DE2856843A1 - Water well operating system - supplies oxygen enriched water alternately to two wells to prepare ground water - Google Patents
Water well operating system - supplies oxygen enriched water alternately to two wells to prepare ground waterInfo
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Abstract
Description
Verfahren zum Betreiben einer Brunnenanlage für Wasser Method for operating a well system for water
sowie Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5. and arrangement for carrying out this method The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and an arrangement to carry out this method according to the preamble of claim 5.
Es sind Brunnenanlagen in Gebrauch, die aus drei einzelnen Brunnen bestehen. Diese drei Brunnen werden in einem dreiphasigen Arbeitszyklus betrieben. In einer ersten Arbeitsphase wird Brauchwasser einem ersten Brunnen entnommen, während einem zweiten Brunnen Wasser entnommen, mit Sauerstoff angereichert und in den dritten Brunnen zu Aufbereitungszwecken eingeleitet wird. Das mit Sauerstoff angereicherte Wasser dringt in den Umgebungsbereich des dritten Brunnens ein, so daß dort im Grundwasser enthaltene lösliche Substanzen oxidieren, ausfällen und sich in dem Boden absetzen. Bei diesen Stoffen handelt es sich vorwiegend um Eisen und Mangan, aber auch um Ammoniak und Kohlensäure. Diese oxidierten und ausgefällten Stoffe verbleiben in einem größeren Abstand vom Brunnen im Boden, so daß der Brunnen selbst nicht beeinträchtigt wird und seine Ergiebigkeit behält. Es wird also nicht nur im Boden aufbereitetes Wasser gewonnen, sondern auch das als Verokern bekannte Versiegen von Brunnen vermieden. Well systems are in use, consisting of three individual wells exist. These three wells operate on a three-phase duty cycle. In a first working phase, domestic water is taken from a first well while water is taken from a second well, enriched with oxygen and into the third Well is discharged for treatment purposes. The one enriched with oxygen Water penetrates into the area surrounding the third well, so that there is in the groundwater The soluble substances contained in it oxidize, precipitate and settle in the soil. These substances are mainly iron and manganese, but also Ammonia and carbonic acid. These oxidized and precipitated substances remain in a greater distance from the well in the Soil so that the well itself is not impaired and retains its productivity. So it won't Only water that has been treated in the ground is obtained, but also what is known as coking Avoid drying up of wells.
In der zweiten Arbeitsphase werden die Funktionen der drei Brunnen so geändert, daß jetzt Brauchwasser aus dem dritten Brunnen entnommen wird, in dessen Umgebungsbereich das Grundwasser zuvor in der ersten Arbeitsphase aufbereitet worden ist, während dem ersten Brunnen Wasser entnommen, mit Sauerstoff angereichert und dem zweiten Brunnen zugeführt wird, so daß das Grundwasser in dessen Umgebungsbereich aufbereitet wird. In the second phase of work, the functions of the three wells changed so that service water is now taken from the third well, in its In the surrounding area, the groundwater has previously been treated in the first work phase is, during the first well taken water, enriched with oxygen and is fed to the second well, so that the groundwater in its surrounding area is processed.
In der dritten Arbeitsphase wird dann Brauchwasser dem zweiten Brunnen entnommen, während dem dritten Brunnen entnommenes Wasser mit Sauerstoff angereichert und zur Aufbereitung des Grundwasser im Bereich des ersten Brunnens diesem zugeführt wird. In the third working phase, domestic water is then fed to the second well withdrawn, while the third well withdrawn water enriched with oxygen and fed to the first well in order to treat the groundwater will.
Eine derartige Brunnenanlage ist verhältnismäßig aufwendig und teuer wegen der großen Zahl von Brunnen und der jeweiligen Zu- und Ableitungen sowie den jedem Brunnen zugeordneten Ventilen. Außerdem besteht der Nachteil, daß wegen des erforderlichen Abstandes zwischen dem Brunnen von z.B. 40 - 50 m eine technische Anwendung nur in Frage kommt, wenn ein ausreichend großes Grundstück zur Verfügung steht. Such a well system is relatively complex and expensive because of the large number of wells and the respective inlets and outlets as well as the valves assigned to each well. There is also the disadvantage that because of the required distance between the well of e.g. 40 - 50 m a technical Application is only possible if a sufficiently large plot of land is available stands.
Auf Grundstücken von Eigenheimen steht in der Regel nicht ausreichend Grundstücksfläche für eine derartige Brunnenanlage zur Verfügung. Hieran scheitert der wirksame Einsatz von Wärmepumpen zu Heizungszwecken im Eigenheimbau und häufig auch im allgemeinen Wohnungsbau. Zwar sind bereits Anlagen auf kleineren Grundstücken mit nur zwei Brunnen in Betrieb, von denen jeweils der eine Brunnen als Förderbrunnen und der andere als Schluckbrunnen dient, jedoch ist es erfahrungsgemäß nur eine Frage von relativ kurzer Zeit, daß solche verokern. Aus diesem Grunde wurde häufig das Bohren neuer Brunnen erforderlich. There is usually insufficient information on home plots Land area available for such a well system. This fails the effective use of Heat pumps for heating purposes in home construction and often also in general housing. There are already systems on smaller ones Plots with only two wells in operation, one of which is a well serves as a delivery well and the other as an intake well, but experience shows that it is it is only a question of a relatively short time that such will go to court. Because of this, often the drilling of new wells is necessary.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Brunnenanlage für Wasser zu schaffen, das eine Aufbereitung des Grundwassers im Bereich eines Brunnens durch Einleitung von sauerstoffhaltigem Wasser und damit insbesondere auch die Vermeidung der Verokerung ermöglicht, trotzdem jedoch einen geringeren Aufwand als bisher erfordert. The invention is based on the object of a method of operation to create a well system for water, which is a treatment of the groundwater in the area of a well by introducing oxygen-containing water and thus in particular also enables the avoidance of coking, but nevertheless one requires less effort than before.
Die erfindungsgemäße Lösung sieht ein Verfahren vor, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Funktion der beiden Brunnen periodisch vertauscht wird, indem jeweils während der zweiten Arbeitsphase ein Teil des aus dem zweiten Brunnen entnommenen Wassers mit Sauerstoff angereichert und in den ersten Brunnen geleitet wird, bis das Wasser im Umgebungsbereich des ersten Brunnens aufbereitet ist, woran sich jeweils wieder die erste Arbeitsphase anschließt, wobei ein Teil des aus dem ersten Brunnen entnommenen Wassers als Brauchwasser abgeleitet wird. The solution according to the invention provides a method that thereby it is indicated that the function of the two wells is periodically reversed, by taking part of the water from the second well during the second work phase extracted water is enriched with oxygen and fed into the first well until the water in the area surrounding the first well is treated, at what the first work phase follows, with part of the from the Water taken from the first well is diverted as service water.
Der Erfindung liegt also der verhältnismäßig einfache Gedanke zugrunde, bei der bekannten, mit drei Brunnen arbeitenden Anlage einen der Brunnen dadurch überflüssig zu machen, daß das Brauchwasser jeweils unmittelbar von dem Wasser abgezweigt wird, das bei der bekannten Brunnenanlage einem Brunnen nur zum Zwecke der Sauerstoffanreicherung und Einleitung in einen anderen Brunnen zu Aufbereitungszwecken entnommen wird. Hierdurch wird ein dritter Brunnen vollkommen überflüssig, da nach Vertauschung der Funktion der beiden Brunnen nach der Erfindung wiederum ein Abzweigen von Brauchwasser aus dem an sich zu Aufbereitungszwecken geförderten Wasser erfolgt. The invention is based on the relatively simple idea in the case of the well-known system, which works with three wells, one of the wells thereby to make superfluous that the domestic water in each case immediately from which water is branched off, which is a well in the well-known well system only for the purpose of oxygen enrichment and discharge into another well is removed for processing purposes. This makes a third well complete superfluous, since after interchanging the function of the two wells according to the invention in turn, a diversion of service water from the per se for treatment purposes pumped water takes place.
Somit wird nicht nur der dritte Brunnen entbehrlich, sondern auch der zugehörige Teil des Rohrleitungs-,Ventil- und Steuerungssystems. Dadurch ergibt sich eine beträchtliche Kosteneinsparung.Thus, not only is the third well dispensable, but also the associated part of the piping, valve and control system. This results in a considerable cost saving.
Hinzu kommt der außerordentliche Vorteil, daß eine Brunnenanlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung auf wesentlich kleineren Grundstücken installiert werden kann, so daß eine Verwendung z.B. auch in Verbindung von Wärmepumpen zu Heizzwecken breite Anwendung finden kann, z.B. zur Beheizung von Eigenheimen. In addition, there is the extraordinary advantage that a well system for carrying out the method according to the invention on much smaller properties can be installed so that it can also be used, for example, in connection with heat pumps can be widely used for heating purposes, e.g. for heating homes.
Das erfindungsgemäße Verfahren macht eine kontinuierliche Abnahme von Brauchwasser möglich, obwohl nur zwei Brunnen erforderlich sind. Hinzu kommt der Vorteil, daß keine umweltbelastenden Substanzen ans Tageslicht kommen wie z.B. Mangan oder Eisenschlamm. Die Höhe der Eisen- und Mangananteile wirkt sich nicht nachteilig auf die Entnahmemenge aus, da praktisch sämtliche unerwünschten Stoffe im Boden entfernt vom Brunnen ausgefällt und abgelagert werden. The method according to the invention makes a continuous decrease of service water possible, although only two wells are required. Come in addition the advantage that no environmentally harmful substances come to light such as Manganese or iron sludge. The level of iron and manganese has no effect disadvantageous on the withdrawal amount, since practically all undesirable substances precipitated and deposited in the soil away from the well.
Die periodische Vertauschung der Funktion der Brunnen kann automatisch z.B. über elektrische oder pneumatische Steuerklappen erfolgen, die wiederum durch eine Zeitschaltuhr gesteuert werden.' Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit völlig selbsttätig sowie wartungs- und störungsfrei durchzuführen. The periodic reversal of the function of the wells can take place automatically, e.g. via electrical or pneumatic control flaps that in turn controlled by a timer. ' The inventive method can therefore be carried out completely automatically as well as maintenance-free and trouble-free.
Zweckmäßigerweise beträgt das Verhältnis der zu Aufbereitungszwecken abgezweigten Wassermenge zu der dem Brunnen jeweils entnommenen Gesamtwassermenge etwa 1 : 6. Es hat sich gezeigt, daß dieser geringe Anteil des zu Aufbereitungszwecken verwendeten Wassers ausreicht, um eine ausreichende Sauerstoffmenge in die Aufbereitungszone rund um einen Brunnen zu transportieren. Appropriately, the ratio is for processing purposes amount of water diverted to the total amount of water withdrawn from the well about 1: 6. It has been shown that this small proportion of the for processing purposes The water used is sufficient to bring a sufficient amount of oxygen into the treatment zone to transport around a well.
Eine andere zweckmäßige Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß einem Brunnen während einer Arbeitsphase zu Aufbereitungszwecken eine solche Menge von mit Sauerstoff angereichertem Wasser zugeführt wird, daß eine Aufbereitung von Grundwasser im wesentlichen nur im Bereich des Absenkungstrichters des Brunnens erfolgt. Diese Lehre beruht auf dem Gedanken, die Oxidations- und Aufbereitungszone nur so weit um den Brunnen herum auszudehnen, daß nicht die Gefahr besteht, daß sauerstoffhaltiges Wasser durch den natürlichen Grundwasserstrom vom Brunnen weggeführt wird und damit für die Aufbereitung verlorengeht. Another expedient development of the method according to the invention consists in keeping a well during a work phase for treatment purposes such an amount of oxygenated water is supplied that a Treatment of groundwater essentially only in the area of the lowering funnel of the well takes place. This teaching is based on the idea of the oxidation and processing zone extend only so far around the well that there is no danger of oxygen-containing water carried away from the well by the natural groundwater flow and is therefore lost for processing.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels. Further details and advantages of the invention emerge from the following description of an embodiment shown in the drawing.
Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel weist gemäß der Lehre der Erfindung nur zwei Brunnen 1 und 2 auf, in denen Wasser 3 und 4 steht, in das Unterwasserpumpen 5 und 6 eintauchen. Von den Unterwasserpumpen 5 und 6 führen Rohrleitungen 7 und 8 jeweils über ferngesteuerte Ventile 9 und 10 sowie Leitungsteile 11 und 12 zu einer gemeinsamen Leitung 13, von der eine Brauchwasserleitung 14 abzweigt. The embodiment shown in the drawing shows according to the teaching of the invention only two wells 1 and 2, in which water 3 and 4 is, immerse in the underwater pumps 5 and 6. From the underwater pumps 5 and 6 lead pipelines 7 and 8 via remote-controlled valves 9 and 10, respectively and line parts 11 and 12 to a common line 13, from which a service water line 14 branches off.
Die Leitung 13 führt über ein Mengenregelventil 15 zu einer Vorrichtung 16 zur Anreicherung des Wassers mit Sauerstoff. Diese Vorrichtung 16 weist eine nur schematisch dargestellte Düse 17 auf, die axial in einem Rohr 18 angeordnet ist, so daß aus der Düse 17 austretendes Wasser durch einen Lufteintritt 19 eintretende Luft mitnimmt, sich mit dieser vermischt und damit mit Sauerstoff angereichert wird, wonach es in einen Entgasungsbehälter 20 fließt. Der Entgasungsbehälter 20 ist mit einem überlauf 21 versehen und an eine Leitung 22 angeschlossen, die sich in Leitungsteile 23 und 24 verzweigt, die über jeweilige, ferngesteuerte Ventile 25 und 26 in die Brunnen 1 und 2 führen. The line 13 leads via a quantity control valve 15 to a device 16 to enrich the water with oxygen. This device 16 has a Only schematically shown nozzle 17, which is arranged axially in a tube 18 is, so that emerging from the nozzle 17 water through an air inlet 19 entering Takes air with it, mixes with it and is thus enriched with oxygen, after which it flows into a degassing tank 20. The degassing container 20 is with provided an overflow 21 and connected to a line 22, which is divided into line parts 23 and 24 branches out via respective remote-controlled valves 25 and 26 in the Lead wells 1 and 2.
Bei Betrieb der Anlage entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren befindet sich z.B. in einer ersten Arbeitsphase die Unterwasserpumpe 5 in Betrieb, wobei das Ventil 9 geöffnet ist, während das Ventil 10 geschlossen ist. Die Unterwasserpumpe 6 ist hierbei außer Betrieb. Somit wird Wasser aus dem Brunnen 1 gefördert, und es gelangt einmal von der gemeinsamen Leitung 13 zu der Brauchwasserleitung 14 und einmal über das Mengenregelventil 15 zu der Vorrichtung 16 zur Anreicherung des in mit Sauerstoff. When operating the system according to the method according to the invention If, for example, the underwater pump 5 is in operation in a first work phase, valve 9 being open while valve 10 is closed. The underwater pump 6 is out of order here. Thus, water is promoted from the well 1, and it comes once from the common line 13 to the service water line 14 and once via the volume control valve 15 to the device 16 for the enrichment of the in with oxygen.
den Entgasungsbehälter 20 gelangenden Wassers/ Das Mengenregelventil ist beispielsweise so eingestellt, daß die durchgelassene Wassermenge sich im Verhältnis zu der von der Unterwasserpumpe 5 geförderten Gesamtwassermenge wie 1 : 6 verhält.the water entering the degassing tank 20 / the flow control valve is for example, adjusted so that the amount of water allowed through is in proportion to the total amount of water delivered by the underwater pump 5 is 1: 6.
Dieses Verhältnis hat sich als günstig erwiesen, es kann jedoch auch anders gewählt und anderen Grundwasserbeschaffenheiten angepaßt werden.This ratio has proven to be beneficial, but it can also chosen differently and adapted to other groundwater properties.
Das von dem Mengenregelventil 15 durchgelassene, von der Vorrichtung 16 mit Sauerstoff angereicherte und in dem Entgasungsbehälter 20 entgaste Wasser gelangt über die Leitung 22 und den Leitungsteil 24 über das Ventil 26 in den Brunnen 2, wo es durch die nicht im einzelnen dargestellten Filterschlitze in den den Brunnen 2 umgebenden Boden eintritt, so daß ein Ausfällen der unerwünschten Stoffe wie z.B. Eisen, Mangan usw. That passed by the flow control valve 15 by the device 16 water enriched with oxygen and degassed in the degassing tank 20 reaches the well via the line 22 and the line part 24 via the valve 26 2, where it passes through the filter slots, not shown in detail, into the well 2 surrounding soil, so that a precipitation of the undesired substances such as e.g. Iron, manganese, etc.
erfolgt. Hierbei ist das Ventil 25 geschlossen.he follows. Here the valve 25 is closed.
In der nachfolgenden zweiten Arbeitsphase wird die Funktion der Brunnen vertauscht. Entsprechend sind jetzt die Ventile 10 und 25 geöffnet, während die Ventile 9 und 26 geschlossen sind. Die Unterwasserpumpe 6 fördert jetzt Wasser, das wieder zum größeren Teil in der Brauchwasserleitung 14 zur Verfügung steht und zu einem geringerem Teil in der in Verbindung mit der ersten Arbeitsphase beschriebenen Weise mit Sauerstoff angereichert und zur Aufbereitung des Grundwassers verwendet wird, das den Brunnen 1 umgibt. In the following second work phase, the function of the wells reversed. Accordingly, the valves 10 and 25 are now open, while the Valves 9 and 26 are closed. The underwater pump 6 now pumps water, which is again largely available in the service water line 14 and to a lesser extent in that described in connection with the first phase of work Way enriched with oxygen and used to treat groundwater that surrounds the fountain 1.
Die Arbeitsphasen wechseln sich miteinander ab, so daß insgesamt ein kontinuierlicher Betrieb erfolgt, bei dem ständig eine ausreichende Brauchwassermenge an der Brauchwasserleitung 14 abgenommen werden kann. The work phases alternate with each other, so that overall continuous operation takes place, with a sufficient amount of hot water at all times can be removed from the service water line 14.
Bei einem praktischen Betriebsbeispiel beträgt der stündliche Verbrauch 100 m3/h an der Brauchwasserleitung 14. Die Förderleistung der Unterwasserpumpe 5 beträgt dabei 120 m#/h, und so daß 20 m#/h durch das Mengenregelventil 15 fließen/zur Aufbereitung des jeweils anderen Brunnens zur Verfügung stehen. In a practical example of operation, the hourly consumption is 100 m3 / h on the domestic water pipe 14. The delivery rate of the underwater pump 5 is 120 m # / h, and so that 20 m # / h flow through the flow control valve 15 / to Processing of the other well are available.
Es hat sich gezeigt, daß eine Umschaltung der Arbeitsweise der Brunnen in wöchentlichen Abständen ausreicht. In dieser Zeit sind den Brunnen 20160 bikmeter Wasser entnommen worden. Im Nebenstrom sind 3360 Kubikmeter Wasser für die Aufbereitung des jeweils anderen Brunnens abgezweigt worden. Bei einer Mächtigkeit der Wasser führenden Bodenschicht von 10 m ist bei einem Porenvolumen von 35 % eine solche Menge ausreichend, um eine Oxidationsaufbereitungszone in einer Entfernung von 10 - 15 m vom Brunnen entfernt aufzubauen. It has been shown that switching the mode of operation of the wells at weekly intervals is sufficient. During this time, the fountain is 20160 bicmeters Water has been taken. In the side stream there are 3360 cubic meters of water for treatment of the other well has been branched off. When the water is thick The leading soil layer of 10 m is one with a pore volume of 35% Amount sufficient to have an oxidation processing zone 10 - To be erected 15 m from the well.
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