CH656662A5 - Verfahren zum foerdern von wasser aus einem grundwasservorkommen. - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fördern von Wasser aus einem Grundwasservorkommen, wobei in den Boden mindestens zwei separate Förderrohre eingesetzt werden, mit denen Wasser aus Schichten gehoben wird, die hinsichtlich der Wasserqualität verschieden sind.
Das Fördern von Wasser aus einem tiefen Grundwasservorkommen z.B. durch einen gebohrten Tiefbrunnen geschieht in der Regel mit Verwendung im Brunnen fest eingebauter, mit Pumpen ausgerüsteter Förderrohre. Um die Kapazität des Brunnens zu erhöhen, können in ein und demselben Brunnen mehrere Förderrohre eingebaut sein, und dabei war es bisher üblich eines der Rohre nahe an den Boden des Brunnens hinabzuführen, womit man den Erhalt von Wasser auch dann gewährleistet, wenn der Wasserspiegel im Brunnen aus diesem oder jenem Grund aussergewöhnlich weit absinkt.
Ein häufig auftretendes Problem im Anschluss an das Fördern und die Verwendung von Grundwasser stellen die im Wasser in Lösung anwesenden Eisen- und Manganverbindungen dar. Falls diese Verbindungen nicht aus dem Wasser entfernt werden, schlagen sie sich im Wasserleitungsnetz nieder und bewirken mit der Zeit Verstopfung der Leitungen. Eine Lösung zum Umgehen dieses Problems ist in der finnischen Auslegeschrift Nr. 43 852 angegeben, laut welcher der Brunnen mit Rohren umringt wird, durch welche man sauerstoffhaltiges Wasser in die Erde hineinleitet. Diese Lösung bezweckt Oxydation der Eisen- und Manganionen zu unlöslicher Form, womit sie als Niederschlag im Boden verbleiben und man im Brunnen ausschliesslich reines Wasser erhält. In der Praxis hat das Verfahren in zahlreichen Fällen vorzüglich gearbeitet, d.h. man hat die erwünschte langzeitige Reinigungswirkung mit einer sehr geringen Menge in den Boden eingeleiteten Speisewassers erreicht, aber andererseits gibt es auch viele Anlagen, wo man genötigt gewesen ist, Speisewasser lange Zeit und in grossen Mengen in den Boden zu leiten, ehe die Eisen und Mangangehalte im Wasser des Brunnens begonnen haben herabzugehen. In solchen Fällen wird das Anwenden des Verfahrens nichtlohnend, insofern damit das erwünschte Ziel überhaupt erreicht wird.
Insbesondere in Küstenregionen kommen in Grundwässern ferner als Verunreinigung härteerzeugende Kalzium- und
Magnesiumsalze vor. Man kennt keinerlei Verfahren zum Beseitigen der Wasserhärte bereits im Boden in einer entsprechenden Weise wie oben dargelegt.
Es hat sich jetzt erwiesen, dass im Vorkommen von sowohl Eisen und Mangan als auch von härteerzeugenden Salzen im Grundwasser oft starke Schichtung zutage tritt.
Dies bedeutet, dass der Gehalt der besagten Verunreinigungen im Grundwasser in einer bestimmten Tiefe im Boden hoch ist, während dagegen das höher oder tiefer gelegende Grundwasser wesentlich reiner und sogar praktisch gesehen völlig rein ist. Der gewöhnliche Fall ist, dass die Verunreinigungen in der obersten Grundwasserschicht nahe an der Erdoberfläche konzentriert sind. Diese Beobachtung erklärt die Probleme in der Anwendung des Verfahrens gemäss der Auslegeschrift Nr. 43 852 dadurch, dass man das sauerstoffhaltige Speisewasser einfach zu tief in den Boden hinein geleitet hat. Ferner liefert die Beobachtung auch eine Erklärung für die oft wahrgenommene Erscheinung, dass der Eisengehalt des Wassers im Brunnen im Laufe der Benutzung allmählich ansteigt. Hier tritt nämlich folgendes ein: Beim Entnehmen von reinem, eisenfreiem Wasser aus grosser Tiefe im Brunnen fliesst in den Brunnen zur Ergänzung reichlich Eisen enthaltendes Wasser aus der obersten Grundwasserschicht, welches mit weiter fortgesetzter Förderung sich im Brunnen allmählich immer tiefer hinab ausbreitet und mit der Zeit diejenige Tiefe erreicht, wo das Ende des Förderrohrs sich befindet.
Die vorliegende Erfindung bezweckt das Hervorbringen eines einfachen, auf der obengenannten Beobachtung aufbauenden Verfahrens, mittels dessen man von einem Grundwasservorkommen zum Verbrauch reines Wasser in solcher Weise gewinnt, dass die Qualität des Wassers sich selbst bei lange andauerndem Pumpen unverändert hält. Kennzeichnend für die Erfindung ist, dass die Förderrohre den im Grundwasser in den verschiedenen Schichten vorhandenen unterschiedlichen Gehalten an Eisen- oder Manganverbindungen, härteerzeugenden Salzen/oder Verunreinigungen entsprechend so plaziert werden, dass man aus den Rohren Wasser von untereinander verschiedener Qualität bezieht, dass Wasser mit beiden Förderrohren gleichzeitig gehoben wird und dass nur das Wasser besserer Qualität dem Verbrauch zugeleitet wird.
In dem erfindungsgemässen Verfahren kann man die aus verschiedenen Tiefen gehobenen Wassermengen derart regeln, dass so gut wie keine Vermischung des Wassers zwischen den verschiedenen Schichten stattfindet. Diese Regelung kann an Hand einer Messung des Gehalts der schädlichen Verunreinigung in dem vom Brunnen geförderten Wasser geschehen, wobei dann unveränderte Gehalte ein Anzeichen dessen sind, dass das Verhältnis der mit den verschiedenen Rohren gehobenen Wassermengen das Richtige ist.
Ein Vorzug der Erfindung z.B. im Vergleich mit dem in der Auslegeschrift Nr. 43 852 offenbarten Verfahren ist, dass keine separaten, um den Brunnen herum anzubringenden Speiserohre benötigt werden. Zum Anwenden des Verfahrens genügt ein üblicher gebohrter Tiefbrunnen, der mit zwei oder mehreren in verschiedene Tiefen hinabreichenden Förderrohren ausgerüstet ist. Das aus dem Brunnen gewonnene Wasser schlechterer Qualität kann man wegwerfen oder zu einem Zweck verwenden, wo die Verunreinigung im Wasser keinen Schaden anrichtet. Nur das ist wesentlich, dass dieses Wasser nicht mit dem aus dem Brunnen gewonnenen Wasser besserer Qualität vermischt wird, welch letzteres zumeist so wie es ist in das Wasserleitungsnetz geleitet werden kann.
Die Erfindung wird im folgenden näher mit Hilfe von Beispielen mit Hinweis auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, worin
Fig. 1 einen Tiefbrunnen darstellt, wo das zum Verbrauch
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gehende Wasser vom Brunnen des Brunnens gehoben wird,
Fig. 2 einen Tiefbrunnen darstellt, wo das zum Verbrauch gehende Wasser aus dem oberen Teil des Brunnen gehoben wird, und
Fig. 3 einen Tiefbrunnen darstellt, wo zum Verbrauch gehendes Wasser sowohl vom Boden des Brunnens auch aus dessen oberem Teil gehoben wird.
In Fig. 1 ist ein tief in die Grundwasser führende Erdschicht hineinreichender Tiefbrunnen 1 gezeigt, der zwei getrennte Wasserförderrohre 2 und 3 enthält. Jedes Förderrohr ist mit einer am Ende des Rohres angebrachten Tauchpumpe 4 versehen. In der Figur ist ferner mit der Bezugsnummer 5 die Erdoberfläche angezeigt, mit 6 der Spiegel der Grundwasserschicht im Boden und mit 7 der obere Rand des Siebteils des Brunnens.
In Grundwässern treten allgemein als Verunreinigung Eisen- und Manganverbindungen sowie härteerzeugende Salze auf, die überdies oft nur in einer bestimmten Schicht in dem Grundwasser führenden Boden konzentriert sind. In dem Fall, den Fig. 1 wiedergibt, ist das unreine Wasser nahe bei der freien Oberfläche 6 der Grundwasserschicht konzentriert; dies ist der in der Praxis am häufigsten vorkommende Fall. Mit dem Förderrohr 2, dessen Ende sich nahe bei dem oberen Rand 7 des Siebteils des Brunnens befindet, erhält man dann unreines Wasser, während dagegen mit dem Förderrohr 3, dessen Ende nahe am Boden des Brunnens liegt, reines Wasser gewonnen wird. Man benutzt die Förderrohre 2 und 3 in der Weise, dass aus dem Brunnen Wasser gleichzeitig mit beiden Rohren geschöpft wird, aber nur das mit dem Rohr 3 gewonnene reine Wasser in das Wasserleitungsnetz geleitet wird.
Das mit dem Rohr 2 gewonnene unreine Wasser wird entweder weggeworfen oder zu einem solchen Zweck verwendet, wo aus der Unreinheit des Wassers kein Nachteil erwächst, beispielsweise zum Bewässern von Pflanzungen. Die Bedeutung des Hebens von unreinem Wasser liegt darin, dass man mit dessen Hilfe die Vermischung des Wassers in der Tiefenrichtung des Brunnens wesentlich verringern kann, die durch die Wasserentnahme verursacht wird und die andernfalls einen Anstieg der Konzentration der Verunreinigungen bei dem Ende desjenigen Rohrs herbeiführen würde, das zum Verbrauch gehendes Wasser ansaugt. Mit der gleichzeitigen Verwendung der Förderrohre 2 und 3 setzt man nicht notwendigerweise voraus, dass die Rohre immer «im Schritt» arbeiten müssten - das Wesentliche ist, dass innerhalb einer bestimmten, verhältnismässig kurzen Zeitspanne mit beiden Rohren Wasser gehoben wird, so dass sich das Wasser in der Tiefenrichtung des Brunnens nennenswert mischen kann.
In dem in Fig. 2 wiedergegebenen Fall ist die Menge der Verunreinigungen im Wasser am Boden des Brunnens am höchsten, und daher hat man das Ende des Rohrs 2, das Wasser von schlechterer Qualität fördert, an den Boden des Brunnens hinabgeführt und das Ende des zum Verbrauch gehendes Wasser hebenden Rohrs 3 im oberen Teil des Brunnens plaziert. In Fig. 3 ist seinerseits ein Fall gezeigt, in dem der mittlere Teil des Brunnens den maximalen Verunreinigungsgehalt aufweist. Man hat dementsprechend das Ende des Rohrs 2, welches unreines Wasser fôrdért, ungefähr in der
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Mittelhöhe des Brunnens angeordnet, und zum Heben des zum Verbrauch gehenden Wassers werden zwei getrennte Rohre 3 benutzt, wobei das Ende des einen auf dem Brunnenboden und das Ende des anderen im oberen Teil des Brunnens angeordnet ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren wurde in einem Brunnen ausprobiert, aus dem zuvor 12001/min Wasser unter Verwendung eines einzigen Förderrohrs gehoben worden war, dessen Ende sich etwa in der Mitte des mit Sieb versehenen Teils des Brunnens befand. Dabei betrug der Eisengehalt des geförderten Wassers 1,0-1,5 mg/1 und sein Mangangehalt 0,20-0,25 mg/1. Nachdem festgestellt worden war, dass die Gehalte von Eisen und Mangan im oberen Teil des Brunnens nahe an der Wasseroberfläche am höchsten waren, wurden im Brunnen zwei getrennte Förderrohre eingebaut, mit ihren Enden im oberen Teil bzw. auf dem Boden des Brunnens. Diese Rohre wurden alsdann gleichzeitig betrieben, indem mit dem erstgenannten Rohr aus dem oberen Teil des Brunnens 3001/min und mit dem letzteren 12001/min vom Boden des Brunnens gefördert wurden. Im Wasser von dem ersten Rohr wurde der Eisengehalt 2,4 mg/1 und der Mangangehalt 0,6 mg/1 gemessen, während das Wasser vom letzteren Rohr 0,02 mg/1 Eisen und 0,03 mg/1 Mangan enthielt. Es gelang somit, den Eisen- und Mangangehalt des aus dem Brunnen erhaltenen Wassers auf einen Bruchteil der zeitigeren Werte herabzudrücken, obgleich die Kapazität des Brunnens beim Alten blieb.
Ein zweiter Versuch wurde in einem Brunnen ausgeführt, aus dem man 6001/min Wasser mit Eisengehalt 2,1 mg/1 herausgeholt hatte. In diesem Fall wurde der höchste Eisengehalt aus dem Boden des Brunnens festgestellt, und daher wurden in den Brunnen zwei Förderrohre eingebaut, deren Enden das eine auf dem Boden des Brunnens und das andere nahe an der oberen Fläche des Brunnens plaziert wurden. Anschliessend wurden mit dem erstgenannten Rohr vom Boden des Brunnens 200 1/min und mit dem letzteren von der Oberfläche des Brunnens 6001/min gefördert. In dem vom erstgenannten Rohr geförderten Wasser ergab die Messung den Eisengehalt 6,8 mg/1 und in dem Wasser vom letzgenannten Rohr 0,01 mg/1.
Es ist dem Fachmann einleuchtend, dass die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung nicht auf die obenstehend dargelegten Beispiele eingeschränkt sind und vielmehr im Rahmen der Patentansprüche variieren können. So müssen die Wasserförderrohre 2 und 3 nicht unbedingt beide im gleichen Brunnen liegen; sie können sich in verschiedenen Brunnen befinden, die nahe beieinander liegen. Ausserdem kann die Zahl der Brunnen und der Wasserförderrohre je nach der Situation mehr als zwei sein. Man kann aus einem Brunnen reines und aus den übrigen Brunnen unreines Wasser heben, oder umgekehrt.
Die Grenzfläche zwischen dem reinen und unreinen Wasser ist nicht immer waagerecht in dem Grundwasservorkommen; sie kann sogar sehr steil schrägstehend sein. Wenn man in einer solchen Lage zwei Brunnen nebeneinander anlegt, kann der Fall eintreten, dass reines Wasser und unreines Wasser aus gleicher Höhe, aber hinsichtlich der Qualität des Grundwassers aus verschiedenen Schichten gefördert wird.
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1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verfahren zum Fördern von Wasser aus einem Grundwasservorkommen, wobei im Boden mindestens zwei getrennte Förderrohre (2,3) eingesetzt werden, mit denen Wasser aus hinsichtlich der Qualitätt des Grundwassers verschiedenen Schichten gehoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderrohre (2,3) den im Grundwasser in den verschiedenen Schichten vorhandenen unterschiedlichen Gehalten an Eisen- oder Manganverbindungen, härteerzeugenden Salzen oder Verunreinigungen entsprechend so plaziert werden, dass man aus den Rohren Wasser von verschiedener Qualitätt erhält, das Wasser mit beiden Förderrohren gleichzeitig gehoben wird und dass nur das Wasser besserer Qualität zum Verbrauch geleitet wird.
2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in dem zum Verbrauch geleiteten Wasser der Gehalt der Verunreinigungen mittels dauernder oder regelmässig wiederholter Messungen verfolgt wird.
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PATENTANSPRÜCHE
3. Verfahren gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Förderrohren (2,3) gehobenen Wassermengen so geregelt werden, dass die Vermischung des Wassers zwischen den Wasser verschiedener Qualität enthaltenden Schichten möglichst gering ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PL | Patent ceased |