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DE9005565U1 - Einrichtung zur Reinigung von Grundwasser - Google Patents

Einrichtung zur Reinigung von Grundwasser

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DE9005565U1
DE9005565U1 DE9005565U DE9005565U DE9005565U1 DE 9005565 U1 DE9005565 U1 DE 9005565U1 DE 9005565 U DE9005565 U DE 9005565U DE 9005565 U DE9005565 U DE 9005565U DE 9005565 U1 DE9005565 U1 DE 9005565U1
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Description

Hermann Frese Am Hang 20
2808 Syke
CeIIe5 14,05*90
&Pgr;&dgr; F 190
Einrichtung zur Reinigung von Grundwasser
Die ^rfindun» betrifft eine Eiri.' 1.chtung zur Reinigung von beispielsweise mit Schadstoffe;= wie CKW belastetem Grundwasser mittels eines bis in den Grundwasserleiter absenkbaren Rolursyt jme.
Es ist bekannt, daß das Grundwasser im Erdreich im Bereich zwischen der Ackersohle, das ist die Erdoberfläche, und der· Wasserleitersohle, das ist eine für das Grundwasser im wesentlichen undurchlässige Schicht, mit Schadstoffen, z,5, CKW belastet sein kann« Solche Belastungen befinden sich beispielsweise in Gegenden mit alten Deponien, Fabriken oder dergleichen. Bei einem solchen schadstoffbelasteten». Grundwasser besteht die Gefahr, daß die Schadstoffe im Verlaufe der künftigen Jahre in das für die Trinkwassergewinnung so wichtige Tiefenwasser gelangen«
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das im Bereich zwischen Ackersohle und Wasserleitersohle befindliche Grundwasser zu reinigen und so das Absinken der Schadstoffe in das Tiefenwasser zu verhindern oder zu vermindern. Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung oder eine entsprechende Anwendung mit den im Anspruch 1 definierten Merkmalen gelöst.
236 F 190 14.05.90
Im Prinzip besteht die Erfindung darin, daß ein von einem Mantelrohr umgebendes Wasseransaugrohr vorgesehen ist, das in einem unteren Bereich zum Wassereintritt und in einem oberen Bereich zum Wassersyst-ri^t perforiert ist, daß das Mantelrohr an seiner Außense-L-e perforiert ist, um das aus dem Ansaugrohr austretende, angesaugte Wasser in das Erdreich zurückzuspulen, und daß im Saugrohr ein Luftinjektor-Rohr angeordnet ist, das zur Erzeugung eines die Ansaugung bewirkenden Unterdrucks im Ansaugrohr zwischen den perforierten Bereichen dient, wobei ein Luftaustrittsrohr zwi-
■ ■ - -
sehen Ansaugrohr und Mantelrohr die bei der turbulenten Mischung von Wasser und Luft vom Wasser getrennten flüchtigen Schadstoffe ableitet und einer Filterung zuführt. Die Rohre können jeweils aus einem Stück bestehen oder aus mehreren Einzelrohren und/oder Filterrohrteilen zusammengesetzt sein.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. .
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden ein Ausfuhrungsbeispiel anhand der Zeichnung beschrieben. Diese zeigt auf der linken Seite den . schematischen Aufbau des Erdbereiches zwischen der.- Ackersohle. und- der Wasserleitersohle, dergestalt, daß sich oberhalb der. Wasserleitersohle bis zum Wasserspiegel, das heißt dem Grundwasserspiegel, der Wasserleiter angedeutet ist und zwischen dem Wasserspiegel und der Ackersohle die ungesättigte Zone, durch die Regenwasser odert dergleichen bis turn Wasserleiter absinkt. Das im Wasserleiter befindliche Wasser kann mehr oder weniger mit Schadstoffen belastet sein. Um diese Schadstoffe aus dem Grundwasser zu entfernen, ist in das soweit beschriebene Erdreich ein Wasseransaugrohr 1 eingeführt, das mit seinem unteren Ende 2 bis in die Wasserleitereohle reicht und dort einen Sumpf 3 bildet, in dem sich evtl. Feststoffe absetzen können. Oberhalb des Sumpfes 3 ist d«is Wasseransaugrohr 1 perforiert und bildet durch diesen perforierten Bereich 1J einen Saugrohreingang 5 für das anzusaugende Wasser W.
·_·#3 --' '·· ' 236 F 190
11.05.90
Das Wasseransaugrohr 1 ist an seinem oberen Ende 6 luftdicht abgeschlossen, beispielsweise durch einen Flansch 7„ Oberhalb des Wasserspiegels ist das Wasseransaugrohr 1 zur Bildung eines Saugrohrausganges 8 für das angesaugte Wasser W mit einem perforierten Bereich 9 versehen. Der Bereich 10 zwischen dem perforierten Bereich 9 und dem Flansch 7 ist im wesentlichen, das heißt bis auf die Verbindung zum perforierten Bereich, abgeschlossen. Durch den Flansch 7 ist in das Wasseransaugrohr 1 ein Luftinjektor-Rohr 11 eingeführt, dessen unteres Ende 12 bis unterhalb des perforierten Bereiches 9 geführt ist und dort durch die am unteren Rohrende 12 austretende und sofort nach oben strebende injizierte Luft einen Luftunterdruck erzeugt, der das Grundwasser durch den Saugrohreingang 5 ansaugt. Das nach oben strebende Luft-Wasser-Gemisch tritt durch die Perforation 9 im Wasseransaugrohr 1 in einen Raum 13 aus, der zwischen der Außenseite des Wasseransaugrohres 1 und der Innenwandung eines Mantelrohres 14 gebildet ist, das das Wasaeransaugrohr 1 konzentrisch umschließt und an seinem oberen Ende bis auf ein Luftaustrittsrohr 15 dicht abgeschlossen ist. Das Mantel rohr 14 ist an seinem unteren Ende 16 gegenüber dem Wasseransaugrohr 1 durch einen Dichtring 17 abgedichtet und mit einer solchen seitlichen Perforation 18 versehen, daß das angesaugte Wasser nach d^m Durchtritt durch die Perforation 9 des Wasseransaugrohres 1 zunächst in den vom Mantelrohr 11 umschlossenen Bereich absinkt und dann durch dessen Perforation 18 seitlich in das Erdreich austritt. Die Perforation 18 des Mantelrohres 14 ist soweit unterhalb der Perforation 9 des Wasseransaugrohres 1 angeordnet, daß das angesaugte Wasser W durch die Perforation 9 des Wasseransaugrohres 1 schießt und danach auf die geschlossene Innenwandung des Mantelrohres 14 trifft. Dadurch wird verhindert , daß das angesaugte Wasser W das Erdreich hinter der Perforation 18 des Mantelrohres 14 ausspulen kann. Das angesaugte Wasser W führt also einen Kreislauf durch vom Wasserieiter durch den Saugrohreingang 5 in das Wasserar.saugrohr 1
: · ··:; · 236 F 19O
1 4 ■" " 1A.05.90
bis zum Wasserausgang 8 des Rohres 1 und von dort durch das Mantelrohr 11J wieder in den Wasserleiter des Erdreiches zurück.
Je nach der Höhenlage des Injektorrohr-Ausganges 12 im Wasseransaugrohr 1 wird dae Wasser W mit einem mehr oder weniger großen Unterdruck angesaugt und schießt daher mit mehr oder weniger großer Geschwindigkeit nach oben. Dort trifft das angesaugte Wasser W auf den nach oben geschlossenen Raum 10 und wird von dort reflektiert oder zurückgeworfen. Das im geschlossenen Raum 10 befindliche Luftpolster wird durch das angesaugte und auf das Luftpolster aufprallende Wasser komprimiert. Weil das vom Luftpolster reflektierte Wasser auf das hochschießende Wasser trifft, ist die Kompression des Luftpolsters ungleichförmig. Es stellt sich ein pulsförmiges oder turbulentes Verhalten ein. Durch diese Turbulenz in Verbindung mit dem Wasserausgang 8 des Ansaugrohres 1 und dem Auftreffen des Wassers W auf die Innenwandung des Mantelrohres 14 wird das angesaugte Wasser W1 relativ stark verwirbeit und dabei mit der injizierten Luft vermischt. Dadurch beinhaltet die durch das, Luftaustrittsrohr 15 ständig abgesaugte Luft auch wesentliche Teile der im Wasser W enthaltenen Schadstoffe· Durch die bis ins Erdreich wirkende Vibration der Turbulenzen in den Rohren wird die Trennung der Schadstoffe selbst .von kleinen Korngrößen des Erdreiches begünstigt. Die durch das Luftaustrittsrohr 15 mittels einer Pumpe, eines Ventilators oder dergl« abgesaugte Luft wird über ein Filter 19 geleitet. Dieses Filter enthält nach einiger Zeit der Filterung beträchtliche Mengen an Schadstoffen, die dann konzentriert entsorgt werden können.
Das ganze Rohr sy tem 1, 14, 11 kann unter der Erde verborgen sein und nur mit der für die Luftabsaugung erforderlichen, relativ geringen Energiezufuhr betrieben werden. Nach einiger Betriebsseit mit ständig angesaugtem schadstoff hai t-igen Grundwasser und ständig in das Erdreich zurückgeleitetem
; ::.. r. ? · · · · 236 F 190
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gereinigten Wasser setzen sich im Filter 19 keine weiteren Schadstoffe mehr ab. Dann kann die Einrichtung abgeschaltet oder ausgebaut und an anderer Stelle wieder aufgebaut und dort betrieben werden. Es ist auch möglich, gleichzeitig oder alternierend eine größere Anzahl gleichartiger Einrichtungen über eine größere Fläche verteilt zu betreiben, um beispielsweise die aus einer Deponie an vielen Stellen austretenden Schadstoffe möglichst schnell vollkommen zu entsorgen oder auf ein nicht mehr gefährdendes Ausmaß herabzusetzen.
Die Geschwindigkeit des angesaugten Wassers kann durch Verschiebung des Injektor-Rohres und damit ihrer unteren öffnung eingestellt oder verändert werden. Dadurch kann die Menge des angesaugten Wassers auf ein Maß eingestellt werden, das von der Einrichtung ohne überfüllung verarbeitet werden kann. Die Zuführung der Luft in das System kann durch Druckluft durch das Injektor-Rohr 11 oder durch Absaugung durch das Rohr 15 erzielt werden. Das an den Ausgang des Luftabsaugrohres 15 angeschlossene Filter 19 kann als übliches, bekanntes Einweg-Filter ausgebildet sein.
Bei einsE praktisch erprobten Ausführungsbeiepiel d^r Erfindung hatte das Wasseransaugrohr 1 eine Gesamtlänge von 18 m, die zusammen mit dem Mantelrohr 14 nach den Regeln des Brunnenbaus am Ort des Einbaus eingebaut und montier-t wurden. Das Mantelrohr 14 entsprach mit ,einer ' Länge von 8 m etwa der Dicke der ungesättigten Zone« Die Perforation im Mantelrohr 14 beginnt etwa 100 cm oberhalb des Wässerspiegels und ist so lang bemessen, daß Variationen im Wasserspiegel keinen nennenswerten Einfluß auf den Austritt des Wassers haben- Der perforierte Bereich 9 des Wasseransaugrohres 1 beginnt oberhalb der Perforation des Mantelrohres 14, um Auswaschungen zu verhindern. Der Abstand der beiden Perforationsbereiche im Wasseransaugrohr 1 und im Mantelrohr 14 ist abgesehen von dem zu vermeidenden Auswaschungseffekt
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-'6 -..*·..; &udiagr;.05.50
relativ unkritisch, da das geförderte Wasser nur genügend Raum zwischen den Rohren 11 und 14 für Aufnahme und Abfluß f finden muß. Kritisch ist dagegen der Abstand zwischen der
': Perforation 9 und dem Injektorrohrausgang 12, da bei einem
zu kleinen Abstand die Ansaugung nicht funktioniert und bei einem zu großen Abstand zuviel Wasser gefördert wird- Bei 1,50 m Abstand ist die Druckdifferenz bereits 1500mm Wassersäule- Auf der Einstellung und Einhaltung der richtigen Druckdifferenz beruht, das richtige Funktionieren des Systems
Die Rohre können aus den üblichen für Pumpensysteme bekannten Materialien bestehen. Es haben sich aber auch Plastik·- s v Materialien als günstig erwiesen- Das Wasseransaugrohr 1 ist vorzugsweise im Mantelrohr IH zentriert- Dies geschieht im oberen Bereich durch den Flansch 7 und im unteren Bereich durch die Dichtung 1£. Das Injektionorohr 11 ist im Flansch 7 zentriert befestigt- Es kann dort längsverschieblich gelagert sein, wobei Feststellmittel für die eingestellten Positionen zweckmäßig sind, beispielsweise eine sogenannte Stopfbuchse.
Das Filter 19 , z.B. ein Aktiv-Kohle-Filter, kann mit dem Luftsaugaggregat 20 eine Baueinheit bilden- Ais Luftsäug-
>. aggregat hat 3ich für die Experimentierarbeit bereits ein
einfacher Staubsauger als funktionsfähig für die Lösung der Aufgabe erwiesen. Da das System für einen ständigen Einsatz untertage vorgesehen ist, je nach Schadstoffbelastung also auch für tage und Nächte, kann es zweckmii-o sein, die Baueinheit 19, 20 trotz ihrer relativ geringen Geräuschentwlcklung in einem schallisolierenden Behälter unterzubringen.
&bgr; Die soweit beschriebene Anordnung ist im Zusammenhang mit
dem Grundwasser im Boden beschrieben. In allen Anwendungs- ;y zwecken wird eine Wasserzirkulation vom Tief- zum Hochbe-
*.; reich erzeugt, die eine Wasserumwälzung im gesamten Wasserstockwerk ermöglicht, wobei die Perforationen der Rohre
F 190 3
236 05-90 -M
14.
zugleich dem Wassereintritt und Wasseraustritt dienen als auch Sand, Kies oder dergl zurückhalten. Günstige Verhältnisse für die Wasserumwälzung wie auch für die Trennung und Ableitung der Schadstoffe aus dem umgewälzten Wasser hatte ein System mit Durchmessern von 250 mm für das mantelrohr 14, 100mm für das Ansaugrohr 1 und 50mm für das Luft-Injektionsrohr 1·1 - Der Durchmesser des Luft-Injektionsrohres 11 erlaubt auch, während des Betriebes Meßgeräte in das Ansaugrohr herabzulassen, um beispielsweise die Geschwindigkeit des emporschießenden Wassers zu messen und gg-f. die Meßgröße zur automatischen Einstellung des Injektionsrohres 11 zu verwenden.
Die soweit beschriebene Einrichtung kann als vorgefertigte Einheit geliefert werden, kann aber auch am Einsatzort aus vorgefertigten Bauteilen zusammengesetzt werden, um das beschriebene Verfahren zur Reinigung des Grundwassers durchzuführen. .

Claims (4)

1 4
236 F 190
14.05-90
Schutzansprüche
-1- Einrichtung zur Reinigung von beispielsweise mit Scl-:istoffen belastetem Grundwasser, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wasseraasaugrohr (1) und ein Mantelrohr (14) an ihrem oberen Ende zu einer Baueinheit vei cunden sind, daß das Wassersaugrohr < T).-'über seine Länge zwei voneinander getrennte seitliche obere und untere Wasserdurchtritt sstellen (5,8) aufweist und das Mantelrohr (14) eine in Längsrichtung der Rohre. (1,14) gegen die obere öffnung (8) versetzte Wasseraustritts öffnung (18), daß in das Wasseransaugrohr (1) von außen ein Luftinjektionsrohr (11) solcher Länge eingeführt ist, daß die Luftaustrittsöffnung des Luftinjektionsrohres (11) unterhalb der oberen Wasserdurchtritteöffnung (8) des Wasseransaugrohres (1) liegt, und daß an den Raum
(13) zwischen Wasseransaugrohr (T) und dem Mantelrohr
(14) ein Luftaustrittsrohr (15) angeschlossen ist, durch das die im Raum 13 enthaltene Luft einem Filter
4 '
(19) zuführbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasseransaugrohr (1) an seinem oberen Ende durch einen Flansch (7) abgeschlossen ist, der mit dem oberen Ende des Mantelrohres (14) abdichtend verbindbar ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (7) zugleich Durchführung und Halterung für das Luftinjektionsrohr (11) ist.
236 F 190 1-4-05-90
4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasseransaugrohr (15 in seinem oberen Teil einen nach unten offenen geschlossenen Raum (10) bildet-
5- Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß das In.jektorrohr (11) in seiner Längsrichtung verstellbar ist»
6- Einrichtung nach- eimern der .Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, <Ja£ die Wasser- Ein- und üüs-gänge (5,8,18) durch Psi rationer, in den Rohren (1,14) -sbildet werden.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, da£ ein von einem Mantelrohr umgebenes Wasseransav-jrohr (1) vorgesehen ist, das in einem unteren Bereich zum Wassereintritt und in einem oberen Bereich zum Wasseraustritt perforiert ist, daß das Mantelrohr (14) an seiner Außenseite perforiert ist, um das aus dem Ansaugrohr (1) austretende, angesaugte Wasser in das Erdreich zurückzuspulen, und daß im Saugrohr (1) ein Luftinjektor-Rohr (11) angeordnet ist, das zur Erzeugung eines die Ansaugung bewirkenden Unterdrucks im Ansaugrohr (1) zwischen den perforierten Bereichen dient, wobei ein Luftaustrittsrohr (15) zwischen Ansaug rohr und Mantelrohr (1,14) die bei der turbulenten Mischung von Wasser und Luft vom Wasser getrennten flüchtigen Schadstoffe ableitet und einem Filter (19) zuführt.
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