EP0648914A1

EP0648914A1 - Vorrichtung zur Beeinflussung von im Erdreich befindlicher Flüssigkeit

Info

Publication number: EP0648914A1
Application number: EP94115736A
Authority: EP
Inventors: Bruno Bernhardt
Original assignee: IEG Industrie Engineering GmbH
Current assignee: IEG Industrie Engineering GmbH
Priority date: 1993-10-15
Filing date: 1994-10-06
Publication date: 1995-04-19
Also published as: DE4335164A1

Abstract

Eine Vorrichtung zur Beeinflussung von im Erdreich (20) befindlicher Flüssigkeit mittels eines in das Erdreich eingebrachten Brunnenschachts (10), der durch mindestens eine Trennwandung (13) in mehrere Schachtbereiche (11, 12) aufgeteilt ist und in den zur Erzeugung einer größeren Filterfläche für die Flüssigkeit mehrere, mit einer teilweise flüssigkeitsdurchlässigen Wandung (11.1, 12.1) und mindestens teilweise mit einer Flüssigkeitsfördereinrichtung (18) versehene Brunnenrohre (11, 12) zur Erzeugung mindestens eines Flüssigkeitskreislaufs (23) eingeführt sind, die, sofern sie durch mehrere Schachtbereiche (14, 15) geführt sind, in Höhe der Schachttrennwandung (13) ebenfalls eine Trennwandung (16) aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beeinflussung von im Erdreich befindlicher Flüssigkeit mittels eines in das Erdreich eingebrachten Brunnenschachts, der durch mindestens eine Trennwandung in mehrere Schachtbereiche aufgeteilt ist.
Solche Vorrichtungen mit einem durch Trennwandungen in mehrere Bereiche aufgeteilten Brunnenschacht zur Erzeugung von Flüssigkeitskreisläufen im den Schacht umgebenden Erdreich sind bereits bekannt. Bei den bekannten Vorrichtungen ist dabei der Schacht von einem Brunnenrohr ausgefüllt, das mit einer Pumpe beaufschlagt ist, die in einem Schachtbereich Flüssigkeit ansaugt und in einem zweiten Schachtbereich wieder dem Erdreich zuführt. Das Rohr weist hierzu eine stellenweise flüssigkeitsdurchlässige Wandung auf, die als Filterfläche für die Flüssigkeit dient.
Die vorliegende Erfindung schlägt zur Vergrößerung dieser Filterfläche eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vor, die sich dadurch auszeichnet, daß in den Schacht mehrere, mit einer teilweise flüssigkeitsdurchlässigen Wandung versehene und mindestens teilweise zur Erzeugung mindestens eines Flüssigkeitskreislaufs mit einer Flüssigkeitsfördereinrichtung versehene oder verbundene Brunnenrohre eingeführt sind, die, sofern sie durch mehrere Schachtbereiche geführt sind, in Höhe der Schachttrennwandungen ebenfalls eine Trennwandung aufweisen.
Die flüssigkeitsdurchlässigen Wandungsabschnitte mehrerer dünner Rohre bieten insgesamt eine größere Oberfläche als die flüssigkeitsdurchlässige Wandung eines einzigen Rohres mit einem vergleichbaren Querschnitt wie die Einzelrohre zusammen. Die Effektivität bezüglich der Filterwirkung eines Brunnens kann also durch Einbringen mehrerer Rohre noch gesteigert werden. Oder der Brunnenquerschnitt kann zur Erzielung der gleichen Effektivität wie bei Verwendung nur eines Brunnenrohres kleiner gewählt werden, wodurch sich die Bohrkosten zur Erzeugung des Brunnenschachts erheblich verringern lassen. Diese Vergrößerung der Filterfläche ist insbesondere zur Ausfilterung zähfließender Flüssigkeiten wie Öl von besonderer Bedeutung. Dabei läßt sich die Effektivität des Brunnens noch dadurch steigern, daß sämtliche Brunnenrohre bis zum untersten Schachtbereich geführt sind und in Höhe der einzelnen Schachtbereiche eine flüssigkeitsdurchlässige Wandung aufweisen, die eine Filterfläche für die Flüssigkeit bildet. Einige Brunnenrohre werden also länger ausgeführt, als zur Erzeugung des mindestens einen Flüssigkeitskreislaufs nötig wäre. Die zusätzliche Länge dient lediglich der Bildung weiterer Filterflächen für die zu beeinflussende Flüssigkeit. Es können auch einzelne Brunnenrohre vorgesehen sein, die nur als Filterfläche und nicht zur Erzeugung eines Flüssigkeitskreislaufs dienen. Die Brunnenrohre können außerdem in denjenigen Schachtbereichen, in denen sie nicht der Erzeugung eines Flüssigkeitskreislaufs dienen, sondern lediglich eine Filterfläche für die Flüssigkeit bilden, mit Filtermaterial angefüllt sein, das auf die Eigenschaften der Flüssigkeit abgestimmt sein kann. Hierdurch kann beispielsweise eine Phasentrennung zwischen Öl und Wasser begünstigt werden. Um einen definierten Widerstand für die Flüssigkeit bei ihrem Weg in radialer Richtung auf das in einem bestimmten Schachtbereich Flüssigkeit ansaugende oder Flüssigkeit abgebende Rohr zu bzw. von diesem weg einstellen zu können, können radiale Abstandshalter zwischen den einzelnen Brunnenrohren vorgesehen sein. Der Zwischenraum zwischen den einzelnen Brunnenrohren kann dann mit auf die Eigenschaften der Flüssigkeit angepaßtem Filtermaterial ausgefüllt sein. Hierbei kommen insbesondere Filterkies als oliophiles oder Teflonkugeln als oliophobes Material in Frage. Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die mindestens eine Flüssigkeitsfördereinrichtung zur Erzeugung des mindestens einen Flüssigkeitskreislaufs in ihrer Leistung einstellbar ist, da dann die gewünschten Wirkradien der einzelnen Flüssigkeitskreisläufe, um sämtliche Kontaminationen im Erdreich erfassen zu können, über die Leistungen der Flüssigkeitsfördereinrichtungen eingestellt werden können. Eine weitere Erhöhung des Reinigungseffektes im den Schacht umgebenden Erdreich kann auch dadurch erzielt werden, daß die Richtung des mindestens einen Flüssigkeitskreislaufs umkehrbar ist.
Nachfolgend werden anhand der Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Vorrichtungen näher erläutert.
Im einzelnen zeigen:

Fig. 1: einen zentralen Längsschnitt durch eine erste Vorrichtung;
Fig. 2: einen zentralen Längsschnitt durch eine zweite Vorrichtung;
Fig. 3: einen zentralen Längsschnitt durch eine dritte Vorrichtung;
Fig. 4: einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1 entlang der Linie IV-IV;
Fig. 5: einen zentralen Längsschnitt durch eine vierte Vorrichtung;
Fig. 6: einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 5 entlang der Linie VI-VI.

In den in den Figuren 1 und 4 gezeigten Brunnenschacht 10 sind zwei Brunnenrohre 11 und 12 eingeführt. Der Schacht 10 ist durch eine Trennwandung 13 in zwei Schachtbereiche 14 und 15 aufgeteilt. In Höhe der Trennwandung 13 weisen auch die beiden Brunnenrohre 11 und 12 jeweils eine Trennwandung 16 und 17 auf. Durch die Trennwandung 16 im Rohr 11 ist ein mit einer Wasserfördereinrichtung 18, hier einer Saugpumpe, verbundenes Rohr 19 geführt, durch das die Pumpe 18 Flüssigkeit aus dem unteren Schachtbereich 15 und dem ihn umgebenden Erdreich 20 Flüssigkeit ansaugt und im oberen Schachtbereich 14 durch zwei seitliche öffnungen 21 und 22 im Rohr 19 und einen flüssigkeitsdurchlässigen Wandungsabschnitt 11.1 des Rohres 11, der als Filterfläche für die Flüssigkeit wirkt, wieder an das Erdreich 20 abgibt. Nicht nur das Brunnenrohr 11 weist in den beiden Schachtbereichen 14 und 15 eine flüssigkeitsdurchlässige Wandung 11.1 auf, sondern auch das Brunnenrohr 12 ist in beiden Schachtbereichen 14, 15 mit einer flüssigkeitsdurchlässigen Wandung 12.1 versehen. Auf diese Weise strömt auch durch das Rohr 12 in den beiden Schachtbereichen 14 und 15 Flüssigkeit - in vorwiegend horizontaler Richtung - hindurch. Das Rohr 12 dient hierbei als reines Filterrohr und nicht zur Erzeugung des durch Pfeile 23 angedeuteten Flüssigkeitskreislaufs. Zur Verbesserung der Filterwirkung ist dazu sein Inneres in beiden Schachtbereichen 14 und 15 mit Filtermaterial 27 angefüllt.
Das Rohr 19 weist einen oberen Fortsatz 19.1 auf, der aus dem Brunnenschacht herausführt und ein Ventil 24 aufweist. Wenn das Ventil 24 geöffnet wird, kann ein Teil der Flüssigkeit über das Rohrstück 19.1 aus dem Brunnen herausgefördert werden. Auch die seitlichen Öffnungen 21 und 22 können durch Ventile 25 und 26, wie in Fig. 4 dargestellt, versehen sein, um den Wirkradius des Flüssigkeitskreislaufs 23 in den beiden Ausströmrichtungen der Öffnungen 21 und 22 individuell einstellen zu können.
Der in Fig. 2 dargestellte Brunnenschacht 30 ist nicht in seiner gesamten Tiefe mit gleich großem Durchmesser durchgebohrt. In einem oberen Bereich 31 mit großem Durchmesser sind zwei Brunnenrohr 32 und 33 eingesetzt. Das längere der beiden Rohre 32 ist bis in einen unteren Schachtbereich 34 mit geringerem Durchmesser geführt. Am unteren Ende des Schachtbereichs 31 ist eine Trennwandung 35 eingesetzt, in der das Ende des Rohres 33 verankert ist. In gleicher Höhe wie die Trennwandung 35 weist auch das Brunnenrohr 32 eine Trennwandung 36 auf. Im oberen Schachtbereich 31 sind beide Brunnenrohre 32 und 33 jeweils mit einer flüssigkeitsdurchlässigen Wandung 32.1 und 33.1 versehen. Das Brunnenrohr 32 weist außerdem im unteren Schachtbereich 34 eine flüssigkeitsdurchlässige Wandung 32.1 auf, durch die Flüssigkeit aus dem umgebenden Erdreich 37 mittels einer ebenfalls im Brunnenrohr 32 angeordneten Pumpe 38 und eines durch die Trennwandung 36 geführten Saugrohres 39 angesaugt wird. Die Flüssigkeit gelangt anschließend in eine topfartige Erweiterung 40 des Rohres 39, in dem ein Düsenkörper 41 sowie eine weitere Pumpe 42 angeordnet sind. Durch einen außerhalb des Brunnenschachtes 30 erzeugten Unterdruck wird Luft über ein Rohr 43 unter die Oberfläche des Düsenkörpers 41 gesaugt und in feinen Bläschen durch die über dem Düsenkörper 41 befindliche Flüssigkeit gezogen. Dabei werden an den Luftbläschen Verunreinigungen gebunden und anschließend über ein Absaugrohr 44 aus dem Schacht gesaugt. Ein Teil der Flüssigkeit gelangt anschließend aus der topfartigen Erweiterung 40 wieder in den Schacht 30 zurück und strömt dort im oberen Schachtbereich 31 sowohl über das Brunnenrohr 32 als auch über das Brunnenrohr 33 wieder dem umgebenden Erdreich 37 zu, von wo das Wasser wieder zum unteren Schachtbereich 34 gelangt und dort erneut angesaugt wird, so daß insgesamt ein durch Pfeile 45 angedeuteter Flüssigkeitskreislauf im Erdreich 37 entsteht. Im in Fig. 2 dargestellten Beispiel dient das Brunnenrohr 33 ebenfalls der Bereitstellung von zusätzlicher Filterfläche für die Flüssigkeit durch seine flüssigkeitsdurchlässige Wandung 33.1.
Der in Fig. 3 dargestellte Brunnenschacht 50 ist von seinem Aufbau her ganz ähnlich wie der in Fig. 2 beschriebene. Ein erster Unterschied besteht darin, daß das längere der Brunnenrohre 51 nur in einem unteren Schachtbereich 52 eine wasserdurchlässige Wandung 51.1 aufweist. In einem durch eine Trennwandung 61 abgeteilten oberen Schachtbereich 53 ist hingegen eine Pumpe 54 im Brunnenrohr 51 angeordnet, wobei die Pumpe 54 über ein Rohr 55, das durch eine Trennwandung 56 im Rohr 51 in Höhe der Trennwandung 61 zwischen den beiden Schachtbereichen 52 und 53 geführt ist, mit dem unteren Schachtbereich 52 verbunden ist und dort Flüssigkeit aus dem umgebenden Erdreich 57 ansaugt und mittels des Rohres 55 zu einer nicht näher dargestellten Behandlungseinrichtung außerhalb des Brunnenschachtes 50 fördert. Die gereinigte Flüssigkeit gelangt anschließend mittels einer zweiten Pumpe 58 über ein Zuflußrohr 59 in ein zweites, in den Schacht 50 eingesetztes Brunnenrohr 60, das nur bis zur Trennwandung 61 im Schacht 50 geführt ist. Das Rohr 60 weist eine flüssigkeitsdurchlässige Wandung 60.1 auf, durch die die Flüssigkeit wieder in das umgebende Erdreich 57 und anschließend wieder dem unteren Schachtbereich 52 zuströmen kann und dadurch einen durch Pfeile 62 angedeuteten Flüssigkeitskreislauf bildet. Das Brunnenrohr 60 ist hier also an der Erzeugung des Flüssigkeitskreislaufs 62 beteiligt und stellt nicht lediglich eine Filterfläche dar. Der Zwischenraum zwischen den Brunnenrohren 51 und 60 ist jeweils mit Filterkies 63 ausgefüllt. Sollen ölhaltige Stoffe aus dem Erdreich 57 mittels des Brunnenschachtes 50 entfernt werden, so können statt des Filterkieses 63 auch Teflonkugeln eingesetzt werden.
Die in den Figuren 5 und 6 dargestellte Vorrichtung erlaubt die Ausbildung dreier Flüssigkeitskreisläufe 70, 71 und 72 in unterschiedlicher Tiefe im Erdreich 73. Hierzu ist ein Schacht 74 ins Erdreich 73 eingebracht und mit drei Brunnenrohren 75, 76, 77 ausgefüllt. Der Brunnenschacht 74 ist durch Trennwandungen 78 in sechs Schachtbereiche 74.1 bis 74.6 aufgeteilt. Alle drei Brunnenrohre 75 bis 77 sind bis zum untersten Schachtbereich 74.6 geführt und weisen in Höhe der Trennwandungen 78 des Schachtes ebenfalls Trennwandungen 79 auf, während sie in den einzelnen Schachtbereichen 74.1 bis 74.6 jeweils flüssigkeitsdurchlässige Wandungen aufweisen. Jedes der Brunnenrohre 75 bis 77 weist außerdem eine in ihrer Leistung einstellbare Pumpe 80 bis 82 auf, wobei die Pumpe 80 im Rohr 75 in der Trennwandung 79 zwischen dem Schachtbereich 74.1 und 74.2, die Pumpe 81 im Brunnenrohr 76 in der Trennwandung 79 zwischen den Schachtbereichen 74.3 und 74.4 und die Pumpe 82 im Rohr 77 in der Trennwandung 79 zwischen den Schachtbereichen 74.5 und 74.6 angeordnet ist. Jede der Pumpen 80 bis 82 ist mit einem Rohr 83 bis 85 verbunden, die jeweils die Schachtbereiche 74.2, 74.4 und 74.6 unterhalb der Pumpen 80 bis 82 mit dem Äußeren des Schachtes 74 verbinden. Jedes der Rohre 83 bis 85 weist außerdem einen seitlichen Auslaß 83.1 bis 85.1 in den Schachtbereichen 74.1, 74.3 und 74.5 jeweils oberhalb der Pumpen 80 bis 82 auf. Zur Erzeugung des Kreislaufes 70 saugt die Pumpe 80 im Schachtbereich 74.2 Flüssigkeit aus dem umgebenden Erdreich 73 an und leitet einen Teil dieser Flüssigkeit über das Rohr 83 nach außen, während ein anderer Teil der Flüssigkeit über den seitlichen Auslaß 83.1 des Rohres 83 im Schachtbereich 74.1 wieder ausströmt und dabei auch durch die flüssigkeitsdurchlässigen Wandungen der anderen beiden Brunnenrohre 76 und 77 fließt und von diesen Wandungen gefiltert wird, bevor sie wieder in das umgebende Erdreich 73 abgegeben wird und erneut dem Schachtbereich 74.2 zufließt. Analoges gilt für die Erzeugung der Flüssigkeitskreisläufe 71 und 72. Das Brunnenrohr 75 dient also lediglich in den Schachtbereichen 74.1 und 74.2 der Erzeugung eines Flüssigkeitskreislaufs während es in den Bereichen 74.3 bis 74.6 lediglich als Filterfläche für die in den Kreisläufen 71 und 72 umgewälzte Flüssigkeit dient. Umgekehrt erzeugen das Brunnenrohr 76 nur in den Schachtbereichen 74.3 und 74.4 und das Brunnenrohr 77 nur in den Schachtbereichen 74.5 und 74.6 Flüssigkeitskreisläufe, während sie in den übrigen Schachtbereichen eine reine Filterfunktion haben und dort annähernd horizontal von Flüssigkeit durchströmt werden. Die Trennwandungen 78 zwischen den einzelnen Schachtbereichen 74.1 bis 74.6 dienen gleichzeitig als radiale Abstandshalter zwischen den Rohren 75 bis 77. Die Zwischenräume zwischen den Rohren 75 bis 77 sind mit Filterkies 86 ausgefüllt. Die Doppelpfeile beim Flüssigkeitskreislauf 72 deuten die Umkehrbarkeit der Flüssigkeitskreislaufrichtungen durch Umschalten der Richtung der Pumpen 80 bis 82 an. Durch Leistungsregulierung der Pumpen 80 bis 82 können die Wirkradien der Flüssigkeitskreisläufe beeinflußt werden.

Claims

Vorrichtung zur Beeinflussung von im Erdreich befindlicher Flüssigkeit mittels eines in das Erdreich eingebrachten Brunnenschachts, der durch mindestens eine Trennwandung in mehrere Schachtbereiche aufgeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schacht mehrere, mit einer teilweise flüssigkeitsdurchlässigen Wandung (11.1, 12.1; 32.1, 33.1; 51.1, 60.1) und mindestens teilweise zur Erzeugung mindestens eines Flüssigkeitskreislaufs (23; 38; 62; 70 bis 72) im den Brunnenschacht umgebenden Erdreich (20, 37, 57, 73) mit einer Flüssigkeitsfördereinrichtung (18, 38, 42, 54, 58, 80 bis 82) versehene oder verbundene Brunnenrohre (11, 12; 32, 33; 51, 60; 75 bis 77) eingeführt sind, die, sofern sie durch mehrere Schachtbereiche (14, 15, 31, 34, 51, 60, 74.1 bis 74.6) geführt sind, in Höhe der Schachttrennwandungen (13, 35, 61, 78) ebenfalls eine Trennwandung (16, 36, 56, 79) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Brunnenrohre (11, 12; 75 bis 77) bis zum untersten Schachtbereich (15, 74.6) geführt sind und in Höhe der einzelnen Schachtbereiche (14, 15; 74.1 bis 74.6) eine flüssigkeitsdurchlässige Wandung (11.1, 12.1) aufweisen, die eine Filterfläche für die Flüssigkeit bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brunnenrohre (12) in denjenigen Schachtbereichen (14, 15), in denen sie nicht der Erzeugung eines Flüssigkeitskreislaufs (23) dienen, sondern lediglich eine Filterfläche für die Flüssigkeit bilden, mit Filtermaterial (27) angefüllt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß radiale Abstandshalter (78) zwischen den einzelnen Brunnenrohren (75 bis 77) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen den einzelnen Brunnenrohren (51, 60; 75 bis 77) mit auf die Eigenschaften der Flüssigkeit angepaßtem Filtermaterial (63, 86) ausgefüllt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Flüssigkeitsfördereinrichtung (18, 38, 42, 54, 58, 80 bis 82) zur Erzeugung des mindestens einen Flüssigkeitskreislaufs (23, 38, 62, 70 bis 72) in ihrer Leistung einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung des mindestens einen Flüssigkeitskreislaufs (72) umkehrbar ist.