierbei nicht genutzt, um ein Pumpenrad oder dgl. anzutreiben, sondern es wird der durch die Druckluft bereitgestellte Druck direkt verwendet, um die flüssige Phase vom Skimmer nach oben zu drücken. Die Verwendung von Druckluft als Fördermedium führt in vorteilhafter Weise zu einer In order to remain flexible with regard to the possible delivery height, it is provided according to an advantageous development of the invention that the delivery device comprises a compressed air line which opens into the collecting container. The liquid phase is thus conveyed with the aid of compressed air, which is made available, for example, by a compressor arranged on the surface of the earth and can be conveyed to the skimmer via a compressed air line. In this case, the compressed air is preferably not used to drive a pump wheel or the like, but the pressure provided by the compressed air is used directly to push the liquid phase upwards from the skimmer. The use of compressed air as a conveying medium leads in an advantageous manner to a
explosionsgeschützten Ausführung der Fördereinrichtung. explosion-proof design of the conveyor system.
Die besagte Druckluftleitung kann als flexible Leitung ausgeführt werden, sodass auch hier die Gefahr eines Bruchs auf Grund von Knick- oder Biegebelastungen oder dgl. Said compressed air line can be designed as a flexible line, so that here too there is a risk of breakage due to buckling or bending loads or the like.
hintangehalten wird. is held back.
Wie an sich bereits aus der DE 3504847 Al bekannt, sieht eine bevorzugte Ausführung des Skimmers bzw. der Fördereinrichtung vor, dass die Einlauföffnung über ein As already known from DE 3504847 A1, a preferred embodiment of the skimmer or the conveying device provides that the inlet opening has a
verschließbares Ventil, insbesondere ein Kugelventil, mit closable valve, in particular a ball valve, with
werden kann. can be.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 eine schematische Gesamtdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 2 eine Detaildarstellung des Skimmers in einem The invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment shown schematically in the drawings. 1 shows a schematic overall representation of the device according to the invention and FIG. 2 shows a detailed representation of the skimmer in one
Brunnenschacht. Well shaft.
Fig. 1 zeigt einen Brunnenschacht 1, der sich von der Erdoberfläche 2 in das Grundwasser 3 hinein erstreckt, wobei der Flüssigkeitsspiegel des Grundwassers 3 mit 4 bezeichnet ist. Im Grundwasser 3 ist ein Skimmer 5 angeordnet, der an einem Seil oder Kabel 6 höhenverstellbar aufgehängt ist. Das Seil ist um eine Umlenkrolle 7 geführt 1 shows a well shaft 1 which extends from the earth's surface 2 into the groundwater 3, the liquid level of the groundwater 3 being denoted by 4. A skimmer 5 is arranged in the groundwater 3 and is suspended in a height-adjustable manner on a rope or cable 6. The rope is guided around a pulley 7
und mittels einer Hubvorrichtung 8, wie z.B. einer and by means of a lifting device 8, such as a
Skimmers 5 zu bewerkstelligen. Skimmers 5 to accomplish.
Der Skimmer 5 umfasst, wie dies insbesondere in der Detaildarstellung in Fig. 2 ersichtlich ist, einen Sammelbehälter 9, in den die auf der Wasseroberfläche 4 des Grundwassers 3 aufschwimmende flüssige Phase, wie z.B. ÖL, über eine oder mehrere Einlauföffnung (en) 10 gelangt. An der Einlauföffnung ist ein Kugelventil 11 angeordnet. Die sich im Sammelbehälter 9 sammelnde Phase kann über ein Ventil 13 und eine Entleerungsleitung 12 nach oben an die As can be seen in particular in the detailed illustration in FIG. 2, the skimmer 5 comprises a collecting container 9, into which the liquid phase floating on the water surface 4 of the groundwater 3, such as oil, reaches via one or more inlet opening (s) 10 . A ball valve 11 is arranged at the inlet opening. The phase that collects in the collecting container 9 can be passed upwards via a valve 13 and an emptying line 12 to the
Erdoberfläche 2 gefördert werden. Earth surface 2 are promoted.
Die Förderung der aufgesammelten flüssigen Phase erfolgt mittels der über die Druckluftleitung 14 in den Sammelbehälter 9 eingeführten Druckluft. Sobald die Druckluft das Innere des Sammelbehälters 9 mit Druck beaufschlagt, wird die Ventilkugel des Kugelventils 11 nach oben gedrückt und verschließt dadurch den Zufluss der flüssigen Phase über die Einlauföffnung 10. Gleichzeitig wird das Ventil 13 geöffnet, sodass die Druckluft die flüssige Phase aus dem Sammelbehälter 9 über die The collected liquid phase is conveyed by means of the compressed air introduced into the collecting container 9 via the compressed air line 14. As soon as the compressed air pressurizes the interior of the collecting container 9, the valve ball of the ball valve 11 is pushed upwards and thereby closes the inflow of the liquid phase via the inlet opening 10. At the same time, the valve 13 is opened so that the compressed air removes the liquid phase from the collecting container 9 about the
Entleerungsleitung 12 nach oben fördert. Emptying line 12 promotes upwards.
Am Skimmer 5 ist eine Pegelsonde 15 befestigt bzw. aufgehängt, welche den hydrostatischen Druck im Grundwasser 3 misst. Das Messsignal der Pegelsonde 15 wird einer nicht dargestellten Steuervorrichtung übermittelt, welche auf Basis des Messsignals die Hubvorrichtung 8 derart ansteuert, dass der Skimmer den Änderungen des Flüssigkeitsspiegels 4 folgt. Insbesondere wird hierdurch die Höhenlage des Skimmers 5 mit Hilfe der Hubvorrichtung 8 A level probe 15, which measures the hydrostatic pressure in the groundwater 3, is fastened or suspended on the skimmer 5. The measurement signal of the level probe 15 is transmitted to a control device, not shown, which controls the lifting device 8 on the basis of the measurement signal in such a way that the skimmer follows the changes in the liquid level 4. In particular, this increases the height of the skimmer 5 with the aid of the lifting device 8
den Niveauänderungen des Flüssigkeitsspiegels automatisch changes in the level of the liquid automatically
Beschleunigung der Grundwassersanierung. Accelerating groundwater remediation.
Eine weitere Pegelsonde ist mit 16 bezeichnet, welche über eine vom Skimmer unabhängige, eigene Aufhängung verfügt und insbesondere nicht gemeinsam mit dem Skimmer Another level probe is denoted by 16, which has its own suspension independent of the skimmer and in particular not together with the skimmer
höhenverstellbar ist. is height adjustable.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, erfolgt die Erzeugung der Druckluft in einem Kompressor 17. Eine Teilmenge der im Kompressor 17 erzeugten Druckluft wird über eine Leitung 19 und die Druckluftleitung 14 dem Skimmer 5 zugeführt. Eine weitere Teilmenge der Druckluft wird abgezweigt und über eine Steuerleitung 18 luftangetriebenen Absperrhähnen 20 zugeführt. Das Druckluftsystem ist derart ausgebildet, dass es über entsprechende Verzweigungen eine Mehrzahl von Skimmern 5 mit Druckluft versorgen kann, wobei ein Anschluss für einen weiteren Skimmer mit 21 bezeichnet ist. Dasselbe gilt für die Entleerungsleitung 12. Es kann eine Mehrzahl von Entleerungsleitungen 12 mit einem gemeinsamen Flüssigkeitsaufbereitungssystem verbunden werden, in dem die aufgesammelte flüssige Phase aufbereitet wird. Ein Anschluss für eine weitere Entleerungsleitung ist As shown in FIG. 1, the compressed air is generated in a compressor 17. A portion of the compressed air generated in the compressor 17 is fed to the skimmer 5 via a line 19 and the compressed air line 14. Another partial amount of the compressed air is branched off and fed to air-driven shut-off cocks 20 via a control line 18. The compressed air system is designed in such a way that it can supply a plurality of skimmers 5 with compressed air via corresponding branches, a connection for a further skimmer being denoted by 21. The same applies to the emptying line 12. A plurality of emptying lines 12 can be connected to a common liquid treatment system in which the collected liquid phase is treated. There is a connection for another drainage line
beispielswiese mit 22 bezeichnet. Auf diese Art und Weise kann eine Vielzahl von Brunnen über denoted by 22, for example. In this way a variety of wells can be about
ein einziges Druckluftsystem und ein einziges a single compressed air system and a single one
Flüssigkeitsaufbereitungssystem versorgt werden. Liquid treatment system are supplied.
Claims (7)
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ATA47/2020A AT522954B1 (en) | 2020-02-20 | 2020-02-20 | Device for removing a liquid phase floating on a groundwater surface |
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AT522954B1 AT522954B1 (en) | 2021-04-15 |
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- 2020-02-20 AT ATA47/2020A patent/AT522954B1/en active
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