HU197551B - Process for diminishing nitrate content of subterranean andvadose waters - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás víztárolón, medencén, szűrőrétegen, vagy természetben előforduló szűrőrétegen átfolyó talajvíz, mesterséges talajvíz — azaz felszíni víz beszivárgásával képződő talajvíz —, vagy felszíni víz nitráttartalmának csökkentésére, denitrifikáló mikroorganizmusokat és/vagy táptalajt tartalmazó víz (Sz) időszakonkénti beadagolásával a tiszta víz kinyerésére szolgáló egy vagy több kút vagy cső (k) körül elhelyezett egy vagy több beadagoló kút vagy cső (b) alkalmazásával, a tiszta víz kinyerésére használt kúttól vagy csőtől (k) megfelelő denitrifikáló zóna kialakításával.

Bizonyos területeken, elsősorban az intenzív művelés alatt álló területeken, a talajvíz és a felszíni víz nitráttartalma olyan magas lehet, hogy szükség esetén a nitráttartalmat az ivóvízre megadott értékhatár alá kell csökkenteni.

A 7502197—2 számú SE szabadalmi leírásban káros nitrogénvegyületek, például nitrátok, eltávolítását vizekből, elsősorban talajvízből, ismertetik. Az eljárás szerint folyamatosan vagy időszakonként denitrifikáló mikroorganizmusokat juttatnak a víztároló rétegbe a talajvíz kinyerésére mélyített kút környezetében.

A találmányunk szerinti eljárásban egy egyértelműen definiált denitrifikáló zónát hozunk létre a vízkinyerő helytől kívánt távolságban, ezáltal lehetővé tesszük a tisztítandó víz nitráttartalmának optimális csökkentését.

Jelen találmány tárgya eljárás talajvíz, mesterséges talajvíz — ami leszivárgó felszíni vizet jelent — vagy víztároló rétegen, medencén vagy természetes szűrőanyagot tartalmazó szűrőrétegen átfolyó víz nitráttartalmának csökkentésére. Az eljárás szerint denitrifikáló mikroorganizmusokat és/vagy táptalajt tartalmazó vizet, időszakonként néhány kúton vagy csövön keresztül — amely kutakat vagy csöveket egy vagy több tisztított víz kinyerésére alkalmazott kút vagy cső köré telepítünk — adagolunk a tisztítandó vízbe. Az eljárás jellemzője, hogy a denitrifikáló mikroorganizmusokat és/vagy szubsztrátumot (táptalajt) tartalmazó vizet egyszerre a beadagoló kutak vagy csövek egy részébe vezetjük be és egyidejűleg vizet veszünk el a többi közeli, szomszédos vagy közbeeső beadagoló kutaktól vagy csövekből. Ezáltal a vízkinyerő kúttól vagy csőtől megfelelő távolságra denitrifikáló zónát hozunk létre.

A víz, amit csak néhány beadagoló kútba táplálunk be, a vízkinyerő kútból és/vagy egy közeli beadagoló kútból származhat.

Amennyiben a denitrifikáló mikroorganizmusokat és/vagy szubsztrátumot (táptalajt) tartalmazó vizet a beadagoló kutakba bevezetjük és egyidejűleg vizet veszünk ki a vízkinyerő kútból, de nem szivattyúzzuk a vizet egy vagy több beadagoló kútból, a beadagolt víz egy szűk zónában áramlik a megfelelő beadagoló kúttól közvetlenül a vízkinyerő kút felé. Ez azt jelenti, hogy a beadagolt víz nem borít2 ja el a beadagoló kutak közötti teljes területet és a szűk zónákon nem tiszta víz áramlik a vízkinyerő kút felé. Ebben az esetben a tisztítás nem lesz kielégítő és a vízminőség sem megfelelő.

A találmányunk szerinti eljárásban a vizet csak néhány vízbeadagoló kútba vezetjük be. Ezzel egyidejűleg vizet veszünk el a szomszédos vagy közbenső beadagoló kutakból, ezáltal az így bejuttatott víz úgy áramlik a víztároló rétegben, hogy a beadagolási kutak közötti területet tökéletesei lefedi és jól definiált denitrifikáló zónát hoz létre a vízkinyerő kutaktól megfelelő távolságra.

A vízkinyerő kutakból elvett teljes vízmenynyiség áthalad ezen a zónán, ezáltal a lehető legjobb nitráttartalom-csökkenés érhető el.

A találmány előnyös megvalósítási módját — azaz az eljárást a víz nitráttartalmának csökkentésére a tárolórétegben — részletesen a következőkben mutatjuk be.

A nitrátionok a talajvízből normális körülmények között a tárolórétegben mindig jelenlévő denitrifikáló mikroorganizmusok aktiválásával eltávolíthatók. Ha szükséges a kezdeni szakaszban denitrifikáló mikroorganizmusokat kell adagolni.

A használt mikroorganizmusoknak szerves szénre van szükségük ahhoz, hogy denitrifikáló hatásukat kifejthessék. Hasznos táptalaj például a szukróz, metanol, etanol, acetátok vagy a melasz. A táptalajt feloldjuk a vízben vagy összekeverjük a vízzel, amit a beadagoló kúton át vezetünk be a rétegbe.

Ha a denitrifikáló mikroorganizmusok hatékonysága megfelelő, valamennyi beadagolt szerves szén elhasználódik a denitrifikálás során. Adott mennyiségű nitrát nitrogéngázzá redukálásához meghatározott mennyiségű szubsztrátumra van szükség.

Gyakorlati alkalmazásban a vizsgálati eredmények azt mutatják, hogy a táptalaj adagolással a talajban aktiválni lehet a mikrobiológiai folyamatot. Az eredmény a nitráttartalom csökkenése egy denitrifikálási folyamatban. A talajvíz nitráttartalma például 50 mg/1 értékről 10 mg/1 értékre csökken.

A redukáló körülmények létrehozása más hatásokkal is jár. Ilyen az oldott mangán és a maradó nitrítion tartalom megnövekedése a vízben. Ezek a változások vízhigiéniai szempontból nem kívánatosak, noha a folyamat viszszafordítható, ha a vizet gáztalanítjuk és oxigénnel telítjük. Biológiai szempontból egyértelmű, hogy redukálással és azt követő oxidálással elérhető, hogy a víz gyakorlatilag nitrátmentes legyen, anélkül, hogy a víz minősége más tekintetben megváltozna.

Az eljárás gyakorlati alkalmazásakor két, lényegében különböző műszaki megoldás követhető:

(1) Egy és ugyanazon kút körül két zónát, egy redukáló és egy oxidáló zónát hozunk létre. Amikor vizet veszünk, nyerünk ki a kútból a víz az említett két zónán szűrődik át és ezáltal megtisztul.

-2197551 (2) A redukáló és az oxidáló környezetet különböző kutak körül alakítjuk ki.

A két megoldást az ábrákon illusztráljuk, ahol az

1. ábra a 4 kútból álló kútrendszert, a 5

2. ábra a különböző kutak körül kialakított különféle zónákat ábrázolja.

(1) Két zóna egy kút körül

Az 1. ábra egy négy k,, k₂, k₃ és k₄ kútból álló, nitráttartalom-csökkentésre szolgáló mikro- 10 biológiai rendszert mutat be. Valamennyi kút körül b beadagoló kutak vannak két körben, a középponti kúttól különböző távolságra A külső körben lévő beadagoló kutakban szivattyú cirkuláltatja a vizet miközben k₂ kútnál Sz szubsz- 15 trátumot (táptalajt) is beadagolunk. Többé-kevésbé körgyűrű alakú zóna alakul ki, mely szerves anyagokban gazdag. A szubsztrátumot denitrif íká ló mikroorganizmusokkal együtt alkalmazzuk, melyek a nitrátot nitro- 20 génné redukálják. A redukáló környezet másodlagos hatása következtében a víztároló rétegben a nitrition-tartalom kissé megnövekedhet és az első lépésben mangán mehet oldatba. Ezért a vízkinyerő k, kúthoz közelebb elő- 25 zőleg egy oxidáló zónát hozunk létre, nitrátionoktól mentes és OG oxigéngenerátorban oxigénnel telített vízből. Bizonyos érintkezési idő után a kezeléstől függő mennyiségben k₃ kútnál tisztított víz nyerhető. A vízkivétel 30 során nitrátmentes, de nem oxigénkezelt víz folyik a vízkivételi k₄ kút körüli zónába. Ezt a vizet az OG oxigéngenerátoron keresztül a nem működő k, kútba lehet szivattyúzni. Ily módon sorban használjuk valamennyi kutat, 35 egyes esetekben vízkinyerésre alkalmas kútként más esetekben pedig egyéb művelet kivitelezésekor.

(2) Különböző kutak körül kialakított különféle zónák (2. ábra) 40

A tisztítandó vizet adó kútból kiszivattyúzott vizet Sz szubsztrátummal (táptalajjal) kezeljük, majd a különleges kezelésre szolgáló redukáló kútrendszerben lévő k,, k₂ és k₃ kutak körül elhelyezett b beadagoló kutakba jut- ₄θ tatjuk. A kezelt víz beadagolását jelen találmány szerinti eljárással hajtjuk végre. Az említett kutak körül a víztároló rétegben zónákat hozunk létre, ahol a nitrátionok mikrobiológiai folyamatban nitrogénné redukálódnak. 50 Bizonyos idő elteltével a nitrátionoktól mentes vizet, ami még nitritionokat tartalmazhat, egy másik, k₄, k₅ és k₆ kutakból álló oxidáló kútrendszerbe szivattyúzzuk. A vizet mielőtt a k₄, k₅, k₆ kútakból álló kútrendszer- ₅₅ be juttatjuk, gázmentesítjük és OG oxigéngenerátorban oxigénnel telítjük. Az oxidáló környezetben a víztároló rétegben az esetleg a vízben maradt nitritionok visszaoxidálódnak nitrátionokká. A k,, k₂, k₃ kutakból álló θθ redukáló kútredszerből szivattyúzott víz bizonyos mennyiségű mangánt tartalmaz. A víz oxigénes kezelése után ezt a mangánt el kell különíteni, például F gyors szűrőn át, hogy amikor a vizet a k₄, k₅, k₆ kutakból álló oxidáló kútrendszer körül lévő b beadagoló kutakba vezetjük, ne okozzon eltömődést.

A találmány szerinti eljárás alkalmas medencében vagy természetes szürőanyaggal töltött szűrőberendezésben is talajvíz és felszíni vizek tisztítására, fgy például a talajban kialakítható egy üreg, melynek burkoló felületét vízzáró réteg, mint például agyag, beton vagy műanyag, boríthalja. Az így elkészített medencébe a víz bevezetésére és elvezetésére csöveket építünk, majd a medencét feltöltjük szűrőanyaggal, például homokkal. A tisztított vizet kinyerő cső vagy kút adja, amit középen helyezünk el. A beadagoló csöveket a határoló falak és a középpont között helyezzük el. Medenceként acél, műanyag vagy más anyagból készült szűrőtartály is használható. Tisztítandó vizet vezetünk a szűrőtartály belsejébe és a központi vízkinyerő csövön át tiszta vizet vezetünk el. A beadagoló csövek a határoló falak és a központ között vannak. A fen*i berendezésben a víz sugár irányban áramik a szélek felől a medence vagy a szűrőtar*ály közepe felé. Ellenkező áramlási irány is lehetséges, azaz középről a szélek felé. A tiszlítandó víz áramlása lehet akár axiális is. A víz betáplálható a szűrőtartály egyik végén és a másik végén tisztított víz vezethető el. Ebben az esetben a beadagoló csöveket a belépési és a kilépési hely között kell megfelelően elhelyezni.

Claims (2)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás víztárolón, medencén, szűrőrétegen, vagy természetber előforduló szűrőrétegen átfolyó talajvíz, mesterséges talajvíz -azaz felszíni víz beszivárgásával képződő talajvíz — vagy felszíni víz nitráttartalmának csökkentésére, denitrifikáló mikroorganizmusokat és/vagy táptalajt tartalmazó víz időszakonkénti beadagolásával a tiszta víz kinyerésére szolgáló egy vagy több kút vagy cső körül elhelyezett egy vagy több beadagoló kút vagy cső alkalmazásával, a tiszta víz kinyerésére használt kúttól vagy csőtől megfelelő távolságban denitrifikáló zóna kialakításával, azzal jellemezve, hogy a denitrifikáló mikroorganizmusokat és/vagy láptalajt tartalmazó vizet a beadagoló kutak vagy csövek egy részén keresztül tápláljuk be, egyidejűleg vizet veszünk el az ezekhez közeli, szomszédos vagy közbeeső többi beadagoló kútból vagy csőből.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mangán és a maradék nitrit oxidálására a denitrifikáló zóna és a tiszta v'z kinyerő kút vagy cső között oxigént vagy oxigént leadó anyagot tartalmazó víz időközönkénti bevezetésével oxidáló zónát hozzunk létre.