DE3226533A1

DE3226533A1 - Verfahren zum foerdern von wasser aus einem grundwasservorkommen

Info

Publication number: DE3226533A1
Application number: DE19823226533
Authority: DE
Inventors: Veli Elias 00620 Helsinki Reijonen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-07-15
Filing date: 1982-07-15
Publication date: 1983-02-03
Also published as: US4495991A; CS544682A2; MX154124A; FI64685B; PL237493A1; IT8212585A0; NO822372L; FR2509772A1; HU183996B; SE8204132D0; CA1194404A; DD202593A5; NO156538C; PL137807B1; CS244113B2; FR2509772B1; DK316782A; CH656662A5; SE448479B; DK157694B

Description

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Verfahren zum Fördern von Wasser aus einem Graniwasservorkomraen

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Die vorliegende 3rfindung betrifft ein Verfahren zum Fördern von Nasser aus einem Grundwasservorkommen, worin in den Boden mindestens zwei separata Förderrohre eingeführt 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 e3 bisher üblich, eines der Bohre 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 Grunde außergewöhnlich weit absinkt.

Ein häufig auftretendes Problem im Anschluß an dae Fördern und die Verwendung von Grundwasser stellen die im Wasser in Lösung anwesenden Bisen- 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 die3e3 Problems ist in der finnischen Auslegeschrift Nr. 43352 angegeben, laut welcher der Brunnen mit Rohren umringt wird, durche welche man sauerstoffhaltiges Wasser in die Erde hineinleitet. Diese Lösung bezweckt Oxydation der Bisen- und Manganionen zu unlöslicher Form, womit sie als Niederschlag im Boden verbleiben und man im Brunnen ausschlioßlich reinos Wasser erhält. In der Praxis hat dan Verfahren in zahlreichen Fällen vorzüglich gearbeitet, d.h. man hat die erwünschte langzeitige Reinigungswirkung mit einer sehr geringen Menge in den Boden einegleiteten Speisewasser 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 KUstenregionen kommen in Grundwässern ferner als Verunreinigung härteerzeugende iCalaium- und Magnesiumsalze vor. Man kennt keinerlei Verfahren zum Beseitigen der· fasserhärte bereite im Boden in einer entsprachenden Weise wie oben dargelegt.

Es hat' sich jetzt erwieaen_s daß xa 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 Bodea hoch ist, während dagegen das höher oder tiefer gelegende Grundwasser wesentlich reiner und sogar praktisch gesehen völlig rein ist. Der gewöhnliehe Fall ist, daß die Verunreinigungen in der obersten Grundwasserschicht nahe an der Erdoberfläche konzentriert sind. Diese Beobachtung erklärt die Probleme ia der Anwendung des Verfahrens semäß der Auslegeschrift Kr. 43852 dadurch, daß man das eauerstoffhaltige 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 de3 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 ia 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 Bsoabchtung 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 fie Erfindung ist, daß die Förderrohre den in verschiedenen Schichten bestehenden verschiedenen Gehalten der im Grundwasser vorhandenen Eisen- und Manganverbindungen, härteerzeugenden Salze oder anderen schädlichen Stoffe entsprechend 30 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" normalen 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 geschahen, wobei dann unveränderte Gehalte ein Anzeichen dessen sind, daß das Verhältnis der mit den verschiedenen Rohren gehobenen Wa3sermengen das richtige ist.

Ein Vorzug der Erfindung z.B. im Vergleich mit dem in der Auslegeschrift Hr. 43852 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. Bas aus dem Brunnen gewonnene Wasser schlechterer Qualität kann man wegwerfen oder zu einem Z*eck verwenden, wo die Verunreinigung im Wasser keinen Schaden anrichtet. Nur das ist wesentlich, daß dieses "Wasser nicht mit dem ausj 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 gehende Wasser vom Boden des Brunnens gehoben wird,

Fig. 2 einen Tiefbrunnen darstellt, wo das zum Verbrauch gehende Wasser aus dem oberen Teil des Brunnens gehoben wird, und

Fig. 3 einen Tiefbrunnen darstellt, wo zum Verbrauch gehendes Wasser sowohl vom Boden des Brunnens als auch aus dessen oberem Teil gehoben wird.

In Fig. 1 ist ein tief in die Grundwasser führsnde Erdschicht hineinreichender Tiefbrunnen 1 gezeigt, der ztrei getrennte Wasserförderrohre 2 und 3 enthält. Jedes Förderrohr is mit einer am Ende des Rohrs angebrachten Tauchpumpe 4 versehen= In der Figur ist femer mit der Bezugsnummer 5 die Erdoberfläche angezeigt, mit 6 der Spiegel der Grundwaaserschicht im Boden, und mit/? der obere Rand des Siebteils des Brunfieas°

In Grundwässern treten allgemein als Verunreinigung Eisen- und Manganverbindungen sowie härteeraeugende Salze auf, die überdies oft nur in einer bestimmten Schicht in dem Grandwasser führenden Boden konzentriert sind. In. dem FaIl₅ 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 dam oberen Rand 7 des Siebteils des Brunnens befindetj erhält man dann unreines Wasser, während dagegen mit dam Förderrohr 3> dessen Ende nahe am Boden des Brunnens liegt, reines Wasser gewonnen wird. Man benutzt die Förderrohre 2 und 3 in der tfaise, 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 vertfendet_s >ro 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 Tiefeurichtung 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 aötzt man nicht notwendigerweise voraus, daß die Rohr© immer "im Schritt" arbeiten müßten - das Wesentliche iet, da3 ianerhalb einer bestimmten, verhältnismäßig kurzen Zeitspanne mit beiden Rohren Wasser gehoben wird, so daß sich das Wasser in der Tiefenrichtuag de»3 Brunnens nicht nennenswert mischen kann.

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In dem. in Pig. 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 sum Verbrauch gehendes Wasser habenden 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 Verunreingungsgehalt aufweist. Man hat dementsprechend das Ende des Rohrs 2, welches unreines Wasser fördert, ungefähr in der 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 andren im oberen Teil des Brunnene angeordnet ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde in einem Brunnen ausprobiert, aus dem zuvor 1200 l/min Wasser unter Verwendung eines einzigen Förderrohrs gehoben worden war, dessen Ende sich etwa in der lutte des mit Sieb versehenen Teils des Brunnens befand. Dabei betrüg jder ■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 obaren 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 Brunnene. Diese Rohre wurden alsdann gleichzeitig betrieben, indem mit dem erstgenannten Rohr aus dem oberen Teil des Brunnens 300 l/min und mit dem letzteren 1200 l/min vom Boden des Brunnens gefördert wurden. Im Wasser von dem ersten Rolir wurde der Eisengehalt 2,4 mg/1 und der Mangangehalt 0,6 nig/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 herabzudrUcken, obgleich die Kapazität des Brunnens beim Alten blieb.

Ein zweiter Versuch wurde in einem Brunnen ausgeführt, aus dem man 600 l/min Wasser mit Eisengehalt 2,1 mg/1 herausgeholt hatte. In diese® Fall wu.rd,Q der- h.@eh.stg Iigengghalt auf d.e,m Boden des

Bcannens festgestellt, und daher wurden in den Brunnen zwei Förderrohre eingebaute, deren Enden das eine auf dem Boden des Brunnens und das andere nahe an der oberen Fläche des Brunnens plaziert -/rurden. Anschließend wurden mit dem erstgenannten Rohr vom Boden des Brunnens 200 l/min und mit dem letzteren von der Oberfläche des Brunnens 60Ö l/min gefördert= In dea vom erstgenannten Rohr geförderten Wasser ergab die Messung den Sissngehalt 6„8 mg/1 und in dem Wasser vom letzgenaanten Bohr 0,01 mg/1»

Es ist dem Fachmann einleuchtend„ daß dis verschiedenen AusfUhrungsformen der Erfindung nicht auf die obeastehead dargelegten Beispiele eingeschränkt sind und vielmehr im Rahmen der nachstehenden Patentansprüche variieren können» So müssen die Wasserförderrohre 2 und 3 nicht unbedingt beide im gleichen Brunnen liegen; sie können sich in verschiedenen Brunnan befinden, die nahe beieinander liegen» Außerdem kann dio 554hl der Brunnen und der Wasserförderrohre je nach der Situation mehr als zwei sein. I4aa kann aus einem Brunnen reines und aus den übrigen Brunnen unreines Wasser heben, oder umgekehrt.

ί Die Grenzfläche zwischen, dem reinsn und unreinen Wasser ist nicht

j immer waagerecht in dem S rund wasservorkommen.; 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.

Claims

Dr. F. Zumstein sen. -"DKT=. ASSmann -«Dr-.-R. Koenigsberger Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun. PATENTANWÄLTE ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE VeIi Elias REIJONEN,'-Helsinki,Finnland. Verfahren zum Fördern von Wasser aus einem Grundwasservorkommen Patentansprüche ' ·■

1. Verfahren zum Fördern von Wasser au3 einem Grundwasser-Vorkommen, worin im Boden mindestens zwei getrennte Förderrohre (2,5) eingesetzt werden, mit denen Wasser aus hinsichtlich der Qualität des Grundwassers verschiedenen Schichten gehoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Föi-derrohre (2,3) den in verschiedenen Schichten bestehenden verschiedenen Gehalten der im Grundwasser enthaltenen Eisen- oder Hanganverbindungen, härteerzeugenden Salze oder sonstigen schädlichen Stoffe entsprechend so plaziert werden, daß man aus den Rohren Wasser von untereinander verschiedener Qualität erhält, daß Wasser iait beiden Förderrohren gleichzeitig gehoben wird und daß nur da3 Wasser von besserer Qualität zum normalen Verbrauch geleitet wird.

2. Verfahren ge\aäß Anspruch 1j dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in dein zum Verbrauch geleiteten Wasser dor Gehalt dor nchUdlichen Stoffe mittels dauernder oder regelmäßig wiederholter Messungen verfolgt wird.

3· Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Förderrohren (2,3) gehobenen Viassermengen so geregelt werden, daß die Vermischung des Wassers zwischen den Wasser verschiedener Qualität enthaltenden Schichten möglichst gering ist.