DD242608A1 - Verfahren zur gewinnung von infiltrationswasser zur inbetriebnahme von untergrundwasserbehandlungsanlagen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Infiltrationswasser zur Inbetriebnahme von Untergrundwasserbehandlungsanlagen wie z. B. zur Enteisenung, Entmanganung und Entammonisierung von Grundwasser. Ziel der Erfindung ist es, das Wasser fuer die Erstinfiltration einer Untergrundwasseraufbereitungsanlage in ausreichender Menge und notwendiger Guete zu gewinnen, ohne dass dabei wesentliche Kosten entstehen. Die Aufgabe der Erfindung, im unmittelbaren Bereich einer zur Inbetriebnahme vorgesehenen Aufbereitungsanlage soweit aufbereitetes, vorwiegend enteisentes und entmangantes Wasser zu gewinnen, dass bei der Infiltration keine Kolmation des inneren Reaktionsraumes der Anlage entsteht und fuer die Erstinfiltration eine Zykluszeit moeglich wird, die der kuenftigen Betriebszeit entspricht bzw. diese sogar uebersteigt, wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass durch Verockerungserscheinungen liquidierte Altbrunnenanlagen in unmittelbarer Naehe der zur Inbetriebnahme vorgesehenen Aufbereitungsanlage mit Saeure, vorzugsweise technischer Salzsaeure behandelt werden. Fig. 1, 2

Description

Dabei laufen folgende Prozesse ab:

Mineralischer Feststoff als Hauptbestandteil der festen Phase der wassergesättigten Bodenzone besitzt aufgrund von Gitterstörungen und des sich bei der Brunnenverockerung gebildeten Eisenhydroxids infolge von Brückenbildung bei der Kolloid-und Flockenbildung sowie anderer polymerer Mechanismen ein Ladungsdefizit, das durch Kationen ausderfluiden Phase (Grundwasser) ausgeglichen ist. Die Bindung der sogenannten Gegenionen erfolgt durch Sorption.

Unter natürlichen Bedingungen steht das System in einem thermodynamischen Gleichgewichtszustand, d. h. zwischen der lonenkomposition der am Feststoff angelagerten Kationen und der der fluiden Phase treten keine qualitativen oder quantitativen Veränderungen auf. Passiert nunmehr, wie z. B. durch die Infiltration von Salzsäure, ein Fluid den Bodenkörper, das als Kationen ausschließlich Protonen besitzt, erfolgt eine Desorption der am Feststoff angelagerten Kationen in das Infiltrat und eine Sorption von Η-Ionen am fixen Material. Bei der Infiltration von Salzsäure erfolgt dieser lonentransfer quasi total.

Wiederum ausgelöst durch die gleichen Mechanismen kommt es bei der Passage des natürlichen Grundwassers durch diesen Reaktionsraum zu einem intensiven lonentransfer, indem durch die im Wasser vorhandenen Kationen vorwiegend Kalzium, Eisen und Magnesium u.a. Stoffe aus dem Fluid eliminiert werden, bis wiederum im thermodynamischen Gleichgewichtszustand die Austausch kapazität entsprechend der ionenspezifischen Verteilungskoeffizienten erschöpft ist.

Durch die beschriebenen Prozesse wird deutlich, daß die beabsichtigten Aufbereitungseffekte um so besser werden, je mehr die Altbrunnen verockert sind.

Der in einem solchen Aufbereitungsprozeß entstehende pH-Wertabfall gegenüber dem des natürlichen Grundwassers ist im allgemeinen belanglos bzw. nicht störend. Das so gewonnene Infiltrationswasser entspricht den qualitativen Anforderungen, die eine Untergrundwasseraufbereitungsanlage an Infiltrat stellt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dabei zeigen Figur 1 die Zugabe von technischer Salzsäure und Figur 2 die Entnahme des aufbereiteten Grundwassers.

In einem verockerten Vertikalfilterbrunnen 1 wird über eine Infiltrationseinrichtung 2 dosiert so viel technische Salzsäure 3 eingetragen, daß diese sich unterteilweiser Auflösung der die Perforation des Filterrohres 4 des Brunnens 1 blockierenden Verockerungsprodukte im brunnennahen Raum 5 ausbreiten kann. Beim Kontakt der Salzsäure 3 als fluide Phase des Systems Grundwasserzone mit den mineralischen Feststoffen, aber vor allem mit den Produkten der Brunnenverockerung 11 als fixe Phase entsteht ein intensiver lonentransfer 6 zwischen fluider und fixer Phase, wobei einerseits Protonen 7 aus der fluiden Phase anderfixen Phase angelagert und andererseits die an der fixen Phase angelagerten Kationen 8 desorbiert werden und in die fluide Phase gelangen.

Bei der Entnah me von Grundwasser 9 über eine Fördereinrichtung 10 aus dem Vertikalfilterbrunnen 1 pasiert dieses den indem vorangegangenen Prozeß erfaßte Bodenmaterial des brunnennahen Raumes 5. Bei dem dabei auftretenden lonentransfer werden Kationen 7 (wie z.B. Fe, Mg, Ca, Mn usw.) aus dem Grundwasser 9 teilweise oder total eliminiert, an der fixen Phase 5 angelagert und Protonen von der fixen Phase in das Fluid abgegeben. Das in den Brunnen 1 gelangende Wasser fällt im pH-Wert ab, ist aber frei von Fe- und Mn-Ionen und entspricht den Forderungen nach einer Teilaufbereitung des Wassers.

Claims (2)

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zur Gewinnung von Infiltrationswasser zur Inbetriebnahme von Untergrundwasserbehandlungsanlagen, die den natürlichen Boden als Kationenaustauscher nutzen und die Regenerierung des Ionenaustauschers mit Oxidationsmittel vornehmen, gekennzeichnet dadurch, daß durch Verockerungserscheinungen liquidierte Altbrunnenanlagen (1) in unmittelbarer Nähe der zur Inbetriebnahme vorgesehenen Aufbereitungsanlage mit Säure (3) behandelt werden.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Säure (3) technische Salzsäure verwendet wird.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung .

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Grundwasser im Untergrund zur Gewinnung als Infiltrationswasserfür die Inbetriebnahme von Untergrundwasseraufbereitungsanlagen, die den natürlichen Boden als Kationenaustauscher nutzen und die Regenerierung des Ionenaustauschers mit Oxidationsmittel vornehmen. Untergrundwasseraufbereitungsverfahren, die den natürlichen Boden als Kationenaustauscher nutzen, sind z.B. die Enteisenung, die Entmanganung und die Entammönnisierung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei Untergrundwasserbehandlungsanlagen, die die wassergesättigte Bodenzone im Umfeld eines Brunnens als Festbettreaktor zum Kationenaustausch nutzen, wird der unterirdische Reaktionsraum mit einem Oxidationsmittel regeneriert, das über eine Trägerflüssigkeit eingetragen wird.

Als Trägerflüssigkeit kommt generell teilaufbereitetes, d.h. zumindest enteisentes und entmangantes Wasser zum Einsatz, das " im Routinebetrieb durch die Anlage selbst produziert wird. Für die Erstinfiltration ist dieses Infiltrationswasser an der Anlage bereitzustellen.

Bekannt ist die Inbetriebnahmetechnologie, bei der das Erstinfiltrat aus Wasseraufbereitungsanlagen bereitgestellt wird. Das Heranführen aufbereiteten Wassers ist im allgemeinen nachteilig, da die Verlegung einer eigens für diesen Zweck in stallierten Rohrleitung Aufwendungen erfordert, deren Kosten-Nutzen-Verhältnis generell ungünstig ist. Bekannt ist weiterhin eine Inbetriebnahmetechnologie, bei der die Gewinnung des Infiltrats über die Untergrundwasseraufbereitungsanlage selbst erfolgt, indem die Betriebszyklen Regenerierung — Produktion sukzessiv von einem Minimalintervall von 1 oder wenigen Stunden bis zur gewünschten Größenordnung gesteigert werden. Eine solche Technologie ist nachteilig, da das bei jeder Regenerierungsphase entstehende zusätzliche Kationenaustauschpotential des Reaktionsproduktes technologisch voll genutzt wird und so eine Kolmation des Reaktionsinnenraumes eine zwangsläufige Folge ist, die letztlich zu einer reduzierten Nutzungszeit der Anlage führt. Bekannt ist auch die Möglichkeit, das natürliche Grundwasser für die Erstinfiltration durch mobile Wasseraufbereitungsanlagen vor Ort aufzubereiten. Nachteilig sind die hohen Betriebskosten und die geringe Kapazität derartiger Anlagen. Der Einsatz von unaufbereitetem Grundwasser als Infiltrat ist eine weitere Möglichkeit, was aber bei Eisengehalten dieses Wassers von größer als 1 mg/l infolge des eingetragenen Oxidationsmittels zur Bildung von Eisenhydroxid führt, noch bevor das Infiltrat den Untergrund erreicht, so zur Blockierung des Brunnenfilterrohres wie auch des nahen Brunnenumfeldes führt und somit nachteilig ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, das Wasser für die Erstinfiltration einer Untergrundwasseraufbereitungsanlage in ausreichender Menge und notwendiger Güte zu gewinnen, ohne daß dabei wesentliche Kosten entstehen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es, im unmittelbaren Bereich einer zur Inbetriebnahme vorgesehenen Untergrundwasseraufbereitungsanlage soweit aufbereitetes, vorwiegend enteisentes und entmangantes Wasser zu gewinnen, daß bei der Infiltration keine Kolmation des inneren Reaktionsraumes der Untergrundwasserbehandlungsanlage entsteht und für die Erstinfiltration eine Zykluszeit möglich wird, die der künftigen Betriebszeit entspricht bzw. diese sogar übersteigt. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem durch Brunnenverockerung zur Leistungsunfähigkeit herabgesetzten Brunnenanlage, die in der Regel unmittelbar neben der zur Inbetriebnahme vorgesehenen Aufbereitungsanlage vorhanden ist, über eine geeignete Infiltrationseinrichtung eine Säure, vorzugsweise technische Salzsäure eingeleitet wird, die einerseits durch das Absinken des pH-Wertes die unter natürlichen Bedingungen unlöslichen Eisenhydroxidverbindungen, die das Brunnenfilterrohr und den brunnennahen Raum hydraulisch blockieren, soweit auflöst, daß eine hydraulische Leistungsfähigkeit erreicht werden kann und andererseits durch das Überangebot an Protonen eine Umbelegung der am mineralischen Feststoff und an den Eisenhydroxidbiidungen als Ladungsausgleich sorbierten Kationen (Kalzium, Eisen, Mangan, Ammonium u.a.m.) sichert. Erfolgt der lonentransfer im erforderlichen Maße, ist der in einem solchen Prozeß erfaßte Bodenkörper bei einer Passage natürlichen Grundwassers im erforderlichen Maße teilaufzubereiten.