CS213008B1 - Method of treatment of the underground water by means of facility for aeration and filtration of the same - Google Patents

Method of treatment of the underground water by means of facility for aeration and filtration of the same Download PDF

Info

Publication number
CS213008B1
CS213008B1 CS551080A CS551080A CS213008B1 CS 213008 B1 CS213008 B1 CS 213008B1 CS 551080 A CS551080 A CS 551080A CS 551080 A CS551080 A CS 551080A CS 213008 B1 CS213008 B1 CS 213008B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
groundwater
water
infiltration
treatment
contaminated
Prior art date
Application number
CS551080A
Other languages
English (en)
Slovak (sk)
Inventor
Igor Radcenko
Ivan Hauskrecht
Stanislav Merta
Original Assignee
Igor Radcenko
Ivan Hauskrecht
Stanislav Merta
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Igor Radcenko, Ivan Hauskrecht, Stanislav Merta filed Critical Igor Radcenko
Priority to CS551080A priority Critical patent/CS213008B1/cs
Publication of CS213008B1 publication Critical patent/CS213008B1/cs

Links

Landscapes

  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)

Description

POPIS VYNÁLEZU
K AUTORSKÉMU OSVEDČENIU ČESKOSLOVENSKÁ SOCIALISTICKÁ
REPUBLIKA (19) /213 008 (Bl)
(61) (23) Výstavná priorita (22) Přihlášené 11 08 80 (21) PV 5510-80 (51) Int. Cl3 C 02 F t/58, 1/64
ÚŘAD PRO VYNÁLEZY
A OBJEVY (40) Zverejnené 31 og gl(45) Vydané 01 01 8| (75)
Autor vynálezu RADČENKO IGOR ing. CSc., HAUSKRECHT IVAN ing., BRATISLAVAMERTA STANISLAV irg., BRNO (54)
Spísob úpravy podzemnej vody pomocou zariadenia ra jej aeráciu a infiltráciu 1
Vynález rieši efektivity sposob úpravy podzemnej vody kontaminovanéj rozpuštěnými orga-nickými látkami, ako napr. ropnými, resp. nimi indukovanými, alebo přírodně sa vyskytujúci-mi látkami Fe2+, Mn2+, NOj, NH^+ jej aeráciau a následnou infiltráciau prostřednictvím in-filtračného objektu v oblasti exploatačnej studné, alebo sústavy studní priamo v pásme hy-gienické j ochrany 1. stupna.
Primárný zdroj pitnej a užitkovej vody pre obyvatelstvo tvoria dynamické zásoby podzem-nej vody, ktoré sú z kvanitatívneho hladiska sústredené v prevážnej miere v údolných ni-vách vodných tokov. ich značná část má nevhodnú kvalitu z hladiska zvýšeného obsahu železaa mangánu a iných komponentov a vyžaduje si preto technologickú úpravu. S rastem počtuobyvatelstva, rastem ich životnéj úrovně bude sa zvaščovat i potřeba vody. Vzrast a inten-zifikácia priemyselnej a polnohodpodárskej výroby prináša však so sebou aj pri platnostizákonných opatřeni a nariadení negativné vplyvy na kvalitu podzemnej vody. Vyskytujú sa ha-varijně případy znečistenia podzemnej vody z bodových, liniových a plošných zdrojov znečis-tenia, ktoré ohrozujú vodárenské oblasti a znehodnocujú aj sanotné zdroje podzemnej vody. V takýchto prípadovh je potřebné přistupovat k asanačným opatreniam smerujúcim k obnově pávodnych kvalitatívnych vlastnosti vody. Osobitná pozornost preventívnej ochrany podzemnej vody sa zameriava proti znečistovania chemickými látkami a ropnými uhlovodíkmi. Pri prieni-
Ru ropných látok do podzemnej vody část z nich sa rozpúšta podlá fyzikálno-chemických 213008 2 213 008 zákonitostí a sposobuje nepoužitelnost podzemnej vody pre pitné účely v dosledku přítomnostiuhlovodíkov, alebo iných organických látok v nad]imitných koncentráciach. Okrem toho rozpustné ropné látky degradujú samotné horninové prostredie, čím sa vytvoria fyzikálno-chemiekyodlišné podmienky od prlrodného stavu, vedúce k indukovaniu termodynamicky možných reakci!a výskytu závadných látek, ako sú Fe , Μη , N0a, NH^ a dalších. Procesy regeneráeie fy-zicko-chemických vlastností zvodneného horninového systému a kvality samotnej podzemnej vo-dy prirodzenou cestou trvajú velmi dlhú dobu, alebo vSbec nemusia nastat. Technologickáúprava podzemnej vody kontaminovanéj rozpustnými ropnými látkami sa vymyká z rámce božnýchtechnologických postupov. Doterajší sposob technologickéj úpravy podzemnej vody obsahujúeejnadlimitně koncentrácie tažkých kovov jedno, alebo dvojstuňovou technológiou odže^ezovaniaa odmanganovania je investičně a prevádzkovo mimoriadne nákladný.
Vyššie uvedené nedostatky doterajších vodárenských spůsobov úpravy takto znečistenejpodzemnej vody rieši spSsob jej úpravy "in sítu" podlá vynálezu, ktorého podstata spočíváv tom, že zo záchytnéj studné odčerpáváme znečistenú podzemnú vodu, ktorú intenzívně pre-vzdušníme prechodom cez aeračné zariadenie a potom ju necháme následné infiltrovat do hor-ninového prostredia. Prechodom cez aeračné zariadenie sa podzemně voda s nízkým, alebo nu-lovým parciálnym tlakom rozpustného kyslíka POg okysličí na maximálny obsah volného vzduš-ného kyslíka zodpovedajúceho novým termodynamickým podmienkam, Počas aeráeie súčasne do-chádza v dosledku velkej špecifickej kontaktnej plochy znečistenej podzemnej vody so vzdu-chem k uvolnovaniu prchevých látok. Tento efekt sa dosahuje na aeračnej bakterii, ktorejprvky tvoria smerom nahor otočené sprchovacie růžice, rozprašovacie dýzy, alebo iné vhodnéaerátory, zabezpečujúce co najdlhší kontakt vodných častíc při ich velkej kontaktnej špeci-fickej ploché so vzduchem. Pokračováním tejto prvej fázy úpravy podzemnej vody podlá vyná-lezu je následná infiltrácia vody s novozískanými fyzikálno-chemickými vlaStnostami spátdo horninového systému prostredníctvom infiltračného objektu. Přitom v systéme hornina-vo-da-plyn-biomasa dochádza k pokračovaniu procesu združenej úpravy vody, t.j. k oxidačnémuodbúraniu zostatkov organických látok v aeróbnom prostředí s vyššími pozitívnymi hodnotamiredox-potemciálu p£ , precipitácii rozpustných foriem Fe , Mn na nerozpustné minerályFe^+, Mn^+, a exidácii niektorých látok ako sú NOg”, NH4+, a dalších. Inflltraéné horizon-tálně objekty otvoreného, alebo zakrytého typu sú v ideálnom případe realizované v tvarekruhu okolo exploatačncj studné. V případe, že sa jedná o systém exploatačných studní vod-ného zdroja je možné realizovat infiltračný objekt optimálně vzhladom na rozmiestnenie tých-to studní a dané hydraulické podmienky průdenia podzemnej vody. Na vodorovné dno infilrač-ného objektu otvoreného typu sa uloží vynimatelná vrstva triedeného riečneho štrku, hrubá50 cm, frakcie 12 až 35 mm. Okrem fyzikálno-chemických procesov prebiehajúcich v tzv. prvejfáze úpravy, dochádza k novými, termodynamickými podmienkami vynútenému pokračovaniu proce-sov úpravy v systéme horn|na-voda-plyn-biomasa. Preto část zvodneného horninového prostre-dia nachádzajúceho sa medzi infiltračným objektem a exploatačnou studnou nazýváme " polo-tvorenou zónou oxi-redukčných procesov". Reakcie v systéme hornina-voda-plyn-biomasa smeru-jú k vytvoreniu rovnovážného stavu, zodpovedajúceho jeho novým termodynamickým podmienkam. 3 213 008 Z termodynamického hladiska je možné předvídat ktorým smerom budú v systéme prebiehat reak-cie, které látky budú sa vo vodě rozpúštat, ktoré oxidovat, redukovat, alebo zrážat. V prí-rodných podzemných vodách sa vytvárajú oxidačno-redukčné a acidobázické rovnováhy medzi mi-nerálnymi komponentami, vodou a plynmi napr. voda-minerály železa-mangánu adď. úxidačný,alebo redukčnýocharakter systému hornina-voda-plyn je závislý od redox-potenciálu pg a pH.Vysoké pozitivně hodnoty redox-potenciálu reprezentujú silné oxidačně podmienky, pokial níz-ké pozitivně, alebo až negativné hodnoty p^ zodpovedajú výrazné redukčným podmienkam systé-mu. Hodnoty redox-potenciálu p^ vo vodných roztokoch při danom pH závisia od parciálnych tlakov vodítka p„ n2 a kyslíka Pn . °2
Pre tuto závislost platia následovně vztahy: logPH = 0 - 2 pH - 2 pg ; log Pq = - 83,1 + 4 pH + 4 p^ .
Redukčně a oxidačně reakcie vo vodnom roztoku sú spojené všeobec.ne s prenosom "m” elektrónova sú formulované následovnými rovnicami, ktoré sú analogické s acidobázickými reakciami : ox + {n/2] Il2 = red + nH+ ; ox + ne = red ; p£ = {l/n} log. Kx + {l/nj log £{ox} / £redl] ; P£ = pf’ + l1/n$ lo® ííoxl / (red}] ; pÉ = ůG°/n 2,3 RT + {l/nj log ftoxj / {rediJ ; G = - nFEjj ; - elektrochemický potenciál ; pg = Ejj/ 2,3 RTF'1
= E* / 2,3 RTF“1 + (l/nj log [(oxj / [redV pf E„ = E„ + £2,3 RT/nFj log t(ex] / [redjl
Pri prieniku organických látek, v danom případe ropných, do zvodneného horninového prostre-dia dochádza k radikálněj spotrebe rozpustného kyslíka 02, a poklesu redox potenciálu pgaž do záporné hodnoty. Tým nadobúda systém hornéna-voda-plyn redukčný charakter, sposobujúcifyzikálno-chemické reakcie vedúce k rozpúšianiu minerálov železa, mangánu a k redukcii NO3 -na N02' , S 2“ na HS~ a dalších, ktoré v konečném dosledku zhoršujú kvalitu vody. Takéto pod-mienky, ako negativny p^, nízký alebo nulový parciálny tlak kyslíka, sa vyskytujú v značnéjmiere aj v časti podzemnej vody nivných náplavovv doposial nekontaminovaných ropnými látkami.Sposob úpravy podlá vynálezu rieši teda združenú úpravu podzemnej vody kontaminovanéj ropný-mi látkami v nadlimitných koncentráciach a nimi indukovanými, alebo přírodně sa vyskytujúci- mi znečistujúcimi látkami efektívnym technicky nenáročným sposobom : čerpanie -* aerácia -ř infiltrácia--exploatácia s neporovnatelné nižšími investičnými nákladmi, než ako si vyžadujú vodárenské technologie úpravy podzemnej vody jedno, alebo dvojstupňovými spfsob-mi odželezovania a odmangánovania. Specifické podmienky pře aplikáciu spísobu podlá vynálezu vo vodárenských oblsstiach alebo ich častiach je možné vyšetřit před jeho realizáciou inves- * * tičnou nenáročnostem, prieskumnými metodami. 4 213 oas V porovnaní s posial používanými, klasickými vodárenskými metodami a technológiou od-želozovania a odmangánovania, združený spdsob podlá vynálezu má rad výhod, z ktorých za najzávažnéjšie pokládáme neporovnatelné nižšie investičně a prevádzkové náklady na jej úpravu.Voda upravená spísobom a zariadenlm podlá vynálezu okrem optimálnej konStantnej teplotynadobúda vlastnosti právej podzemnej vody, požadované normativně ČSN 83 0611 "pitná voda".Ďalšou výhodou je regenerácia samotného horninového systému a obnovenie jeho povodnej samo-čistiacej schopnosti.
SpŽsob združenej úpravy znečistenej podzemnej vody zariadením na jej aeráciu a filtrá-ciu podlá vynálezu, v porovnaní s doposial používanými úpravárenskými technologiemi jedno,alebo dvojstupňového odželezovania a odmangánovania má ďalšie výhody v tom, že na jeho rea-lizáciu sa nevyžaduje žiadne speciálně technologické zariadenia, zložité postupy a nadzemnéstavebné objekty. Při tomto spdsobe odpadá potřeba akýchkolvek chemických látok na úpravuznečistenej podzemnej vody, pričom sa dosahuje nový, a vyšáí účinok. Na rozdiel od umelejinfiltrácie povrchovej vody, používanej pri obohacovaní dynamických zásob podzemnej vodynedochádza pri použití sposobu podlá vynálezu k rýchlemu mechanickému zakolmatovaniu hydraulicky účinnej plochy infiltračného objektu, pretože podzemná voda, vytažená zo záchytnejstudné neobsahuje mechanický kolmatátor. Prebiehajúca chemická a čiastočne aj biologickákolmatácia v dosledku odbúravania a vypadávania nežiadúcich mineráloy v nerozpustnej forměsa odohráva hlavně vo vymenitelnej štrkovéj vrstvě rozprestrenej na dne infiltračnéhoobjektu otvoreného typu. Její účinok na znižovanie vsakovacej schopnosti infiltračného ob-jektu prebieha z híadiska času pozvolné, pričom sa vobec neohroziljú filtračně a hydraulickévlastnosti samotného zvodneného horninového prostredia, ale naopak, dochádza k regeneráciijeho povodnych, prírodných vlastností.
Na připojeném výkrese je schematicky zrázornené usporáadanie zariadenia na úpravu tak-to znečistenej podzemnej vody podlá vynálezu, kde obr. 1 je jeho podorys a obr. 2 rez A-Aa na obrázku 3,4 sú znázorněné dve var antné ňeďenia infiltračného objektu. Varianta na obr3 je detail A a představuje infiltračný objekt otvoreného typu, varianta B je na obr. 4 aje zakrytého typu.
Podzemná voda obsahujúca nadlimitné kencentrácie rozpuštěných ropných látok a tiežnadlimitně množstvo rozpuštěného železa, mangánu, NOg”, NH^’ a dalších prúdi zvodneným hor-ninovým prostředím smero* 1^ k odběrným zariaderiam vědného zdroja. Proti směru prúdeniakontaminovanéj podzemnej vody vzhiadom na polohu expleatačnej studné vybudujeme záchytnústudnu 2 pro tažbu kontaminovanéj podzemnej vody. Znečistěná podzemná voda, alebo voda ne-vyhovujúcej kvality sa od čerpadla instalovaného v studni 2 privádza výtlačným potrubím 3.k aeračnej batérii 4. Aeračná batéria nože tvořit samostatný funkčný celok v blízkostivlastného infiltračného objektu, alebo je priamo súčastou infiltračného objektu 5, otvore-ného typu. Okolo exploatačnej studné 6, pre tažbu sa v tvare kruhu o poloměre zodpovedajú-com Specifickým podmienkam daného vodného zdroja vybuduje infiltračný objekt otvoreného- detail A, alebe uzatvoreného typu - detail B. Niveleta vodorovného dna infiltračného ob-jektu 5 sa realizuje tak, aby hydraulicky účinná plocha infiltraěného objektu bola zařezanáv priepustných aluviálnych náplavoch 11 nachádzajúcich sa pod pokryvnými, málopriepustnýmihlinitými vrstvami 9 a nad nepriepustným podložím 10.

Claims (4)

5 213 008 Vytažená podzemná voda zo studné 2 prechodom cez aeračnú batériu i sa pozbaví prchavýchorganických látok a nasýtená vzdušným kysli kom infiltruje cez vyměnitelná štrkovú vrstvu ohrúbke 10 až 50 cm a ostatnú část hydraulicky účinnej plochy vsakovacieho objektu spát dohorninového prostredia. Přechodem okysličenéj vody cez priepustné aluviálne náplavy 11 do-chádza v druhej fáze úpravy k odbúraniu rozpusterých ropných látok, precipitácii železa adalších komponentov. V tomto procese dochádža súbežne v dosledku nových termodynamickýchpodmienok prúdiacej predupravenej vody k regenerácii zvodneného horninového prostredia. In-filtračným prítokons do hladiny podzemnej vody sa vyvolá elevácia pod infiltračným objektom5, ktorá představuje zároveň pozitivnu a aktivnu hydraulická bariéru, brániacu prienikuzrečistenej podzemnej vody do tzv. zóny oxidačno-redukčných procesov 7_. PREDMET VYNÁLEZU
1. Sposob úpravy podzemnej vody kontaminovanéj organickými látkami a nimi indukovanými, respřírodně sa vyskytujúcimi rozpuštěnými látkami, ako sú Fe , Mn , NOg , NH^ a dalším,vyznačujúci sa tým , že odčerpaná znečistěná podzemná voda sa provzdušní, pričom dochád-za k uvoiňovaniu prchavých organických látok, nasýteniu vody vzdušným kyslíkom ak jejinfiltrácii cez zónu oxidačno-redukčných procesov počas ktorej dochádža k oxidačnémuodbúraniu zostatkov organických látok v aerobnom prostředí a ďalej k precipitácii roz-puštěných foriem železa a manganu na nerozpustné látky.
2. Sposob úpravy podzemnej vody podlá bodu 1, vyznačujúci sa tým, že vjiyvom zvýšeného parciálneho tlaku volného kyslíka vo vodě sa regeneruje znečistěné horninové prostredie a io-chádza k elevácii hladiny podzemnej vody pod infiltračným objektom.
3. Zariadenie na vykonávanie spósobu podlá bodu l vyznačujúce sa tým, že proti směru (1)prúdenia znečistenej podzemnej vody sa vzhladom na polohu exploatačnej studné (6) vybu-duje záchytná studna (2), ktorá je potrubím (3) spojená s aeračnou batériou (4) tvoria-cou súčast inf il.tračného objektu (5) umiestneného v oblasti exploatačnej studné (6), pričom hydraulicky účinná plocha infiltračného objektu (5) je zařezaná v priepustných alu-viálnych náplavoch (11) nachádzajúcich sa pod pokryvnými málo priepastnými hlinitýmivrstvami (9) a nad nepriepustným podložím (10), pričom na dne infiltračného objektu jenavrstvená vyměnitelná vrstva (12) z triedeného štrku, ktorá je súčastou zóny (7) oxidačno-redukčných procesov.
4 výkres y
CS551080A 1980-08-11 1980-08-11 Method of treatment of the underground water by means of facility for aeration and filtration of the same CS213008B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS551080A CS213008B1 (en) 1980-08-11 1980-08-11 Method of treatment of the underground water by means of facility for aeration and filtration of the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS551080A CS213008B1 (en) 1980-08-11 1980-08-11 Method of treatment of the underground water by means of facility for aeration and filtration of the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS213008B1 true CS213008B1 (en) 1982-03-26

Family

ID=5400110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS551080A CS213008B1 (en) 1980-08-11 1980-08-11 Method of treatment of the underground water by means of facility for aeration and filtration of the same

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS213008B1 (cs)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Balke et al. Natural water purification and water management by artificial groundwater recharge
Dornbush 41 d Natural Renovation of Leachate-Degraded Groundwater in Excavated Ponds at a Refuse Landfill
US6719910B1 (en) Stormwater treatment system
KR100491867B1 (ko) 초기우수유출수 비점오염물질 정화처리장치
Tabraiz et al. Sewage land disposal and unpaved drains: threat to groundwater quality
Zhou et al. Evaluation of a peat filtration system for treating highway runoff in a karst setting
Kvien Is Groundwater That Is Hydrologically Connected to Navigable Waters Covered under the CWA: Three Theories of Coverage & Alternative Remedies for Groundwater Pollution
CS213008B1 (en) Method of treatment of the underground water by means of facility for aeration and filtration of the same
Trumm et al. Using pilot trials to test geochemical treatment of acid mine drainage on Stockton Plateau
Klein et al. RESULTS FROM A FULL SCALE FUNNEL-AND-GATE SYSTEM AT THE BEKA SITE IN TÜBINGEN
Tremblay Controlling acid mine drainage using an organic cover: the case of the East Sullivan Mine, Abitibi, Quebec
Wagner In our backyard: A guide to understanding pollution and its effects
KR100566327B1 (ko) 산성배수 처리장치 및 그 방법
Maniquiz-Redillas et al. Analysis on the fractionation of heavy metals in a tree box filter treating urban runoff
Grischek et al. Sustainability of river bank filtration: Examples from Germany
Metesh Treating acid mine drainage from abandoned mines in remote areas
Sriram et al. Study of leachate characterization in landfill by municipal solid waste
Schmidt et al. Reuse of Municipal Wastewater for Groundwater Recharge
Suschka et al. Surface water and sediment contamination in an old industrial region of Poland–two critical examples
English et al. Remedial Enhancement of the NEw River Watershed
Huyck et al. Environmental policies and issues surrounding holden mine tailings: A case study of an orphaned mine
Bentley et al. A Prototype Trench and Gate Groundwater Mitigation System
Bair et al. Remediation of the Wells G & H Superfund Site, Woburn, Massachusetts
KR200340109Y1 (ko) 산성배수 처리장치
Norton et al. The design, construction and cost of an engineered wetland for treatment of acid drainage from sulphide mineral-rich strata