DE9107597U1 - Vorrichtung zur in-situ-Reinigung von Grundwasser durch Zugabe von Sauerstoff - Google Patents
Vorrichtung zur in-situ-Reinigung von Grundwasser durch Zugabe von SauerstoffInfo
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Description
27.5.1991
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
MG 1811 - 2 - 27.5.1991
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
MG 1811 - 3 - 27.5.1991
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 ,
MG 1811 - 4 - 27.5.1991
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
MG 1811 - 5 - 27.5.1991
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,
MG 1811 - 6 - 27.5.1991
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
MG 1811 - 7 - 2 7.5.1991
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.
MG 1811 - 8 - 27.5.1991
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 (4)
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,
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,
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.
EM 1512
Ba/Hi
Ba/Hi
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9107597U DE9107597U1 (de) | 1991-06-20 | 1991-06-20 | Vorrichtung zur in-situ-Reinigung von Grundwasser durch Zugabe von Sauerstoff |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE9107597U1 true DE9107597U1 (de) | 1991-08-01 |
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ID=6868497
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE9107597U Expired - Lifetime DE9107597U1 (de) | 1991-06-20 | 1991-06-20 | Vorrichtung zur in-situ-Reinigung von Grundwasser durch Zugabe von Sauerstoff |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE9107597U1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0655415A1 (de) * | 1993-11-30 | 1995-05-31 | Lg Electronics Inc. | Vorrichtung zur Aufbereitung von Brauchwasser mit hexagonaler Molekularstruktur |
FR2715581A1 (fr) * | 1994-02-01 | 1995-08-04 | Cise Internationale | Enceinte de pressurisation d'un liquide avec un gaz. |
-
1991
- 1991-06-20 DE DE9107597U patent/DE9107597U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
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EP0655415A1 (de) * | 1993-11-30 | 1995-05-31 | Lg Electronics Inc. | Vorrichtung zur Aufbereitung von Brauchwasser mit hexagonaler Molekularstruktur |
FR2715581A1 (fr) * | 1994-02-01 | 1995-08-04 | Cise Internationale | Enceinte de pressurisation d'un liquide avec un gaz. |
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