DE2630347B2 - Vorrichtung zur belueftung von grundwasser in brunnen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Belüftung von Grundwasser in Brunnen mit einer Einlauf- und Belüftungszone und einer Entnahmezone.

Bekanntlich wird Grundwasser mit zu geringem Gehalt an gelöstem Sauerstoff vor seiner Einspeisung ins Trinkwassernetz durch Belüftung mit Sauerstoff angereichert. Ebenso wird die Belüftung von Grundwasser erforderlich für dessen Entsäuerung, d. h. für die Entfernung von überschüssiger aggressiver Kohlensäure.

Wird das Grundwasser aus dem Brunnen direkt ins Netz gefördert, also ohne Zwischenreservoir, so erfolgt die Belüftung im Brunnen. Dabei wird dieser in eine Einlauf- und Belüftungs- und in eine Entnahmezone unterteilt, um keine Luftblasen mit den Pumpen ins Netz zu fördern, in dessen Hochpunkten es zu unerwünschten Luftausscheidungen kommen könnte.

In der Belüftungszone wird über Belüfter die Luft eingetragen. Quantitativ maßgebend für den Sauerstoffeintrag ist die Grenz- oder Kontaktfläche zwischen dem Wasser und den Luftblasen. Um eine möglichst große Kontaktfläche zwischen dem Wasser und der Luft zu erreichen, ist es die Aufgabe der Belüfter, die Luft in möglichst kleine Blasen verteilt ins Wasser einzubringen. Dazu finden vor allem Belüfter aus poröser Keramik Anwendung. Je feinblasiger belüftet wird, desto höher ist jedoch der Druckverlust der Belüfter und desto mehr sind diese einer Verstopfungsgefahr ausgesetzt.

Jede zur Oberfläche aufsteigende Luftblase kommt nur einmalig mit dem Wasser in Berührung, es erfolgt also keine Kontaktflächenerneuerung. Zur Verlängerung der Kontaktzeit ist es somit notwendig, in größerer Tiefe einzublasen, wodurch aber wiederum mehr Energie für das Erzeugen von Druckluft, d. h. eine größere Kompressorleistung, erforderlich wird.

Die Erfindung hat es sich demgegenüber zum Ziel gesetzt, durch eine verbesserte Grundwasserbelüftung im Brunnen selbst einen optimalen Sauerstoffeintrag durch Kontaktflächenerneuerung zwischen dem Wasser und der Druckluft zu erreichen bei gleichzeitiger Senkung der erforderlichen Energie für das Einblasen komprimierter Luft und unter Ausschaltung jeglicher Verstopfungsgefahr.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß in der Einlauf- und Belüftungszone mindestens ein Kanal angeordnet ist, in welchem sich mindestens eine statische Mischeinrichtung befindet, wobei im unteren Teil des Kanals eine Zufuhrleitung für Druckluft mit ungeteiltem Mündungsquerschnitt mündet.

Hierbei können Mischeinrichtungen verwendet werden, wie sie bereits für andere Mischprozesse bekannt sind, und die darin bestehen, daß jede Mischeinrichtung aus mehreren, einander sich berührenden Lagen besteht, die jeweils mehrere Strömungskanäle aufweisen, die innerhalb einer jeden Lage mindestens gruppenweise im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und von Lage zu Lage gegeneinander geneigt sind, wobei die Strömungskanäle von benachbarten Lagen mindestens teilweise gegeneinander geöffnet sind.

Eine vorteilhafte Ausführungsform einer solchen bekannten Mischeinrichtung weist geriffelte Lamellen auf, welche sich gegenseitig berühren, und wobei die Riffelungen von aufeinanderfolgenden und mindestens die Riffelung einer von aufeinanderfolgenden geriffelten Lamellen im Winkel zur Längsachse der Mischeinrichtung — in Strömungsrichtung der fließenden Medien gesehen — liegt.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Mischeinrichtung werden in den Ansprüchen 4 und 5 beschrieben.

Die Lagen der Mischeinrichtungen können vorteilhaft aus Kunststoff bestehen, ohne daß jedoch die Erfindung hierauf beschränkt sein soll.

Die Erfindung ermöglicht außer den vorstehend genannten Vorteilen eine Belüftung des Grundwassers innerhalb des Brunnenraumes auf einer wesentlich kürzeren Strecke als dieses bei den eingangs erwähnten bekannten Belüftern möglich war.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Hierbei sind in

Fig. la eine bisher übliche Belüftungseinrichtung und in

Fig. Ib eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer, in einem Brunnen angeordneten Belüftungsvorrichtung in einem Längsschnitt in schernatischcr Weise dargestellt, während

Fig.2 in perspektivischer Darstellung die einzelnen Lagen einer vorteilhaften statischen Mischeinrichtung

zeigt.

In Fig. la ist eine konventionelle Belüitungsvorriehtung dargestellt, in welcher über horizontale Fassungsrohre 1 Grundwasser in die EinLufzone 2 eines Brunnens 3 gelangt. Freihängend an einer Zuführungsleitung 4 für Druckluft aus einem Kompressor 5 oder auf einem Gitterrost 6 aufliegend sind konventionelle, poröse, z. B. aus einem keramischen Material [^stehende, Belüfter 7 angeordnet.

Hierbei gelangen die fein verteilt eingeblasenen Luftblasen durch eine Belüftungszone 8 an die Wasseroberfläche. Das mit Sauerstoff angereicherte und an der Oberfläche entgaste Wasser wird mittels Pumpen 9 aus der Entnahmezone 10 ins Netz gefördert.

In F i g. Ib ist eine Ausführungsform einer erfindungs· r> gemäßen Belüftungsvorrichtung dargestellt. Dabei ist der Wasserdurchlauf derselbe wie bei Fig. Ib. Eine Platte 11 trennt die Einlaufzone 2 von der darüberliegenden Belüftungszone 8. Das Wasser wird zwangsläufig durch in einem Kanal 12 angeordneten, an sich bekannten statischen Mischeinrichtungen 14 geleitet, wobei am unteren Ende des Kanals 12 die Luft von einem Kompressor 15 durch einen ungeteilten Mündungsquerschnitt eingeblasen wird.

Da die Druckluft aus dem praktisch freien Querschnitt des Druckluftkanals 12 austritt, ist durch den Kompressor 15 lediglich der geodätische Gegendruck und die Druckverluste der Druckluftleitung aufzubringen. Eine Verstopfungsgefahr für die Mischeinrichtungen 14 besteht nicht. Die statischen Mischeinrichtungen bewirken eine stetige Kontaktflächenerneuerung zwischen Luft und Wasser, was einen sehr hohen Wirkungsgrad für den Sauerstoffeintrag gewährleistet.

In Fig. 2 sind Lamellen 16 einer vorteilhaften Ausführungsform einer statischen Mischeinrichtung 14 j5 dargestellt, wie sie anschließend aufeinander gelegt und zu einer Mischeinrichtung vereinigt und sodann in den Kanal 12 eingeschoben werden. Aus der Zeichnung wird die unterschiedliche Lamellengröße der einzelnen Teile ersichtlich, die von den beiden Außenseiten her zur Mitte zunimmt, derart, daß die Lamellen beim Zusammenfügen einen zylindrischen Körper ergeben. Die Lamellen, von denen nur vier genau und die übrigen schematisch dargestellt sind, bestehen z. B. aus Kunststoff. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, verlaufen die Riffelungen der benachbarten Lamellen derart, daß sich die Richtungen der Riffelungen von je zwei benachbarten Lamellen schneiden. Der Kanal 12 kann selbstverständlich auch einen anderen als kreisförmigen, z. B. rechteckigen Querschnitt aufweisen.

Im Ausführungsbeispiel sind im Kanal 12 abstandweise drei solcher Mischeinrichtungen übereinander angeordnet. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, im Kanal mehrere aneinander angrenzende Mischeinrichtungen anzuordnen, wobei die Flächen benachbarter Lagen gegeneinander um einen Winkel von beispielsweise 90° gegen die Längsachse des Kanals versetzt angeordnet sind. Hierdurch kann die Vermischung über den gesamten Kanalquerschnitt und die Kanalhöhe noch verbessert werden.

Die Erfindung ist nicht auf die in Fig. 2 dargestellte Mischeinrichtung beschränkt, sondern umfaßt die Anwendung aller anderen gebräuchlichen statischen Mischeinrichtungen, die eine gute Durchmischung von Grundwasser und Druckluft bewirken.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Verwendung von statischen Mischeinrichtungen für das Anwendungsgebiet der Erfindung gegenüber den konventionellen Belüftern eine wesentlich kleinere Luftmenge für einen genügend großen Sauerstoffeintrag in das im Brunnen enthaltene Grundwasser benötigt.

Außerdem hat sich herausgestellt, daß bei der Erfindung im Vergleich zu den gebräuchlichen Belüftern mit porösen Verteilkörpern eine wesentlich geringere Anzahl von Kanälen mit statischen Mischeinrichtungen über den Brunnenquerschnitt angeordnet zu werden braucht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Belüftung von Grundwasser in Brunnen mit einer Einlauf- und Belüftung -ie und einer Entnahmezone, dadurch χ jnnz eich net, daß in der Einlauf- und Belüiumgszone (2, 8) mindestens ein Kanal (12) angeordnet ist, in welchem sich mindestens eine statische Mischeinrichtung (14) befindet, wobei am unteren Ende des >^u Kanals (12) eine Zufuhrleitung (4) für Druckluft mit ungeteiltem Mündungsquerschnitt mündet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kanal mindestens eine statische Mischeinrichtung angeordnet ist, welche aus mehreren einander sich berührenden Lagen besteht, die jeweils mehrere Strömungskanäle aufweisen, die innerhalb einer jeden Lage mindestens gruppenweise im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und von Lage zu Lage gegeneinander geneigt sind, wobei die Strömungskanäle von benachbarten Lagen mindestens teilweise gegeneinander geöffnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen aus geriffelten Lamellen bestehen, welche sich gegenseitig berühren, und wobei die Riffelungen von aufeinanderfolgenden und mindestens die Riffelung einer von aufeinanderfolgenden geriffelten Lamellen im Winkel zur Längsachse der Mischeinrichtung — in Strömungs- ^o richtung der fließenden Medien gesehen — liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal mindestens zwei benachbarte, aneinandergrenzende Mischeinrichtungen aufweist, wobei die Flächen benachbarter Lagen gegeneinander um einen Winkel gegen die Längsachse des Kanals versetzt angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kanal mehrere Mischeinrichtungen unter Freilassung von freien Zwischenräumen angeordnet sind.