DE4438067A1 - Verfahren und Anordnung zum Austreiben von Verunreinigungen aus dem Grundwasser und dem von ihm durchströmten Erdreich - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Austreiben von Verunreinigungen aus dem Grundwasser und dem von ihm durchströmten Erdreich.

Anordnungen, bei denen Grundwasserkreisläufe in der Umgebung eines Brunnenschachtes zum Lösen von Verunreinigungen sowohl aus dem grundwasserdurchströmten Erdreich als auch aus dem Grundwasser erzeugt werden, sind bereits vorgeschlagen worden. Auch ist in der DE-PS 39 40 433.1 bereits eine Anordnung be­ schrieben worden, bei der neben der Grundwasserkreislauferzeu­ gung mechanische Schwingungen im Erdreich durch einen in der Umgebung des Brunnenschachtes angeordneten Schwingungserzeuger gebildet werden. Diese mechanischen Schwingungen lösen in den Kapillaren der Bodenschichten molekulare Flüssigkeitsbewegun­ gen aus, die zu einem Lösen der dort festgesetzten Verunreini­ gungen führen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reinigungsmöglichkeit des grundwasserdurchströmten Erdreichs mit Hilfe von Schwingungen zu schaffen, das noch effektiver und in seiner Wirkung exakter steuerbar ist.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem erfindungsgemäß zwischen mindestens einem Brunnenschacht und dem diesen umgebenden Erdreich pulsierende Grundwasserkreisläufe erzeugt und die durch die mechanische Energie dieser pulsierenden Kreisläufe gelösten Verunreinigun­ gen aus dem Erdreich abgesaugt werden. Bei diesem Verfahren wird nun also das Grundwasser selbst zur Erzeugung der mecha­ nischen Schwingungen im Erdreich eingesetzt. Das sich in pul­ sierenden Stoßwellen in einem Kreislauf bewegende Grundwasser ist dabei in seiner räumlichen Ausbreitung um den Brunnen­ schacht sehr genau steuerbar, so daß keine unerwünschte Ener­ gieübertragung in die Bodenbereiche außerhalb des Verunreini­ gungsgebietes erfolgt. Durch die Grundwasserstoßwellen läßt sich das Korngerüst beeinflussen, wodurch sich dort anhaftende Schadstoffe rascher lösen lassen als durch einen gleichmäßigen Grundwasserfluß durch das Erdreich. Dabei kann vorteilhafter­ weise die Richtung der pulsierenden Grundwasserkreisläufe periodisch geändert werden, wodurch sich der Reinigungseffekt noch erhöhen läßt. Zum Austreiben der Verunreinigungen kann oberhalb des Grundwasserspiegels in dem mindestens einen Brun­ nenschacht ein Unterdruck erzeugt und unterhalb des Grundwas­ serspiegels Frischluft zugeleitet werden. Die aufsteigenden Luftblasen binden die im Grundwasser enthaltenen Schadstoffe, wodurch diese gemeinsam mit der Luft aus dem Schacht abgesaugt werden können.

Die erfindungsgemäße Anordnung zum Austreiben von Verunreini­ gungen aus dem Grundwasser und dem von ihm durchströmenden Erdreich weist mindestens einen bis in den Bereich des ver­ unreinigten Grundwassers getriebenen Brunnenschacht mit minde­ stens teilweise wasserdurchlässiger Wandung auf, der durch eine Querwandung in zwei gegeneinander abgedichtete Bereiche aufgeteilt ist, wobei durch die Querwandung mindestens ein mit einem Stoßwellenerzeuger verbundenes Rohr geführt ist. Der Stoßwellenerzeuger sorgt für die Erzeugung der pulsierenden Grundwasserkreisläufe und kann beispielsweise von einer Pumpe und einem Druckventil gebildet sein. Hierbei können zweckmäßi­ gerweise die Pumpenleistung und das Druckventil einstellbar sein, um die Ausdehnung der Kreisläufe dem Verunreinigungs­ gebiet anpassen zu können und eine Einstellung der mechani­ schen Energie des pulsierenden Grundwassers auf die Bodenbe­ schaffenheit und die Art der Verunreinigungen zu ermöglichen. Die Förderrichtung der Pumpe kann umkehrbar sein, um eine Richtungsumkehr der erzeugten Grundwasserkreisläufe zu ermög­ lichen. Hierfür können jedoch auch Richtungsumkehrventilanord­ nungen vorgesehen sein, die das Umschalten der Pumpe überflüs­ sig machen. In einer weiteren Ausgestaltung kann in den beiden Schachtbereichen jeweils ein Faltenbalg angeordnet sein, die über Verbindungsleitungen und einen Stoßwellenerzeuger mitein­ ander verbunden sind, wobei der Stoßwellenerzeuger im Wechsel entweder den oberen oder den unteren Faltenbalg stoßförmig mit einem Gas oder einer Flüssigkeit befüllt. Mit einer solchen Wechselbalganordnung kommt es zu einer Verdrängung stets glei­ cher Grundwassermengen in den beiden Schachtbereichen, wodurch sich äußerst gleichmäßige und reproduzierbare Reinigungsver­ hältnisse ergeben. Dabei wirken Pumpen und Ventile des Stoß­ wellenerzeugers nicht direkt auf das Grundwasser ein, sondern nur mittelbar über ein Gas oder eine andere Flüssigkeit, so daß es zu keinem Energieeintrag von den Pumpen oder Ventilen in das Grundwasser kommt, die zu Ausfällungen im Grundwasser und damit zum Zusetzen der Schachtwandungen des Brunnens füh­ ren können. Zur Erhöhung dieses Grundwasserschutzeffektes kann außerdem eine Kühlvorrichtung für das Gas oder die Flüssigkeit vorgesehen sein, so daß jegliche Erwärmung des Grundwassers durch die Stoßwellenerzeugung ausgeschlossen ist. Dabei können der Stoßwellenerzeuger und die Kühlvorrichtung oberhalb der Erdoberfläche angeordnet sein, was Vorteile bei der Montage und bei der Wartung der Anlage bietet.

Nachfolgend wird eine Anordnung gemäß der Erfindung anhand der Zeichnung, die einen schematischen Längsschnitt durch eine Anordnung zeigt, näher erläutert.

Es ist ein Brunnenschacht 10 gezeigt, der in das Erdreich 11 bis in einen verunreinigten Grundwasserbereich 12 eingebracht ist. Der Brunnen 10 ist mit einem Rohr 13 ausgekleidet, der zwei wasserdurchlässige Bereiche 13.1 und 13.2 aufweist. Zwi­ schen diesen beiden Bereichen 13.1 und 13.2 ist im Brunnen 10 eine Querwandung 14 angeordnet, der den Brunnen 10 in zwei Bereiche 15 und 16 aufteilt. In den beiden Bereichen 15 und 16 sind jeweils Faltenbalge 17 und 18 angeordnet, die jeweils über Rohre 19 und 20 mit einem oberhalb der Erdoberfläche 22 angeordneten Stoßwellenerzeuger 21 verbunden sind. Der Stoß­ wellenerzeuger besteht aus einer Pumpe 23, einem Druckstrom-Fre­ quenzventil 24 sowie vier weiteren Ventilen 25 bis 28, die bei gleicher Förderrichtung der Pumpe 23 ein wechselseitiges Befüllen entweder des Faltenbalges 17 oder des Faltenbalges 18 mit einem in dem Rohrsystem des Stoßwellenerzeugers 21 enthal­ tenen Gases oder einer Flüssigkeit ermöglichen. Sind die Ven­ tile 26 und 27 geöffnet und die Ventile 25 und 28 gesperrt, so erfolgt ein Befüllen des oberen Faltenbalges 17 und bei ge­ schlossenen Ventilen 26 und 27 sowie geöffneten Ventilen 25 und 28 ein Befüllen des unteren Faltenbalges 18. Durch das Druckventil 24 erfolgt dabei das Befüllen der Faltenbalge 17 und 18 jeweils stoßförmig, wodurch es einmal zu einem stoßför­ migen Verdrängen von Grundwasser im oberen Schachtbereich 15 und einmal zu einem stoßförmigen Verdrängen von Grundwasser im unteren schachtbereich 16 kommt. Das verdrängte Grundwasser gelangt durch die wasserdurchlässigen Bereiche 13.1 und 13.2 der Schachtwandung 13 in das umgebende Erdreich 11, wo es in Form eines Kreislaufs zum jeweils anderen Schachtbereich hin fließt, was durch die Pfeile 30 angedeutet ist. Dabei erfolgt im Takt des Öffnens und Schließens der Ventile 24 bis 28 eine periodische Umkehr der Fließrichtung des Grundwassers. Die mechanische Energie der Grundwasserstoßwellen kann dazu ge­ nutzt werden, im Korngerüst des Erdreichs 11 anhaftende Ver­ unreinigungen zu lösen, die anschließend auf nicht näher dar­ gestellte Weise, beispielsweise mittels Unterdruckerzeugung und Einleitung von Frischluft unterhalb des Grundwasserspie­ gels im Brunnenschacht 10 oder mittels eines zweiten Brunnens aus dem Erdreich 11 abgesaugt werden können.

Die dargestellte Ausführungsform hat den Vorteil, daß der Stoßwellenerzeuger vollständig oberhalb der Erdoberfläche 22 angeordnet und damit sehr einfach zu steuern und auch zu war­ ten ist. Außerdem fließt kein Grundwasser über die Pumpe 23 oder eines der Ventile 24 bis 28, wodurch keine Verunreinigun­ gen des Grundwassers durch diese Elemente entstehen kann. Das Medium zum Erzeugen der Grundwasserstoßwellen läßt sich zudem auf nicht dargestellte Weise kühlen, so daß auch eine Über­ tragung der Motorwärme der Pumpe auf das Grundwasser verhin­ dert werden kann. Hierdurch können die bei Temperaturerhöhun­ gen des Grundwassers unvermeidlichen Ausfällungen, die zu einer Verokerung des Brunnens führen, vermieden werden.

Claims (11)

1. Verfahren zum Austreiben von Verunreinigungen aus dem Grundwasser und dem von ihm durchströmten Erdreich, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen mindestens einem Brun­ nenschacht (10) und dem diesen umgebenden Erdreich (11) pulsierende Grundwasserkreisläufe (30) erzeugt und die durch die mechanische Energie dieser pulsierenden Kreis­ läufe (30) gelösten Verunreinigungen aus dem Erdreich (11) abgesaugt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der pulsierenden Grundwasserkreisläufe (30) periodisch geändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Grundwasserspiegels in dem mindestens einen Brunnenschacht (10) ein Unterdruck erzeugt und un­ terhalb des Grundwasserspiegels Frischluft zugeleitet wird.

4. Anordnung zum Austreiben von Verunreinigungen aus dem Grundwasser und dem von ihm durchströmten Erdreich nach dem Verfahren nach Anspruch 1 mit einem bis in den Be­ reich des verunreinigten Grundwassers getriebenen Brun­ nenschacht (10) mit mindestens teilweise wasserdurchläs­ siger Wandung (13.1, 13.2), der durch eine Querwandung (14) in zwei gegeneinander abgedichtete Bereiche (15, 16) aufgeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Querwandung (14) mindestens ein mit einem Stoßwellener­ zeuger (21) verbundenes Rohr (19) geführt ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßwellenerzeuger von einer Pumpe (23) und einem Druckventil (24) gebildet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenleistung und das Druckventil (24) einstellbar sind.

7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderrichtung der Pumpe (23) umkehrbar ist.

8. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Richtungsumkehrventilanordnung (25 bis 28) vor­ gesehen ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in den beiden Schachtbereichen (15, 16) jeweils ein Faltenbalg (17, 18) angeordnet ist, die über Verbindungsleistungen (19, 20) und einen Stoßwellenerzeu­ ger (21) miteinander verbunden sind, wobei der Stoßwel­ lenerzeuger (21) im Wechsel entweder den oberen oder den unteren Faltenbalg (17, 18) stoßförmig mit einem Gas oder einer Flüssigkeit befüllt.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßwellenerzeuger (21) oberhalb der Erdoberfläche (22) angeordnet ist.

11. Anordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Kühlvorrichtung für das Gas oder die Flüs­ sigkeit vorgesehen ist.