PL168339B1 - Sposób oczyszczania wody i urzadzenie do oczyszczania wody PL PL - Google Patents

Abstract

1 .Sposób oczyszczania wody polegajacy na wytworzeniu w forma- cji wodonosnej strefy uzdatniania pomiedzy kilkoma studzienkami wtrysko- wymi rozmieszczonymi wokól co najmniej jednej studzienki do poboru wody oczyszczonej, do których doprowadza sie substancje czynna ze zmniejsze- niem na miejscu substancji niepozadanych w wodzie gruntowej, znamienny tym, ze strefe uzdatniania tworzy sie okresowo pomiedzy kazda para sasia- dujacych ze soba studzienek tryskowych doprowadzajac do wody w obu studzienkach substancje czynna, a nastepnie pompuje sie wode do jednej ze studzienek z dolu do góry i jednoczesnie w drugiej studzience pompuje sie wode w kierunku z góry do dolu wytwarzajac przeplyw cyrkulacyjny w formacji wodonosnej pomiedzy obu tymi studzienkami. 4. Urzadzenie do oczyszczania wody z wytworzeniem w formacji wodonosnej strefy uzdatniania pomiedzy kilkoma studzienkami wtryskowy· mi rozmieszczonymi wokól co najmniej jednej studzienki do poboru wody oczyszczonej, w którym kazda ze studzienek wtryskowych sklada sie z rury zewnetrznej, która co najmniej na odcinku znajdujacym sie w formacji wodonosnej jest perforowana i przepuszczalna dla wody, znamienne tym, ze w zewnetrznej rurze (1) jest umieszczona koncentrycznie wewnetrzna rura (3) i wewnetrzna rura przeplywowa (6), przy czym wewnetrzna rura (3) jest szczelnie zamontowana w srodku perforowanego odcinka rury zewnetrznej (1) za posrednictwem pierscieni uszczelniajacych (2), a jej górny koniec jest zamkniety poprzeczna pierscieniowa scianka (4) z centralnym otworem, w którym jest umieszczona skierowana ku górze rura przedluzajaca (5), przy czym jej górny koniec jest umieszczony powyzej dolnego konca wewnetrznej rury przeplywowej (6) umieszczonej w górnej czesci rury zewnetrznej (1) i skierowanej ku dolowi, przy czym srednica rury przeplywowej (6) jest mniej- sza od srednicy rury zewnetrznej (1) i wieksza od srednicy rury przedluzajacej (5), i do obszaru pomiedzy wewnetrzna rura (3), a zewnetrzna rura (1) jest dolaczony przewód (7), a do obszaru pomiedzy wewnetrzna rura przeplywowa (6), a rura przedluzajaca jest doprowadzony przewód (8). F i g . 2 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania wody i urządzenie do oczyszczania wody.

W szwedzkim opisie patentowym nr 8206393-4 (odpowiadającym europejskiemu opisowi patentowemu nr 0160774) przedstawiono sposób zmniejszania zawartości żelaza i manganu w wodzie gruntowej płynącej przez formację wodonośną, w której utlenianie i strącanie żelaza i manganu następuje w strefie typu kurtynowego, wytwarzanej za pomocą wody zawierającej tlen lub substancje uwalniające tlen, doprowadzanej kilkoma studzienkami wtryskowymi otaczającymi jedną lub kilka studzienek do poboru oczyszczonej wody. W czasie każdego wtrysku wody zawierającej tlen lub substancje uwalniające tlen, wodę tę doprowadza się tylko do określonych studzienek, przy czym jednocześnie woda jest odprowadzana z pobliskich, sąsiednich lub dodatkowych studzienek. Doprowadzona woda zawierająca tlen wytwarza odpowiednie środowisko dla pewnych bakterii, które łącznie z czysto chemicznymi procesorami powodują

168 339 strącanie żelaza i manganu w istniejących warstwach gruntu, pełniących tym samym rolę filtru. Woda zawierająca tlen jest doprowadzana okresowo, np. przez około 24 godziny.

W szwedzkim opisie patentowym nr 8400190-8 (odpowiadającym europejskiemu opisowi patentowemu nr 01544105) przedstawiono sposób zmniejszania zawartości azotanu w wodzie gruntowej, polegający na redukcji azotanu do azotu w strefie redukcyjnej (strefa denitryfikacji) powstającej pomiędzy kilkoma studzienkami rozmieszczonymi wokół jednej lub kilku studzienek do poboru oczyszczonej wody. Ta strefa powstaje w taki sam sposób jak opisana powyżej strefa utleniania, natomiast zamiast wody zawierającej tlen lub substancje uwalniające tlen jest doprowadzana do studzienek woda z organizmami denitryfikującymi i/lub pożywka. Zazwyczaj dodaje się tylko pożywkę (substancja zużywająca tlen) np. sacharozę, metanol, etanol, octan lub melasy.

Do utworzenia takich stref utleniania lub redukcji potrzebny jest rozbudowany system rurociągów, np. do doprowadzania nasyconej tlenem wody w stacji utleniania oraz do pompowania wody do i ze studzienek. Ponadto te studzienki wtryskowe powinny mieć dosyć dużą średnicę np. około 125 mm, co wynika z konieczności instalowania w nich pomp głębinowych.

Celem wynalazku jest opracowanie prostszego sposobu oczyszczania wody. Celem wynalazku jest również skonstruowanie urządzenia do oczyszczania wody.

Sposób oczyszczania wody polegający na wytworzeniu w formacji wodonośnej strefy uzdatniania pomiędzy kilkoma studzienkami wtryskowymi rozmieszczonymi wokół co najmniej jednej studzienki do poboru wody oczyszczonej, do których doprowadza się substancję czynną ze zmniejszeniem na miejscu substancji niepożądanych w wodzie gruntowej według wynalazku, polega na tym, że strefę uzdatniania tworzy się okresowo pomiędzy każdą parą sąsiadujących ze sobą studzienek wtryskowych doprowadzając do wody w obu studzienkach substancję czynną, a następnie pompuje się wodę do jednej ze studzienek z dołu do góry i jednocześnie w drugiej studzience pompuje się wodę w kierunku z góry do dołu wytwarzając przepływ cyrkulacyjny w formacji wodonośnej pomiędzy obu tymi studzienkami.

Korzystnie doprowadza się do wody w obu studzienkach jako substancję czynną tlen, gaz zawierający tlen lub substancję uwalniającą tlen z wytworzeniem strefy utleniania.

Korzystnie doprowadza się do wody w obu studzienkach jako substancję czynną substancję zużywającą tlen z wytworzeniem strefy redukcyjnej.

Urządzenie do oczyszczania wody z wytworzeniem w formacji wodonośnej strefy uzdatniania pomiędzy kilkoma studzienkami wtryskowymi rozmieszczonymi wokół co najmniej jednej studzienki do poboru wody oczyszczonej, w którym każda ze studzienek wtryskowych składa się z rury zewnętrznej, która co najmniej na odcinku znajdującym się w formacji wodonośnej jest perforowana i przepuszczalna dla wody według wynalazku, charakteryzuje się tym, że w zewnętrznej rurze jest umieszczona koncentrycznie wewnętrzna rura i wewnętrzna rura przepływowa. Wewnętrzna rura jest szczelnie zamontowana w środku perforowanego odcinka rury zewnętrznej za pośrednictwem pierścieni uszczelniających, a jej górny koniec jest zamknięty poprzeczną pierścieniową ścianką z centralnym otworem, w którym jest umieszczona skierowana ku górze rura przedłużająca. Jej górny koniec jest umieszczony powyżej dolnego końca wewnętrznej rury przepływowej umieszczonej w górnej części rury zewnętrznej i skierowanej ku dołowi. Średnica rury przepływowej jest mniejsza od średnicy rury zewnętrznej i większa od średnicy rury przedłużąjącej. Do obszaru pomiędzy wewnętrzną rurą a zewnętrzną rurą jest dołączony przewód. Do obszaru pomiędzy wewnętrzną rurą przepływową a rurą przedłużającą jest doprowadzony przewód.

Korzystnie wewnątrz rury jest umieszczone pomocnicze urządzenie pompujące.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie przepływ cyrkulacyjny według wynalazku w warstwie gruntu pomiędzy parami sąsiadujących studzienek wtryskowych, a fig. 2 przedstawia szczegółowo sposób doprowadzania powietrza do wody płynącej, odpowiednio, w dół i w górę.

Na fig. 1 pokazano parę sąsiadujących ze sobą studzienek wtryskowych A i B. W studzience B woda płynie z dołu do góry, natomiast w studzience A z góry na dół. W warstwie gruntu pomiędzy studzienkami A i B oraz odpowiednio powyżej i poniżej urządzeń cyrkulacyjnych V powstaje rozkład linii prądu pokazany na rysunku liniami I-IV.

168 339

Na fig. 1 przedstawiono symbolicznie urządzenia cyrkulacyjne V jako oddzielne części rur w każdej studzience, które w razie potrzeby mogą być zaopatrzone w napędzany elektrycznie wirnik. Przykładową konstrukcję takiej części rurowej pokazano na fig. 2.

W środku zewnętrznej rury 1 studzienki wtryskowej A lub B, pomiędzy dnem studzienki a powierzchnią wody gruntowej, jest koncentrycznie osadzona wewnętrzna rura 3 o mniejszej średnicy i określonej długości. Co najmniej większa część odcinka rury zewnętrznej 1, znajdującego się w obszarze wodonośnym, jest perforowana i przepuszczalna dla wody. Wewnętrzna rura 3 jest uszczelniona względem wewnętrznej ścianki zewnętrznej rury 1 za pomocą odpowiedniego elementu uszczelniającego, np. za pomocą nadmuchiwanych pierścieni uszczelniających 2. Wewnętrzna rura 3 jest zamknięta w pobliżu swojego górnego końca pierścieniową ścianką 4 z centralnym otworem, przez który wychodzi ku górze rurą przedłużającą 5. Na górnym końcu zewnętrznej rury 1 jest zamocowana wewnętrzna rura przepływowa 6, która biegnie koncentrycznie ku dołowi. Jej średnica jest większa od średnicy rury przedłużającej 5, ale mniejsza od średnicy wewnętrznej rury 3. Dolnaczęść rury 6 znajduje się nieco powyżej górnego końca wewnętrznej rury 3, ale poniżej górnego końca rury przedłużającej 5. Powietrze jest doprowadzane przewodami biegnącymi wewnątrz rury zewnętrznej 1, z jednej strony przewodem 7, dochodzącym do wewnętrznej rury 3, a z drugiej strony przewodem 8, dochodzącym do szczeliny pomiędzy rurą przepływową 6, a rurą przedłużającą 5. Na górnych końcach zarówno zewnętrznej rury 1 jak i wewnętrznej rury przepływowej 6 znajdują się odpowietrzniki o znanej konstrukcji.

W przypadku konieczności pompowania wody z dołu ku górze, powietrze jest doprowadzane przewodem 7, wskutek czego woda jest kierowana ku górze przez środek rury 3 i rurę przedłużającą 5, a następne porcje wody są wciągane do dolnego sitka filtrującego rury 5, (porównaj studzienkę wtryskową B na fig. 1). W górnej, perforowanej części rury zewnętrznej 1, woda jest przetłaczana do góry do poziomu nieco powyżej początkowego położenia powierzchni wody gruntowej i wytłaczana na zewnątrz do warstwy gruntu, co pokazano na fig. 1 liniami prądu skierowanymi ku studzience wtryskowej A.

W przeciwnym przypadku, w razie konieczności pompowania wody z góry na dół, powietrze jest doprowadzane przewodem 8, woda płynie ku górze po zewnętrznej stronie rury przedłużającej 5, następnie ku dołowi - wewnątrz rury 5 i dalej ku dołowi wewnątrz rur 3 i 1. Wskutek tego linie prądu II i III na fig. 1 wznoszą się ku górze, to jest woda przepływa do górnej części rury 1 i jest wytłaczana z dolnej części tej samej rury. Pomocnicze mechaniczne urządzenie pompujące 10 jest potrzebne tylko do zwiększenia różnicy poziomów i wysokości pompowania. W takim przypadku jest ono umieszczone wewnątrz rury 3, tak jak pokazano to na rysunku. W roli urządzenia pompującego można w takiej sytuacji zastosować małe śmigiełka lub wirniki z napędem elektrycznym o zmiennym kierunku obrotów. Istnieje również możliwość zastosowania małej pompy napędzanej silnikiem elektrycznym, umieszczonej w dodatkowej konstrukcji na studzience, albo urządzenia ejektorowego lub dowolnego innego urządzenia dobrze znanego profesjonalistom.

Wydatek wody jaki jest potrzebny do zasilania np. pomp Mamut lub wirników może wynosić, np. 0,1 do 15 l/s w zależności od oprzyrządowania i wysokości i wysokości podnoszenia np. rzędu 5-15 m.

W razie zamiaru doprowadzania do wody w studzienkach substancji stałych lub płynnych, zawierających lub zużywających tlen, wspomniane substancje można dodawać albo w ich normalnej postaci albo w postaci roztworów lub zawiesin wodnych, doprowadzanych w odpowiedni sposób do wewnętrznej rury 3.

Sposób według wynalazku jest prostszy od stosowanych dotychczas, a tym samym również znacznie tańszy, zwłaszcza pod względem kosztów montażu. W stosowanych dotychczas sposobach, studzienki wtryskowe musiały mieć średnicę np. około 125 mm, umożliwiającą umieszczenie w nich pomp głębinowych, co wymagało stosowania ciężkich urządzeń wiertniczych o dużej mocy. Natomiast w niniejszym wynalazku należy wywiercić otwór o średnicy tylko około 50 mm, ponieważ w studzience należy zamontować tylko mały wirniczek. Do wiercenia takich otworów można stosować znacznie mniej skomplikowane i całkowicie przewoźne urządzenia wiertnicze. Ponadto nie są potrzebne rury na wodę pomiędzy studzienka168 339 mi wtryskowymi lub pomiędzy studzienkami wtryskowymi a studzienką do poboru wody, a także żadna osobna stacja natleniania wody.

Zatem w studzience, w której woda jest pompowana z dołu ku górze, płynie ona przez dolną część sitka filtracyjnego (lub przez jedno lub więcej dolnych sitek) i wypływa przez górną część sitka filtracyjnego (lub przez jedno lub więcej górnych sitek filtracyjnych). W przypadku studzienki, w której woda jest pompowana z góry na dół, płynie ona w kierunku przeciwnym. Czasami może być korzystna zmiana co pewien czas kierunku pompowania w obu studzienkach.

W razie potrzeby taki przepływ utleniający i cyrkulacyjny może odbywać się równocześnie pomiędzy dwiema lub więcej parami sąsiadujących studzienek.

Według modyfikacji sposobu, pomiędzy kilkoma studzienkami wtryskowymi, rozmieszczonymi wokół jednej lub więcej studzienek do poboru wody oczyszczonej, tworzona jest strefa redukcji substancji niepożądanych w wodzie gruntowej, poprzez doprowadzenie do studzienek wtryskowych substancji zużywającej tlen zamiast doprowadzania tlenu, gazu zawierającego tlen lub substancji uwalniającej tlen.

Częstotliwość niezbędnych regeneracji strefy pomiędzy dwoma określonymi studzienkami wtryskowymi jest zależna od konkretnego przypadku przepływu pomiędzy studzienkami i jakości wody w danym miejscu. Informacje te uzyskuje się podczas wiercenia studzienek wtryskowych. Również odpowiednia odległość pomiędzy sąsiednimi studzienkami wtryskowymi jest określana na podstawie przepływu wody, to jest przepustowości hydraulicznej w różnych kierunkach.

Niniejszy wynalazek można stosować nie tylko do strącania żelaza i manganu z wody gruntowej ale również do strącania innych niepożądanych substancji, np. glinu i fluoru. W przypadku strącania jonów fluoru zazwyczaj konieczne jest doprowadzanie do strefy strącania za pośrednictwem studzienek wtryskowych również jonów w odpowiedniej postaci. Istnieje również możliwość wytworzenia wokół tej samej studzienki do poboru wody, zarówno zewnętrznej strefy redukcji (np. w celu redukcji azotanu) jak i wewnętrznej strefy utleniania (np. w celu utleniania i strącania żelaza i manganu oraz w celu odciągania azotu powstającego w strefie redukcji azotanu).

168 339

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,50 zł

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1 .Sposób oczyszczania wody polegający na wytworzeniu w formacji wodonośnej strefy uzdatniania pomiędzy kilkoma studzienkami wtryskowymi rozmieszczonymi wokół co najmniej jednej studzienki do poboru wody oczyszczonej, do których doprowadza się substancję czynną ze zmniejszeniem na miejscu substancji niepożądanych w wodzie gruntowej, znamienny tym, że strefę uzdatniania tworzy się okresowo pomiędzy każdą parą sąsiadujących ze sobą studzienek tryskowych doprowadzając do wody w obu studzienkach substancję czynną, a następnie pompuje się wodę do jednej ze studzienek z dołu do góry i jednocześnie w drugiej studzience pompuje się wodę w kierunku z góry do dołu wytwarzając przepływ cyrkulacyjny w formacji wodonośnej pomiędzy obu tymi studzienkami.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że doprowadza się do wody w obu studzienkach jako substancję czynną tlen, gaz zawierający tlen lub substancję uwalniającą tlen z wytworzeniem strefy utleniania.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że doprowadza się do wody w obu studzienkach jako substancję czynną substancję zużywającą tlen z wytworzeniem strefy redukcyjnej.
4. 4. Urządzenie do oczyszczania wody z wytworzeniem w formacji wodonośnej strefy uzdatniania pomiędzy kilkoma studzienkami wtryskowymi rozmieszczonymi wokół co najmniej jednej studzienki do poboru wody oczyszczonej, w którym każda ze studzienek wtryskowych składa się z rury zewnętrznej, która co najmniej na odcinku znajdującym się w formacji wodonośnej jest perforowana i przepuszczalna dla wody, znamienne tym, że w zewnętrznej rurze (1) jest umieszczona koncentrycznie wewnętrzna rura (3) i wewnętrzna rura przepływowa (6) , przy czym wewnętrzna rura (3) jest szczelnie zamontowana w środku perforowanego odcinka rury zewnętrznej (1) za pośrednictwem pierścieni uszczelniających (2), a jej górny koniec jest zamknięty poprzeczną pierścieniową ścianką (4) z centralnym otworem, w którym jest umieszczona skierowana ku górze rura przedłużająca (5), przy czym jej górny koniec jest umieszczony powyżej dolnego końca wewnętrznej rury przepływowej (6) umieszczonej w górnej części rury zewnętrznej (1) i skierowanej ku dołowi, przy czym średnica rury przepływowej (6) jest mniejsza od średnicy rury zewnętrznej (1) i większa od średnicy rury przedłużającej (5), i do obszaru pomiędzy wewnętrzną rurą (3), a zewnętrzną rurą (1) jest dołączony przewód (7) , a do obszaru pomiędzy wewnętrzną rurą przepływową (6), a rurą przedłużającą jest doprowadzony przewód (8).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że wewnątrz rury (3) jest umieszczone pomocnicze urządzenie pompujące (10).