DE9107597U1

DE9107597U1 - Vorrichtung zur in-situ-Reinigung von Grundwasser durch Zugabe von Sauerstoff

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Publication number: DE9107597U1
Application number: DE9107597U
Authority: DE
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1991-06-20
Filing date: 1991-06-20
Publication date: 1991-08-01
Anticipated expiration: 2001-06-21

Description

27.5.1991

MESSER GRIESHEIM GMBH MG 1811

Kennwort: In-situ-Oxidator EM 1512

Erfinder: Hans Josef Beutler Ordner: A

Dr.Arno Knapp Daniel Müller Stephan Schattney

Vorrichtung zur in-situ-Reinigung von Grundwasser durch Zugabe von Sauerstoff

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur in-situ-Reinigung von Grundwasser durch Zugabe von Sauerstoff nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei den bekannten in-situ-Verfahren zur mikrobiellen Sanierung ist ein wesentlicher Verfahrensbestandteil die Versorgung der Mikroorganismen mit Sauerstoff. Neben technischem Sauerstoff können auch Nitrat oder Wasserstoffperoxid als Sauerstoffdonator eingesetzt werden. Die genannten Stoffe können von den Mikroorganismen aber nur aus dem Transportmedium Wasser in gelöster Form aufgenommen werden.

Die Versorgung mit einem Sauerstoffdonator erfolgt gewohnlich oberirdisch. Hierzu wird Infiltrationswasser

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aus einem Brunnen an die Oberfläche gefördert, dort mit einem Sauerstoffdonator versetzt und wieder in den Untergrund verbracht. Dies geschieht im allgemeinen über Schluckbrunnen, die das sauerstoffangereicherte Infiltrationswasser aufnehmen und versickern.

Dieser Eintrag eines Sauerstoffdonators erfordert eine aufwendige Wasserhaltung. Das Grundwasser muß an die Oberfläche gefördert werden, für den Sauerstoffeintrag sind spezielle Vorrichtungen erforderlich und das angereicherte Wasser muß reinfiltriert werden. Die Anlage von zwei verschiedenen Brunnensystemen mit oberirdischen Eintragsaggregaten und den dazu gehörigen Verbindungsleitungen ist aufgrund baulicher Einschränkungen nicht immer durchführbar.

Aus der DE-PS 30 33 748 ist eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Grundwasser durch Zugabe von Sauerstoff bekannt, bei der die Sauerstoffzugabe nicht oberirdisch, sondern in einem gegen die Atmosphäre gasdicht abgeschlossenen Brunnen erfolgt. Diese Vorrichtung benötigt zwar keine oberirdischen Eintragsaggregate, jedoch immer noch einen zweiten Brunnen zur Entnahme von Nutzwasser.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur in-situ-Reinigung von Grundwasser durch Zugabe von Sauerstoff zu schaffen, welche nicht nur ohne oberirdische Eintragsaggregate auskommt, sondern auch lediglich die Anlage und den Betrieb nur eines Brunnes erfordert.

Ausgehend von den im Oberbegriff des Anspruches 1 berücksichtigten Stand der Technik ist diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit den im kennzeichnenden Teil

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des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, nicht nur ein Sauerstoffbegasungssystern im Brunnen selbst anzubringen, sondern auch in dessen unterem Bereich eine Unterwassermotorpumpe mit Steigrohr anzuordnen, kann auf die Anlage eines separaten Förderbrunnens verzichtet werden. Das von der Motorpumpe geförderte Grundwasser wird in einem höher gelegenen Bereich des Brunnens' mit Sauerstoff versetzt und verläßt den Brunnen durch eigens hierfür vorgesehene Austrittsöffnungen. Es wird dann von der Unterwasserströmung erfaßt und vermischt sich mit dem sauerstoffarmen Grundwasser. Das Sauerstoff begasungssy stern kann sowohl im gasförmig verbleibenden Kopfraum des Brunnens angeordnet werden, als auch im Grundwasserbereich selbst. Hierbei ist es vorteilhaft, Trennwände oder Packer zwischen dem sauerstoffarmen Grundwasser im Bereich der Motorpumpe und dem sauerstoffreichen Wasser im Bereich des Sauerstoffbegasungssystems vorzusehen.

Fünf Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert werden.

Es zeigen :

Fig.l einen Schnitt durch einen Brunnen mit einem im Kopfraum des Brunnens angeordneten Sauerstoffbegasungssystem ,

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Fig.2 den Brunnen von Fig.l mit einem

anderen Sauerstoffbegasungssystem,

Fig.3 den Brunnen von Fig.l mit einem Packer zwischen sauerstoffarmen

und sauerstoffreichen Wasser,

Fig.4 den Brunnen von Fig.l mit einer

Trennwand zwischen sauerstoffarmen und sauerstoffreichen

Wasser,

Fig.5 den Schnitt durch einen Brunnen mit einem im Grundwasserbereich angeordneten Sauerstoffbegasung-

systern.

In Fig.l ist ein Brunnen 1 im Schnitt dargestellt, welcher Öffnungen 2 für den Eintritt von Grundwasser und Öffnungen 3 für den Austritt von sauerstoffreichem Wasser besitzt. Der Brunnen 1 ist durch einen,Deckel 4 gasdicht gegen die Atmosphäre abgeschlossen. Die Linie 5 gibt die Geländeoberkante an, die Linie 6 den Grundwasserspiegel. Die Sauerstoffzufuhr erfolgt 'durch die Leitung 7, die Sauerstoffdosierung erfolgt mittels des Regelgerätes 8.

Erfindungsgemäß ist im unteren Brunnenbereich eine Unterwassermotorpumpe 9 mit angeschlossenem Steigrohr 10 angeordnet. Das Steigrohr 10 endet im Kopfraum des Brunnens 1, in welchem sich eine sauerstoffreiche Atmosphäre befindet. An den Austritt des Steigrohres ist als Sauerstoffbegasungssystem eine Düse 11 angeschlossen. Das geförderte Grundwasser tritt aus der Düse 11 aus und durchfällt in fein verteilter Form den

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sauerstoffgefüllten Kopfraum des Brunnens 1. Hierbei wird Sauerstoff vom Wasser aufgenommen. Das Wasser im Brunnen wird somit zunehmend mit Sauerstoff angereichert. Falls erforderlich, kann durch einen Rührer die Durchmischung von sauerstoffarmem und sauerstoffreichem Wasser zusätzlich gefördert werden.

Aus der Wassersäule im Brunnen 1 wird ständig infolge der natürlichen Grundwasserströmung ein Teil des mit ig Sauerstoff angereicherten Wassers an die Abstromseite des Brunnens 1 in den Boden abgegeben. Die Richtung der Grundwasserströmung ist durch Pfeile 12 angegeben.

Die im Kopfraum des Brunnens 1 befindliche Sauerstoffmenge muß kontinuierlich oder taktweise ergänzt werden. Dies erfolgt mittels des Regelgerätes 8, welche durch Schwimmerschalter betätigt wird. Diese Schwimmerschalter reagieren auf das je nach vorhandener Sauerstoffmenge unterschiedliche Wasserniveau, die Linien des Wasserspiegels im Brunnen 1 bei minimalen und maximalen Sauerstoffvolumen sind durch die Linien 13 und 14 angegeben. Die Regelung kann auch über den Druck des Sauerstoffs im Kopfraum des Brunnens 1 erfolgen.

Bei den Ausführungsformen gemäß Fig.2 bis Fig.4 wurden für gleiche Vorrichtungsteile die gleichen Bezugszeichen verwendet. Die Ausführungsform gemäß Fig.2 unterscheidet sich von der gemäß Fig.l lediglich durch ein anderes Sauerstoffbegasungssystern. Statt einer Düse sind hier Lochbleche 15 vorgesehen. Entsprechend können Rieselfilmplatten oder Raschigringpackungen eingesetzt werden.

Um die Sauerstoffmenge, die über die erfindungsgemäße Vorrichtung in das Grundwasser eingebracht werden kann,

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zu optimieren, kann es nötig sein, den Brunnen zu teilen, indem der Anteil an sauerstoffreichem Wasser im Brunnen gegen den Anteil an sauerstoffarmem Wasser abgeschottet wird. Entsprechende Ausführungsformen zeigen die Fig. 3 und 4, die ansonsten mit der Ausführungsform gemäß Fig.l identisch sind. Bei der Ausführungsform gemäß Fig.3 ist die Unterwassermotorpumpe 9 durch eine als Packer 16 ausgebildete Trennwand nach oben hin abgeschottet. Fig.4 zeigt eine vertikale Unterteilung des Brunnens durch eine Trennwand 17.

Fig.5 zeigt eine Ausführungsform, bei der das' Sauerstoff begasungssystem nicht im Kopfraum des Brunnens 1, sondern wesentlich tiefer im Grundwasserbereich angeordnet ist. Für gleiche Teile wurden wieder die gleichen Bezugsziffern verwendet. Bei dem Brunnen 1 dieser Vorrichtung werden zwei Filterrohre 18,19 durch ein Vollrohr 20 voneinander getrennt. Den Abschluß bildet ein Aufsatzrohr 24 mit dem gasdichten Deckel 4. Der Ringraum der Brunnenbohrung wird im Filterbereich mit Filterkies 21, im Vollrohrbereich mit einer Tonabdichtung 22 und im Bereich des Aufsatzrohres 24 mit einem Dämmer 23 gefüllt.

Im Bereich des unteren Filterrohres 19 befindet sich erfindungsgemäß eine explosionsgeschützte Unterwassermotorpumpe 9 mit angeschlossenem kurzen Steigrohr. Das Steigrohr 10 ist durch eine Packerdichtung 25 geführt, welche den Bereich des Filterrohres 19 von dem Bereich des Vollrohres 20 trennt.

Das von der Unterwassermotorpumpe 9 geförderte Grundwasser strömt durch das Steigrohr 10 in den Bereich des Vollrohres 20. Im Vollrohr erfolgt hierdurch eine aufwärtsgerichtete Strömung, welche von der Förderleistung

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der Unterwassermotorpumpe 9 abhängig ist. Oberhalb des Steigrohrauslasses befindet sich als Sauerstoffbegasungssystem eine Sauerstoffeintragsfritte 26 aus Sintermetall. Über die Sauerstoffseintragsfritte 26 wird nur soviel gasförmiger Sauerstoff in feinsten Bläschen in die Wasserströmung eingeleitet, wie der Wasserstrom unter den vorhandenen physikalischen Bedingungen lösen kann. Je nach Bedarf oder dem Sauerstoffaufnahmevermögen erfolgt die Steuerung des Sauerstoffeintrages durch eine Regelvorgabe. Zur Regelung wird der Sauerstoffgehalt in einem Pegel mit Sauerstoffelektrode 27 im Ringraum des Brunnens im oberflächennahen Grundwasserbereich gemessen.

Bei Störungen mit unvorhersehbarem Sauerstoffaustrag im Kopfraum des Brunnens und damit verbundenem Druckanstieg erfolgt eine Druckentlastung durch ein Überdruckventil 28. Das abgeblasene Gas wird durch das Aktivkohlefilter 29 gereinigt und in die Atmosphäre entlassen.

Bei Betrieb der Vorrichtung steigt der Grundwasserspiegel im Bereich des Brunnens an, wie durch die gestrichelte Linie 31 angegeben ist. Die Wasserströmungen im Bereich der Filterrohre 18,19 sind durch Pfeile 30 wiedergegeben. Im Bereich des Filterrohres 18 tritt, durch den betriebsbedingten Grundwasseranstieg verursacht, sauerstoffhaltiges Wasser aus und wird durch die überlagernde natürliche Grundwasserströmung im Aqifer stromab transportiert. Durch diese Betriebsweise - im unteren Brunnenbereich Entnahme, im oberen Brunnenbereich Austrag bei ausgeglichener Bilanz - erfolgt eine zusätzliche bessere Durchmischung des sauerstoffreichen Wassers mit dem sauerstoffarmen Wasser des natürlichen Grundwasseranstromes.

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Allen beschriebenen Ausführungsformen gemeinsam ist, daß sie äußerst kostengünstig und sehr platzsparend sind. Sie können daher vor allen in den Fällen vorteilhaft eingesetzt werden, bei denen bisherige Verfahren und Einrichtungen mit oberirdischem Sauerstoffeintrag nur schwer oder überhaupt nicht angewendet werden können .

Die Brunnen können auch mit einem zusätzlichen Eintrag für Nährsubstanzen, falls sie für das Mikroorganismenwachstum notwendig sind, ausgestattet werden. Der Eintrag besteht dann aus einem oberirdischen Vorratstank und Dosierpumpe.

Ba/Hi

Claims

MG 1811 27.5.1951 Ansprüche

1. Vorrichtung zur in-situ-Reinigung von Grundwasser durch Zugabe von Sauerstoff, bestehend aus einem gegen die Atmosphäre gasdicht abgeschlossene Brunnen (1) mit Öffnungen (2,3) für den Eintritt von Grundwasser und den Austritt von mit Sauerstoff angereichertem Wasser, sowie einem Sauerstoffbegasungssystem,

gekennzeichnet durch eine Unterwassermotorpumpe (9) im unteren Brunnenbereich mit angeschlossenem Steigrohr (10) für das geförderte Grundwasser.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Sauerstoffbegasungssystem aus einer im Kopfraum des Brunnens befindlichen sauerstoffreichen Atmosphäre besteht, in welches eine an das Steigrohr angeschlossene Einrichtung (11,15) zur Feinverteillung von Wasser angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Sauerstoffbegasungssystem im Grun'dwasserbereich oberhalb des Steigrohrauslasses angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Trennwand (16,17,25) zwischen dem Grundwasser im Bereich der Motorpumpe (9) und dem sauerstoffreichen Wasser im Bereich des Sauerstoffbegasungssystems.

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