DE2630347A1 - Vorrichtung zur belueftung von grundwasser in brunnen - Google Patents

Description

P. 4934

Gebrüder Sulzer, Aktiengesellschaft, Winterthur/Schweiz

Vorrichtung zur Belüftung von Grundwasser in Brunnen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Belüftung von Grundwasser in Brunnen.

Bekanntlich wird Grundwasser mit zu geringem Gehalt an gelöstem Sauerstoff vor seiner Einspeisung ins Trinkwassernetz durch Belüftung mit Sauerstoff angereichert. Ebenso wird die Belüftung von Grundwasser erforderlich für dessen Entsäuerung, d.h. für die Entfernung von überschüssiger aggresiver Kohlensäure.

Wird das Grundwasser aus dem Brunnen direkt ins Netz gefördert, also ohne Zwischenreservoir, so erfolgt die Belüftung im Brunnen. Dabei wird dieser in eine Belüftungs- und in eine Entnahmezone unterteilt, um keine Luftblasen mit den Pumpen ins Netz zu fördern, in dessen Hochpunkten es zu unerwünschten Luftausscheidungen kommen könnte.

In der Belüftungszone wird über Belüfter die Luft eingetragn. Quantitativ massgebend für den Sauerstoffeintrag ist die Grenzoder Kontaktfläche zwischen dem Wasser und den Luftblasen. Um

609884/1OSd

= 2 —

eine möglichst grosse Kontaktfläche zwischen dem Wasser und der Luft zu erreichen, ist es die Aufgabe der Belüfter, die Luft in möglichst kleine Blasen verteilt ins Wasser einzubringen. Dazu finden vor allem Belüfter aus poröser Keramik Anwendung. Je feinblasiger belüftet wird, desto höher ist jedoch der Druckverlust der Belüfter und desto mehr sind diese einer Verstopfungsgefahr ausgesetzt.

Jede zur Oberfläche aufsteigende Luftblase kommt nur einmalig mit dem Wasser in Berührung, es erfolgt also keine Kontaktflächenerneuerung. Zur Verlängerung der Kontaktzeit ist es somit notwendig, in grösserer Tiefe einzublasen, wodurch aber wiederum mehr Energie für das Erzeugen der Druckluft, d.h. eine grössere Kompressorleistung, erforderlich wird.

Die Erfindung hat es sich demgegenüber zum Ziel gesetzt, durch eine verbesserte Grundwasserbelüftung im Brunnen selbst einen optimalen Sauerstoffeintrag durch Kontaktflächenerneuerung zwischen dem Wasser und der Druckluft zu erreichen bei gleichzeitiger Senkung der erforderlichen Energie für das Einblasen komprimierter Luft und unter*Ausschaltung jeglicher Verstopfungsgefahr.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurchgelöst, dass das Grundwasser auf seinem Weg von der Einlaufzone zur Entnahmezone des Brunnens zwangsläufig durch mindestens einen Kanal geleitet ist, in welchem mindestens eine statische Mischeinrichtung angeordnet ist, die im Betrieb von der Druckluft und dem Grundwasser im Gleichstrom durchsetzt wird.

609884/1058

Hierbei können Mischeinrichtungen verwendet werden, wie sie bereits für andere Mischprozesse bekannt sind, und die darin bestehen, dass jede Mischeinrichtung aus mehreren, einander sich berührenden Lagen besteht, die jeweils mehrere Strömungskanäle aufweisen, die innerhalb einer jeden Lage mindestens gruppenweise im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und von Lage zu Lage gegeneinander geneigt sind, wobei die Strömungskanäle von benachbarten Lagen mindestens teilweise gegeneinander geöffnet sind.

Eine vorteilhafte Ausführungsform einer solchen bekannten Mischeinrichtung weist geriffelte Lamellen auf, welche sich gegenseitig berühren, und wobei die Riffelungen von aufeinander folgenden und mindestens die Riffelung einer von aufeinander folgenden geriffelten Lamellen im Winkel zur Längsachse der Mischeinrichtung - in Strömungsrichtung der fliessenden Medien gesehen - liegt.

Die Lagen der Mischeinrichtungen können vorteilhaft aus Kunststoff bestehen, ohne dass jedoch die Erfindung hierauf beschränkt sein soll.

Die Erfindung ermöglicht ausser den vorstehend genannten Vorteilen eine Belüftung des Grundwassers innerhalb: des Brunnenraumes auf einer wesentlich kürzeren Strecke als dieses bei den eingangs erwähnten bekannten Belüftern möglich war.

609884/10S8

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.

Hierbei sind in Fig. la eine bisher übliche Belüftungseinrichtung und in Fig. Ib eine erfindungsgemässe Ausführungsform einer, in. einem Brunnen angeordneten Belüftungsvorrichtung in einem Längsschnitt in schematischer Weise dargestellt, während Fig. 2 in perspektivischer Darstellung die einzelnen Lagen einer vorteilhaften statischen Mischeinrichtung zeigt.

In Fig. la ist eine konventionelle Belüftungsvorrichtung dargestellt, in welcher über horizontale Fassungsrohre 1 Grundwasser in die Einlaufzone 2 eines Brunnens 3 gelangt. Freihängend an einer Zuführungsleitung 4 für Druckluft aus einem Kompressor 5 oder auf einem Gitterrost 6 aufliegend sind konventionelle, poröse, z.B. aus einem keramischen Material bestehende, Belüfter angeordnet.

Hierbei gelangen die fein verteilt eingeblasenen Luftblasen durch eine Belüftungszone 8 an die Wassenoberflache. Das mit Sauerstoff angereicherte und an der Oberfläche entgaste Wasser wird mittels Pumpen 9 aus der Entnahmezone 10 ins Netz gefördert.

In Fig. Ib ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Belüftungsvorrichtung dargestellt. Dabei ist der Wasserdurchlauf derselbe wie bei Fig. Ib. Eine Platte 11 trennt die Einlaufzone von der darüber liegenden Belüftungszone 8. Das Wasser wird zwangsläufig durch in einem Kanal 12 angeordneten, an sich bekannten statischen Mischeinrichtungen 14 geleitet, wobei am

609884/1058

unteren Ende des Kanals 12 die Luft von einem Kompressor 15 durch einen ungeteilten Mündungsquerschnitt eingeblasen wird.

Da die Luft aus dem praktisch freien Querschnitt des Druckluftkanals 12 austritt, ist durch den Kompressor 15 lediglich der geodätische Gegendruck und die Druckverluste der Druckluftleitung aufzubringen. Eine Verstopfungsgefahr für die Mischeinrichtungen besteht nicht. Die statischen Mischeinrichtungen bewirken eine stetige Kontaktflächenerneuerung zwischen Luft und Wasser, was einen sehr hohen Wirkungsgrad für den Sauer stoffe intrag gewährleistet.

In Fig. 2 sind Lamellen 16 einer vorteilhaften Ausführungsform einer statischen Mischeinrichtung 14 dargestellt, wie sie anschliessend aufeinander gelegt und zu einer Mischeinrichtung vereinigt und sodann in den Kanal 12 eingeschoben werden. Aus der Zeichnung wird die unterschiedliche Lamellengrösse der einzelnen Teile ersichtlich, die von den beiden Aussenseiten her zur Mitte zunimmt, derart, dass die Lamellen beim Zusammenfügen einen zylindrischen Körper ergeben. Die Lamellen, von denen nur vier genau und die übrigen schematisch dargestellt sind, bestehen z.B. aus Kunststoff. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, verlaufen die Riffelungen der benachbarten Lamellen derart, dass sich die Richtungen der Riffelungen von je zwei benachbarten Lamellen schneiden. Der Kanal 12 kann selbstverständlich auch einen anderen als kreisförmigen, z.B. rechteckigen, Querschnitt aufweisen.

809884/10S8

Im Ausfiihrungsbeispiel sind im Kanal 12 abstandweise drei solcher Mischeinrichtungen übereinander angeordnet. Es kann jedoch auch zweckmässig sein,, im Kanal mehrere aneinander angrenzende Mischeinrichtungen anzuordnen, wobei die Flächen benachbarter Lagen gegeneinander um einen Winkel von beispielsweise 90° gegen die Längsachse des Kanals versetzt angeordnet sind. Hierdurch kann die Vermischung fiber den gesamten Kanalquerschnitt und die Kanalhöhe noch verbessert werden.

Die Erfindung ist nicht auf die in Fig. 2 dargestellte Mischeinrichtung beschränkt, sondern umfasst die Anwendung aller anderen gebräuchlichen statischen Mischeinrichtungen, die eine gute Durchmischting von Grundwasser und". Druckluft bewirken.

Es sei noch darauf hingewiesen, dass die Verwendung von statischen Mischeinrichtungen für das Anwendungsgebiet' der Erfindung gegenüber den konventionellen Belüftern eine wesentlich kleinere Luftmenge für einen genügend grossen Sauerstoffeintrag in das im Brunnen enthaltene Grundwasser benötigt.

Ausserdem hat sich herausgestellt, dass bei der Erfindung im Vergleich zu den gebräuchlichen Belüfterh mit porösen Verteilkörpern eine wesentlich geringere Anzahl von Kanälen mit statischen Mischeinrichtungen über den Brunnenquerschnitt angeordnet zu vrerden braucht.

©098S4/1058

Claims (6)

1. — 7 —
   Patentan sprüche

   I* Vorrichtung zur Belüftung von Grundwasser in Brunnen, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundwasser auf seinem Weg von der Einlaufzone zur Entnahmezone des Brunnens zwangsläufig durch mindestens einen Kanal geleitet ist, in welchem mindestens eine statische Mischeinrichtung angeordnet ist, die im Betrieb von der Druckluft und dem Grundwasser im Gleichstrom durchsetzt wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrleitung für Druckluft in den Kanal einen ungeteilten Mündungsquerschnitt aufweist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kanal mindestens eine statische Mischeinrichtung angeordnet ist, welche aus mehreren einander sich berührenden Lagen besteht, die jeweils mehrere Strömungskanäle aufweisen, die innerhalb einer jeden Lage mindestens gruppenweise im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und von Lage zia Lage gegeneinander geneigt sind, wobei die Strömungskanäle von benachbarten Lagen mindestens teilweise gegeneinander geöffnet sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen aus geriffelten Lamellen bestehen, welche sich gegenseitig berühren, und wobei die Riffelungen von aufeinander folgenden und mindestens die Riffelung einer von aufeinander folgenden geriffelten "Lamellen im Winkel zur Längsachse der Mischeinrichtung

   609884/1068

   - in Strömungsrichtung der fliessenden Medien gesehen - liegt.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass

   der Kanal mindestens zwei benachbarte," aneinandergrenzende Mischeinrichtungen aufweist, wobei die Flächen benachbarter Lagen gegeneinander um einen Winkel gegen die Längsachse des Kanals versetzt angeordnet sind.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kanal mehrere Mischeinrichtungen unter Freilassung von freien Zwischenräumen angeordnet sind.

   609884/1058