FI78666B

FI78666B - FOERFARANDE FOER MINSKNING AV JAERN- OCH MANGANHALTEN I GRUNDVATTEN.

Info

Publication number: FI78666B
Application number: FI854901A
Authority: FI
Inventors: Rudolf Haokan Martinell; Rolf Oskar Hallberg
Original assignee: Vyrmetoder Ab
Priority date: 1984-05-04
Filing date: 1985-12-11
Publication date: 1989-05-31
Also published as: FI854901A; FI854901A0; HU191707B; FI78666C; HUT38285A

Description

7866678666

Menetelmä raudan ja mangaanin pitoisuuden alentamiseksi pohjavedessä Tämä keksintö koskee menetelmää raudan ja mangaanin poistamiseksi pohjavedestä, tekopohjavedestä, toisin sanoen suodatetusta pintavedestä tai pintavedestä.The present invention relates to a method for removing iron and manganese from groundwater, artificial groundwater, i.e. filtered surface water or surface water.

Mikäli tällainen vesi on puhdistettava ennen käyttöä rauta-ja mangaani-ionien poistamiseksi, niin tällainen puhdistaminen on toteutettava vedenkäsittelylaitokseesa lisäämällä veteen happea. Mainittu happi voidaan lisätä veteen puhtaana happens tai ilmastoituna vetenä, jolloin vesi jälkimmäisessä tapauksessa suodatetaan ilmastuskaskadin lävitse. Ionien saostukseen tarvittava happimäärä on suhteellisen pieni. Raudan ja mangaanin tultua saostetuiksi, vesi suodatetaan, esimerkiksi suodattamalla se yhden tai useamman hiekkakerroksen läpi. Tällaisen puhdistamon aiheuttamat pääoman sijoituskus-tannukset ovat korkeat. Lisäksi käyttökustannukset ovat erittäin huomattavat, koska hiekkakerrokset on ajoittain uusittava saostuneen raudan ja mangaanisekoitusten poistamiseksi.If such water must be purified before use to remove iron and manganese ions, such purification must be carried out in a water treatment plant by adding oxygen to the water. Said oxygen can be added to the water as pure happens or as aerated water, in which case the water is filtered through an aeration cascade. The amount of oxygen required to precipitate ions is relatively small. Once the iron and manganese have precipitated, the water is filtered, for example by filtering it through one or more layers of sand. The capital investment costs of such a treatment plant are high. In addition, the operating costs are very considerable, as the sand layers have to be renewed from time to time to remove precipitated iron and manganese mixtures.

Aiempaa menetelmää pohjaveden puhdistamiseksi selitetään SE-kuulutusjulkaisussa 354 264, jossa pohjavedet puhdistetaan paikan päällä. Happea tai happea luovuttavia aineita johdetaan jaksottain vesipitoiseen kerrokseen useista ruiskukai-voista tai suihkuputkista, jotka on sijoitettu ottokaivon ympärille, jonkin matkan päähän siitä. Happea sisältävä vesi luo sopivan ympäristön tietyille bakteereille niin, että nämä yhdessä puhtaasti kemiallisten prosessien kanssa aikaansaavat raudan ja mangaanin saostumisen olemassaoleviin pohjakerroksiin, jotka täten toimivat suodattimen tavoin. Happea sisältävää vettä lisätään jaksottain ja tavallisesti 24 tuntia käsittävänä jaksona. Happea sisältävän veden lisäämisen aikana ottokaivoa ei voida käyttää veden toi 78666 2 mittamiseen kuluttajille, koeka tämä johtaisi epäonnistumisiin tai häiriöihin käyttösysteemissä ja puhdistetun veden huonontuneeseen laatuun, kuten myöhemmin selitetään. Siten tarvitaan kaksi tai useampia ottokaivoja jatkuvan veden jakelun sallimiseksi.The previous method for treating groundwater is described in SE Publication No. 354,264, in which groundwater is treated on site. Oxygen or oxygen donors are periodically introduced into the aqueous layer from a plurality of syringe wells or nozzles positioned around the intake well some distance therefrom. Oxygen-containing water creates a suitable environment for certain bacteria so that these, together with purely chemical processes, cause the deposition of iron and manganese in the existing base layers, thus acting like a filter. Oxygen-containing water is added periodically and usually over a period of 24 hours. During the addition of oxygen-containing water, the intake well cannot be used to measure water supply to consumers, experimentally this would lead to failures or disturbances in the operating system and deteriorated quality of the treated water, as will be explained later. Thus, two or more intake wells are required to allow continuous water distribution.

Tämän keksinnön kohteena on mainitun epäkohdan poistaminen ja veden pumppuamisen salliminen jatkuvasti ottokaivosta. Keksinnön mukainen menetelmä sallii myös pohjaveden tai pintaveden puhdistamisen edistyvän jatkuvasti altaaseen tai luonnossa esiintyvää suodatinainetta sisältävään suodattimeen.The object of the present invention is to eliminate said drawback and to allow water to be pumped continuously from the intake well. The method according to the invention also allows the purification of groundwater or surface water to proceed continuously to the basin or to a filter containing a naturally occurring filter medium.

Tämä keksintö tarkoittaa siis menetelmää rauta- ja mangaani-sisällön vähentämiseksi pohjavedessä, tekopohjavedessä, toisin sanoen suodatetussa pintavedessä tai vesipitoisen kerroksen tai altaan tai luonnossa esiintyvää suodatinainetta sisältävän suodattimen läpi virtaavaa pintavettä, jossa prosessissa happea tai happea luovuttavia aineita sisältävää vettä johdetaan jaksottain useiden ruiskukaivojen tai suihkuputkien läpi, jotka on sijoitettu yhden tai useamman ottokaivon tai ottoputken ympärille puhdistettua vettä varten. Tämä menetelmä on tunnettu siitä, että joka kerran happea tai happea luovuttavia aineita sisältävää vettä johdettaessa mainittu vesi syötetään vain muutamiin ruiskukaivoihin tai suihkuputkiin ja että vettä samanaikaisesti juoksutetaan lähistöltä, vieressä tai välissä olevista ruiskukaivoista tai suihkuputkista vyöhykkeen luomiseksi raudan ja mangaanin hapettamiseksi ja saos-tuttamiseksi ruiskukaivosta tai euihkuputkesta tarpeeksi kaukana olevalle etäisyydelle.Thus, the present invention relates to a method for reducing iron and manganese content in groundwater, artificial groundwater, i.e. filtered surface water or surface water flowing through an aqueous bed or a filter containing a naturally occurring filter medium, in which water or oxygen-donating water is intermittently sprayed several times. placed around one or more intake wells or intake pipes for purified water. This method is characterized in that each time water containing oxygen or oxygen donors is introduced, said water is fed to only a few spray wells or jets and water is simultaneously flown from nearby, adjacent or adjacent spray wells or jets to create a zone for oxidizing and precipitating iron and manganese. or at a distance far enough from the ejector tube.

Joihinkin ruiskukaivoihin syötetty vesi saattaa käsittää osan ottokaivosta nostettua vettä ja/tai vettä muista lähellä olevista ruiskukaivoista.The water supplied to some spray wells may comprise part of the water raised from the intake well and / or water from other nearby spray wells.

3 786663 78666

Keksinnön erästä sovellutusmuotoa, nimittäin pohjaveden puhdistamista vesipitoisessa kerroksessa selitetään seuraavassa yksityiskohtaisemmin oheistettuun piirustukseen viitaten, jossa kuvio 1 esittää kaaviomaisesti laitosta veden puhdistamiseksi vesipitoisessa kerroksessa, kuvio 2 valaisee lisätyn happea sisältävän veden juoksuratoja, mikäli mainittu vesi on syötetty kaikkiin ruiskukaivoihin ja vettä samanaikaisesti juoksutetaan ottokaivosta; ja kuvio 3 valaisee happea sisältävän veden juoksuratoja, kun se on lisätty työskenneltäessä tämän keksinnön mukaisesti.An embodiment of the invention, namely the treatment of groundwater in an aqueous layer, will now be described in more detail with reference to the accompanying drawing, in which Figure 1 schematically shows a plant for purifying water in an aqueous layer, Figure 2 illustrates runways of added oxygen-containing water if said water is fed into all wells and Figure 3 illustrates oxygen-containing water runways when added in the course of working in accordance with the present invention.

Kuvion 1 numerot 1-9 merkitsevät ruiskukaivoja, numero 10 merkitsee ottokaivoa, numero 11 merkitsee happiasemaa ja numero 12 merkitsee jakeluasemaa.Numbers 1-9 in Figure 1 denote syringe wells, number 10 denotes an intake well, numeral 11 denotes an oxygen station, and numeral 12 denotes a distribution station.

Aiemmin tunnetun menetelmän mukaisesti vettä on jaettu otto-kaivosta esimerkiksi yhdeksän päivän ajan ja sitten ottokaivo on ollut ilman toimintaa esimerkiksi yhden päivän. Tuona kymmenentenä päivänä happea sisältävää vettä on johdettu kaikkiin ruiskukaivoihin.According to a previously known method, water has been distributed from the intake well for, for example, nine days and then the intake well has been inoperative for, for example, one day. On that tenth day, oxygen-containing water has been introduced into all the wells.

Tätä vastoin keksinnön mukaisesti happea tai happea luovuttavia aineita sisältävää vettä syötetään esimerkiksi yhden päivän jakson aikana vain muutamiin ruiskukaivoihin, esimerkiksi kaivoihin 1, 4 ja 7. (Tässä tapauksessa lisätyn veden määrä vastaa vähintään 1/3 siitä kokonaismäärästä, joka lisättäisiin mikäli veden lisäys tapahtuisi kaikkiin yhdeksään ruiskukaivoon.) Samanaikaisesti vettä juoksutetaan yhdestä tai useammasta muusta ruiskukaivosta, Seuraavan päivän aikana happea sisältävää vettä syötetään esimerkiksi kaivoihin 2, 5 ja Θ ja sitä seuraavana päivänä seilatta vettä syötetään kaivoihin 3, 6 ja 9. Koko tämän ajan vettä pumputaan jatkuvasti ottokaivosta ja osa tästä vedestä voidaan hapettaa tavanomaisella tavalla ja käyttää sitä eyöttövetenä ruiskukaivoi- 4 78666 hin. Useana peräkkäisenä päivänä, esimerkiksi seitsemänä päivänä, ei ruiskukaivoihin syötetä ollenkaan vettä ja sitten kierto aloitetaan jälleen (tässä esimerkissä yhdentenätoista päivänä). Siten vettä voidaan jatkuvasti juoksuttaa ottokai-vosta ja tarvitaan vain yksi kaivo jatkuvan halutunlaatuisen vesivaraston hankkimiseksi.In contrast, according to the invention, water containing oxygen or oxygen-donating substances is fed, for example, to a few spray wells, for example wells 1, 4 and 7, over a period of one day (in this case the amount of water added is at least 1/3 of At the same time, water is supplied from one or more other spray wells. During the next day, oxygen-containing water is fed to wells 2, 5 and Θ, for example, and the following day unilaterally water is fed to wells 3, 6 and 9. this water can be oxidized in a conventional manner and used as feed water for spray wells. For several consecutive days, for example seven days, no water is fed to the spray wells and then the cycle is started again (in this example on the eleventh day). Thus, water can be continuously drained from the intake well and only one well is needed to obtain a continuous water supply of the desired quality.

Edellä olevat tiedot esitetään vain esimerkkinä; muut ruisku-kaivojen vesimäärien ja aikajaksojen yhdistelmät ovat yhtä mahdollisia. Lisäksi ei ole välttämätöntä sijoittaa ruiskukai-voja symmetrisesti ottokaivon ympärille. Erilaiset järjestelyt ovat ajateltavissa ja ne määräytyvät paikallisten geohyd-rologisten olosuhteiden mukaan.The above information is given by way of example only; other combinations of spray well water volumes and time periods are equally possible. In addition, it is not necessary to place the syringe bars symmetrically around the intake well. Various arrangements are conceivable and determined by local geohydrological conditions.

Kuvio 2 esittää mitä tapahtuu, jos happea sisältävää vettä johdetaan ruiskukaivoihin ja vettä pumputaan samanaikaisesti ottokaivosta, mutta yhdestä tai useammasta ruiskukaivosta ei pumpata yhtään vettä. Lisätty happea sisältävä vesi virtaa kapeina vyöhykkeinä vastaavista ruiskuksivoista suoraan kohden ottokaivoa. Tämä merkitsee, että ruiskutettu vesi ei peitä koko ruiskukaivojen välistä aluetta ja epäpuhdasta vettä virtaa mainittujen kapeiden vyöhykkeiden välissä suoraan ottokaivoa kohden. Tuloksena on, että huomattava osa saostumi-sesta tapahtuu hyvin lähellä ottokaivoa. Ottokaivon sihdit tukkeentuvat tällöin ja alentavat samalla mainitun kaivon tehoa. Mahdollisesti ottokaivo tarvitsee kunnostuskäsittelyä ja lopuksi se lopettaa toiminnan kokonaan. Lisäksi puhdistusmenetelmä ei toimi tyydyttävästi, vaan johtaa veden laadun huonontumiseen .Figure 2 shows what happens if oxygen-containing water is led to the wells and water is pumped simultaneously from the intake well, but no water is pumped from one or more of the wells. The added oxygen-containing water flows in narrow zones from the respective injection nozzles directly to the intake well. This means that the sprayed water does not cover the entire area between the spray wells and the impure water flows between said narrow zones directly towards the intake well. As a result, a significant portion of the precipitation occurs very close to the intake well. The strainers of the intake well are then clogged and at the same time reduce the efficiency of said well. The intake well may need to be rehabilitated and eventually shut down completely. In addition, the purification method does not work satisfactorily, but leads to a deterioration in water quality.

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaista menetelmää käyttäen esimerkkinä happea sisältävän veden johtamista ruiskukaivoihin 2 ja 9 sekä veden vetämistä takaisin ruiskukaivosta 1 (yhtä hyvin uuttokaivosta 10). Voidaan nähdä, että täten johdettu happea sisältävä vesi virtaa vesipitoiseen kerrokseen sellaisella tavalla, että ruiskukaivojen väliset alueet peittyvät 5 78666 täydellisesti ja muodostavat yhtenäisen "verhotyyppisen" hapetus- ja saostusvyöhykkeen, ottokaivosta tarpeeksi kaukana olevalle etäisyydelle. Tämä helpottaa puhdistetun veden juoksuttamista jatkuvasti ottokaivosta kuluttajille jakelua varten. Osa tai kaikki jostakin ruiskukaivosta juoksutettu vesi voidaan hapettaa tavanomaisella tavalla ja syöttää sitten niihin ruiskuksivoihin, joiden läpi happea sisältävä vesi on johdettava vesipitoiseen kerrokseen.Figure 3 shows the method according to the invention using, as an example, the introduction of oxygen-containing water into the spray wells 2 and 9 and the withdrawal of water from the spray well 1 (equally well from the extraction well 10). It can be seen that the oxygen-containing water thus derived flows into the aqueous layer in such a way that the areas between the spray wells are completely covered and form a uniform "curtain-type" oxidation and precipitation zone, at a distance sufficiently far from the intake well. This facilitates the continuous flow of purified water from the intake well for distribution to consumers. Some or all of the water flowing from one of the spray wells can be oxidized in a conventional manner and then fed to the spray boilers through which the oxygen-containing water must be led to the aqueous layer.

Mikäli ottokaivo on hyvin syvä, niin ruiskukaivojen kustannukset nousevat hyvin korkeiksi ja tästä syystä normaali menetelmä ruiskukaivoja käyttäen saattaa olla liian kallis. Monessa vesipitoisessa kerroksessa on useita vettä sisältäviä kerroksia, nimittäin läpäisemättömien tai puoliläpäisevien kerrosten erottamia kerroksia. Sellaisissa tapauksissa syvässä ottokaivossa oleva vesi voidaan pumputa ylös alemmista vettä sisältävistä kerroksista ja syöttää se sitten niin syviin suodatuskaivoihin, että vesi virtaa edelleen korkeampaan vettä sisältävään kerrokseen, jossa keksinnön mukainen puhdistusmenetelmä sitten voidaan suorittaa.If the intake well is very deep, then the cost of the spray wells becomes very high and for this reason the normal method using spray wells may be too expensive. Many aqueous layers have several layers containing water, namely layers separated by impermeable or semi-permeable layers. In such cases, the water in the deep intake well can be pumped up from the lower water-containing layers and then fed to filtration wells so deep that the water continues to flow to the higher water-containing layer, where the purification method of the invention can then be performed.

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan myös käyttää pohjaveden tai pintaveden puhdistamiseen esimerkiksi altaassa tai luonnossa esiintyviä suodatusaineita sisältävässä suodattimessa. Voidaan esimerkiksi poistaa maata ontelon muodostamiseksi ja saven, betonin, muovisen suojapeitteen tai senkaltaisen muodostama sulkukerros voidaan asettaa pitkin ulkopintaa. Suodatus- tai kuivatusputket raakavettä varten sijoitetaan näin valmistetun altaan ulkosivun sisäpuolelle, minkä jälkeen allas täytetään suodatusaineella, esimerkiksi hiekalla. Puhdistettu vesi juoksutetaan keskustassa olevasta ottoputkesta tai ottokaivosta ja happea sisältävän veden johtamiseksi sijoitetaan ruiskuputkia ulkosivun ja keskuksen väliin. Tällaisen altaan sijasta voidaan käyttää teräksistä tai muovista tai muuta ainetta olevaa suodatinsäi1iötä. Raakavesi johdetaan tällaisen suodatinsäiliön ulkosivun sisäpuolelle ja puhdis- 6 78666 tettu vesi juoksutetaan keskustassa olevasta ottoputkesta. Ruiskuputket happea sisältävää vettä varten ovat sijoitetut ulkosivun ja keskustan väliin. Edellä selitetyissä laitteissa tulee olemaan säteittäinen raakaveden virtaus kehältä kohden altaan tai suodatinsäiliön keskustaa, mutta on myös mahdollista järjestää virtausratoja vastakkaiseen suuntaan, te. keskustasta ulkosivuun päin. Raakaveden virtaus saattaa vaihtoehtoisesti olla aksiaalinen. Raakavesi voidaan siis syöttää suodatinsäiliön toiseen päähän ja puhdistettu vesi juoksuttaa takaisin toisesta päästä. Tässä tapauksessa happea sisältävää vettä varten olevat ruiskuputket ovat sijoitetut sopiviin asentoihin sisääntulopään ja poistopään välille.The method according to the invention can also be used for the purification of groundwater or surface water, for example in a basin or in a filter containing naturally occurring filter media. For example, soil can be removed to form a cavity, and a barrier layer formed of clay, concrete, plastic cover, or the like can be placed along the outer surface. Filter or drying pipes for raw water are placed inside the outside of the basin thus prepared, after which the basin is filled with a filter medium, for example sand. Purified water is drained from an inlet pipe or intake well in the center, and syringe tubes are placed between the outside and the center to conduct oxygen-containing water. Instead of such a basin, a filter tank made of steel or plastic or other material can be used. The raw water is led to the inside of the outside of such a filter tank and the purified water is drained from a central inlet pipe. Syringe tubes for oxygen-containing water are placed between the outside and the center. The devices described above will have a radial flow of raw water from the perimeter towards the center of the basin or filter tank, but it is also possible to arrange flow paths in the opposite direction, te. from the center to the outside. Alternatively, the raw water flow may be axial. Thus, the raw water can be fed to one end of the filter tank and the purified water flows back from the other end. In this case, the syringe tubes for the oxygen-containing water are placed in suitable positions between the inlet end and the outlet end.

Claims

78666

A method for reducing the iron and manganese content in groundwater, artificial groundwater, i.e. filtered surface water or surface water flowing through an aqueous bed or a pool or a filter containing a naturally occurring filter medium, comprising passing water or oxygen-donating water around one or more inlets or pipes for purified water, characterized in that each time water is passed through oxygen or oxygen-donating from injection wells or injection tubes to create a zone for acidification and precipitation of iron and manganese, at a distance sufficiently distant from the intake well or intake tube.

A method according to claim 1, characterized in that the water fed to some spray wells or spray pipes contains, in whole or in part, water flowing from the intake well or intake pipe.

A method according to claim 1, characterized in that the water fed to some syringe wells or syringe tubes contains completely or partially water flowing from other syringe wells or syringe tubes.