FI78667B - Foerfarande foer saenkande av nitrathalten i vatten. - Google Patents

Description

1 78667

Menetelmä veden nitraattipitoisuuden pienentämiseksi Tämä keksintö koskee menetelmää nitraattipitoisuuden pienentämiseksi pohjavedessä, keinotekoisessa pohjavedessä, ts. suotau-tuneessa pintavedessä tai pintavedessä.

Tietyillä alueilla, erityisesti voimakkaasti viljellyillä alueilla pohjavesi ja pintavesi voivat sisältää niin suuria nitraatti-pitoisuuksia, että on välttämätöntä alentaa ko. pitoisuuksia tasoille, jotka ovat juomaveden olemassa olevan nitraatin raja-arvon alapuolella.

Hakemusjulkaisussa DE-2607114 kuvataan menetelmää haitallisten typpiyhdisteiden, esim. nitraattien poistamiseksi vedestä, erityisesti pohjavedestä. Sanotussa menetelmässä vettä, joka sisältää nitraatteja poistavia mikro-organismeja, syötetään jatkuvasti tai jaksottaisesti vesipitoiseen kerrokseen oohjavesikaivon ympärille. Tämä keksintö on sanotun tunnetun menetelmän parannus, jossa muodostetaan selvästi rajattu nitraatinpoistovyöhvke . . halutulle etäisyydelle vedenottokaivosta, mikä tekee mahdolliseksi ; optimaalisen nitraatin vähennyksen puhdistettavassa vedessä.

Näin ollen tämä keksintö koskee menetelmää nitraattipitoisuuden pienentämiseksi pohjavedessä, keinotekoisessa pohjavedessä, ts. suotautunesssa pintavedessä tai pintavedessä, joka virtaa V vesipitoisen kerroksen läpi tai altaan tai suodattimen läpi, joka sisältää luonnossa esiintyvää suodatinmateriaalia, jossa menetelmässä vettä, joka sisältää nitraatteja poistavia organismeja ja/tai niille tarkoitettua kasvualustaa, syötetään jaksottaisesti useiden ruiskutuskaivojen tai ruiskutusputkien kautta, jotka on sijoitettu yhden tai useamman puhtaalle vedelle tarkoitetun vedenottokaivon tai vedenottoputken ympärille. Tälle menetelmälle on tunnusomaista, että jokaisen nitraatteja poistavia organismeja ja/tai niille tarkoitettua kasvualustaa sisältävän veden syötön aikana sanottua vettä syötetään vain joihinkin ruiskutuskaivoista tai ruiskutusputkista ja että 2 78667 samanaikaisesti vettä imetään lähellä, vieressä tai välissä olevista ruiskutuskaivoista tai ruiskutusputkista tarkoituksena luoda nitraatinpoistovyöhyke. riittävän suurelle etäisyydelle vedenottokaivosta tai vedenottoputkesta.

Joihinkin ruiskutuskaivoihin syötetty vesi voi koostua osasta sitä vettä, joka imetään vedenottokaivosta ja/tai vettä, joka imetään toisista lähellä olevista ruiskutuskaivoista.

Jos vettä, joka sisältää nitraatteja poistavia organismeja ja/tai niille tarkoitettua kasvualustaa, syötetään ruiskutuskaivoihin ja samanaikaisesti vettä pumpataan vedenottokaivosta, mutta mitään vettä ei pumpata yhdestä tai useammasta ruiskutuskai-vosta, lisätty vesi virtaa kapeissa vyöhykkeissä vastaavista ruiskutuskaivoista suoraan kohti vedenottokaivoa. Tämä merkitsee, että ruiskutusvesi ei kata koko aluetta ruiskutuskaivojen välissä ja epäpuhdasta vettä virtaa sanottujen kapeiden vyöhykkeiden välistä suoraan kohti vedenottokaivoa. Tällaisessa tapauksessa puhdistusprosessi ei toimi tyydyttävästi johtaen huonontuneeseen veden laatuun.

Toisaalta jos tämän keksinnön mukaisesti vettä syötetään joihinkin ruiskutuskaivoihin ja samanaikaisesti vettä imetään viereisistä tai väliin jäävistä ruiskutuskaivoista, näin syötetty vesi virtaa vesipitoisessa kerroksessa sillä tavoin, että ruiskutus-kaivojen väliset alueet katetaan täydellisesti, jolloin samanaikaisesti muodostuu selvästi rajattu nitraatinpoistovyöhyke riittävän suurelle etäisyydelle vedenottokaivosta. Kaikki vedenottokaivosta imetty vesi kulkee näin ollen sanotun vyöhykkeen läpi, jolloin saavutetaan paras mahdollinen nitraatin vähennys.

Tämän keksinnön edullista toteutusmuotoa, nimittäin nitraatti-pitoisuuden alentamista paikan päällä vesipitoisessa kerroksessa kuvataan yksityiskohtaisesti alla.

Nitraatti-ionit voidaan poistaa pohjavedestä aktivoimalla vesipitoisessa kerroksessa normaalisti esiintyviä nitraatteja poistavia 3 78667 organismeja. Tarvittaessa nitraatteja poistavia organismeja on lisättävä aikaisessa vaiheessa. Käytetyt mikro-organismit vaativat orgaanisen hiilen syöttöä aikaansaadakseen nitraattien poiston. Esimerkkejä hyödyllisistä alustoista ovat sakkaroosi, metanoli, etanoli, asetaatti tai melassit. Alusta liuotetaan tai sekoitetaan veteen, joka syötetään ruiskutuskaivojen kautta.

Jos käytettävissä on riittävän suuri nitraatteja poistavien organismien laji, kaikki ruiskutettu orgaaninen hiili tulee käytetyksi nitraattien poistoon. Tietty määrä kasvualustaa johtaa tällöin annetun nitraattimäärän pelkistymiseen typpikaasuksi .

Kenttäkokeet ovat osoittaneet, että on mahdollista aktivoida mikrobiprosesseja maaperässä kasvualustan ruiskutuksilla. Tämä johtaa nitraattipitoisuuden alenemiseen nitraattien poiston kautta. Niinpä pohjaveden nitraattipitoisuutta on laskettu n. 50 mg/l:sta alle 10 mg/l:n arvojen.

Pelkistävien olosuhteiden luominen johtaa myös muihin vaikutuksiin, nimittäin että veteen liuenneen mangaanin pitoisuus kasvaa ja että jäännösnitriittiä voi olla läsnä. Sanotut muutokset eivät ole toivottavia vesihygieeniseltä kannalta katsoen, mutta ne ovat täysin palautuvia, jos vedestä poistetaan kaasut ja se hapetetaan. Tästä johtuen biologiselta kannalta katsoen on aivan selvää, että pelkistys ja sitä seuraava hapetus voivat aikaansaada käytännöllisesti katsoen täydellisen nitraatin poiston muuttamatta veden laatua muissa suhteissa.

Kaksi olennaisesti erilaista teknillistä ratkaisua on kuviteltavissa ko. menetelmän soveltamiseen käytäntöön.

(1) Kaksi vyöhykettä, toinen pelkistetty ja toinen hapetettu luodaan yhden ja saman kaivon ympärille. Imettäessä vettä kaivosta vesi suodattuu sanottujen vyöhykkeiden läpi ja puhdistuu täten.

4 78667 (2) Sekä pelkistävät että hapettavat ympäristöt luodaan eri kaivojen ympärille.

Sanotut kaksi ratkaisua on kuvattu piirroksen kuvissa 1 ja 2.

(1) Kaksi vyöhykettä yhden kaivon ympärillä

Kuva 1 esittää neljää kaivoa mikrobiologiseen nitraatin pelkistykseen tarkoitetussa systeemissä. Kaikkien kaivojen ympärillä on ruiskutuskaivojen sarja järjestettynä kahdeksi ympyräksi eri etäisyyksille keskellä olevasta vedenottokaivosta. Ulommassa ruiskutuskaivojen ympyrässä vettä kierrätetään pumppaamalla ja samanaikaisesti lisätään kasvualustaa (kaivo 2). Tällä tavoin muodostuu enemmän tai vähemmän rengasmainen vyöhyke, johon orgaaninen kasvualusta on rikastunut. Alustaa käyttävät hyväkseen nitraatinpoisto-organismit, jotka pelkistävät nitraatin typeksi. Pelkistävän ympäristön sekundäärinen vaikutus vesipitoisessa kerroksessa on, että nitriittipitoisuus saattaa hieman kasvaa ja että mangaania saattaa liueta ensimmäisessä vaiheessa. Hapetettu vyöhyke on tämän vuoksi muodostettu aikaisemmin lähemmäs vedenottokaivoa nitraattivapaan veden avulla, joka on hapetettu hapetuslaitteessa (kaivo 1). Tietyn kosketusajan kuluttua voidaan syöttää määrätty määrä puhdistettua vettä, joka vastaa suo-: ritettua käsittelyä (kaivo 3). Tämän vesimäärän ylösoton ai- : kana nitraattivapaata, mutta hapettamatonta vettä on virrannut vedenottokaivon (kaivo 4) viereiseen vyöhykkeeseen ja tämä vesi voidaan hapetuslaitteen kautta pumpata inaktiiviseen kaivoon 1. Kaikkia kaivoja käytetään peräkkäin tällä tavoin, toisinaan syöttökaivona ja toisinaan muihin tehtäviin.

(2) Erillisten kaivojen ympärille luodut vyöhykkeet Raakavesikaivosta pumpattu vesi (kts. kuva 2) käsitellään kasvualustalla ja suotautetaan sitten ruiskutuskaivoihin erikois-käsittelykaivojen ympärille. Suotautus suoritetaan tämän keksinnön mukaisesti. Pelkistysvyöhykkeet muodostetaan täten vesipitoiseen kerrokseen sanottujen kaivojen ympärille ja sanotuissa vyöhykkeissä nitraatti pelkistetään mikrobiologisesti typeksi. Tietyn kosketusajan jälkeen vesi, joka on nyt vapaa nitraatista, 5 78667 mutta voi sisältää jäännösnitriittiä, pumpataan toiseen kaivo-systeemiin. Vedestä poistetaan kaasu ja se hapetetaan hapetus-asemalla ennen suotautusta sanottuun toiseen kaivosysteemiin. Hapettavassa vesipitoisessa kerroksessa mahdollinen jäännösnit-riitti hapetetaan takaisin nitraatiksi. Pelkistyskaivosta imetty vesi sisältää tietyn määrän mangaania. Veden hapetuksen jälkeen tämä mangaani on erotettava esim. pikasuodattimessa niin, että mitään tukkeutumista ei tapahdu syötettäessä vesi ruiskutuskai-voihin hapetuskaivon ympärille.

Tämän keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttää myös pohjaveden tai pintaveden puhdistukseen esim. altaassa tai suodatti-messa, joka sisältää luonnossa esiintyvää suodatinmateriaalia. Voidaan esimerkiksi kaivaa maata onkalon muodostamiseksi ja savea, betonia, muovipeitettä tms. oleva sulkukerros voidaan levittää vaippapinnalle. Raakaveden suotautusputkia tai sala-ojaputkia levitetään näin valmistetun altaan vaipan sisäpuolelle, minkä jälkeen allas täytetään suodatinmateriaalilla, esim. hiekalla. Puhdistettua vettä imetään keskellä olevasta vedenotto-putkesta tai vedenottokaivosta ja ruiskutusputket sijoitetaan vaipan ja keskustan välille. Terästä tai muovia tai muuta materiaalia olevaa suodatinsäiliötä voidaan käyttää tällaisen altaan asemasta. Raakavettä syötetään tällaisen suodatinsäiliön vaipan sisäpuolelle ja puhdistettua vettä imetään keskellä olevasta vedenottoputkesta. Yllä kuvatuissa laitteissa tapahtuu raakaveden säteittäinen virtaus ulkokehältä kohti altaan tai suodatin-.· säiliön keskustaa, mutta on myös mahdollista järjestää virtaus-reitit päinvastaiseen suuntaan, ts. keskeltä vaipalle. Vaihtoehtoisesti raakaveden virtaus voi olla akselin suuntainen. Niinpä raakavesi voidaan syöttää suodatinsäiliön toiseen päähän ja puhdistettua vettä poistaa toisesta päästä. Tässä tapauksessa ruis-.· kutusputket on sijoitettu sopiviin asemiin tulopään ja poisto- pään välille.

Claims (2)

78667 6

1. Menetelmä nitraattipitoisuuden pienentämiseksi pohjavedessä, keinotekoisessa pohjavedessä, ts. suotautuneessa pintavedessä tai pintavedessä, joka virtaa vesipitoisen kerroksen läpi tai altaan tai suodattimen läpi, joka sisältää luonnossa esiintyvää suodatinmateriaalia, jossa menetelmässä vettä, joka sisältää nitraattia poistavia organismeja ja/tai niille tarkoitettua kasvualustaa, syötetään jaksottaisesti lukuisten ruiskutuskai-vojen tai ruiskutusputkien kautta, jotka on sijoitettu puhtaalle vedelle tarkoitetun yhden tai useamman vedenottokaivon tai veden-ottoputken ympärille, tunnettu siitä, että jokaisen nitraattia poistavia organismeja ja/tai niille tarkoitettua kasvualustaa sisältävän veden syötön aikana sanottua vettä syötetään vain joihinkin ruiskutuskaivoihin tai ruiskutusputkiin ja että samanaikaisesti vettä imetään läheisistä, viereisistä tai väliin jäävistä ruiskutuskaivoista tai ruiskutusputkista tarkoituksena luoda nitraatinpoistovyöhyke riittävän suurelle etäisyydelle vedenottokaivosta tai vedenottoputkesta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vedessä mahdollisesti olevan mangaanin ja jäännös-nitriitin hapettamiseksi luodaan hapetusvyöhyke nitraatinpoisto-vyöhykkeen ja vedennostokaivon tai vedennostoputken välille syöttämällä jaksottain vettä, joka sisältää happea tai happea vapauttavia aineita.