DE4142353C2 - Vorrichtung zum Reinigen von Grundwasser durch Strippen mit einem Gas, insbesondere Luft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von Grundwasser durch Strippen mit einem Gas, insbesondere Luft, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der EP 0 457 261 A1 be­ kannt. Aus dem Trennraum des Brunnenrohres wird mittels Unterdruck Luft abgesaugt, wobei durch die sich einstellen­ den Druckverhältnisse über das zur Außenluft offene Injek­ torrohr Außenluft nachströmt und als Strippluft im Brunnen­ rohr aufsteigt. Mit der durch das Wasser geführten Luft werden leicht flüchtige Verunreinigungen ausgetragen. Mit diesem bekannten Brunnen konnten zufriedenstellende Reini­ gungsergebnisse erzielt werden; jedoch ist das Einbringen der Strippluft durch Erzeugen eines Unterdrucks im Trenn­ raum sehr energieintensiv, weshalb alternativ auch die Zu­ führung von Druckluft durch das Injektorrohr vorgeschlagen ist.

Ferner hat sich gezeigt, daß der Reinigungseffekt eines Strippvorganges durch das Massenwirkungsgesetz physikalisch begrenzt ist. Bei starken Verunreinigungen führt das dazu, daß das aus dem Wassserablauf abströmende Wasser noch mit Verunreinigungen behaftet ist, somit die gewünschte hohe Reinigungswirkung nicht immer gewährleistet ist.

In der DE-A 36 25 488 ist als bekannt beschrieben, das zu reinigende Wasser unter Ausnutzung der Schwerkraft über mehrere Kaskaden zu leiten, in deren Bereich jeweils Druck­ luft in das Wasser eingepreßt wird. Selbst wenn - wie in der DE-U 74 03 761 vorgeschlagen - durch Ausnutzung der hohen Fließgeschwindigkeit des Wassers der dabei auftreten­ de Unterdruck zur Zufuhr von Luft ausgenutzt wird, ist ein hoher Energiebedarf nötig. Dabei ist die hohe Fließge­ schwindigkeit für die beabsichtigte Begasung des Wassers nachteilig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß auch mit extrem hohen Verunreinigungen belastetes Grundwasser zu­ friedenstellend zu reinigen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Durch die kaskadenartige Hintereinanderschaltung von minde­ stens zwei Strippbereichen wird innerhalb nur einer Vor­ richtung ein sehr hoher Reinigungseffekt erzielt, welcher die Gewähr bietet, daß das aus dem Wasserablauf abströmende Grundwasser weitgehend frei von Verunreinigungen ist. Dabei wird das Wasser in jedem weiteren Strippbereich entgegen der Schwerkraft angehoben und verwirbelt, so daß zum Aus­ tritt der Verunreinigungen sowie der eingeleiteten Gase ausreichend Zeit zur Verfügung steht.

Bevorzugt sind die weiteren Strippbereiche gleich ausgebildet, wobei eine koaxiale Anordnung der Strippbereiche zueinander den Bauraum der Vorrichtung klein hält.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen. In der Zeichnung sind nach­ folgend im einzelnen beschriebene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen aus drei ko­ axial zueinander liegenden Rohren bestehenden Brunnen zum Reinigen von Grundwasser,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfin­ dungsgemäßen Brunnens zum Reinigen von Grundwas­ ser.

Der Brunnen gemäß Fig. 1 hat einen Grundaufbau aus drei ko­ axial zueinander liegenden, zylindrischen Rohren. Das Brun­ nenrohr 21 ist lotrecht im Boden 22 abgeteuft und besteht aus einem zentralen Förderrohr 7 und einem Mantelrohr 12.

Das Förderrohr 7 ist länger als das Mantelrohr 12 ausgebil­ det und weist in seinem unteren Endabschnitt 7a einen Was­ serzulauf 6 auf, der aus in der Wandung des Förderrohrs 7 eingebrachten Bohrungen gebildet sein kann. Die Bohrungen sind in Umfangsrichtung in einer Reihe nebeneinander ange­ ordnet, wobei mehrere versetzt übereinander liegende Reihen vorgesehen sind. Der genaue Aufbau des Brunnens ergibt sich aus der älteren Patentanmeldung P 41 29 511.0.

Das obere Ende 30 des Förderrohrs 7 ist offen ausgebildet und wird von dem Mantelrohr 12 übergriffen, welches aus dem Boden 22 herausragt. Zwischen dem oberen Endabschnitt 7b des Förderrohres 7 und dem Mantelrohr 12 ist ein Ringraum 2a ausgebildet. Das untere Ende 12a des Mantelrohres 12 weist einen Wasserablauf 11 auf, der entsprechend dem Wasserzulauf 6 im Förderrohr 7 ausgebildet sein kann. Der Wasserzulauf wie der Wasserablauf 11 weisen eine Verfilterung auf, über die das Wasser gefiltert zu- bzw. abströmt.

Das obere Ende 12b des Mantelrohres 12 ist durch einen Deckel 19 luftdicht verschlossen. Der Deckel 19 liegt mit axialem Abstand zur Überlaufkante 3 des offenen Endes 30 des Förderrohres 7 und begrenzt einen im Mantelrohr 12 ausgebil­ deten Trennraum 2.

Der Wasserablauf 11 liegt zumindest teilweise, bevorzugt vollständig unterhalb des Grundwasserspiegels GW. Die Über­ laufkante 3 des offenen Endes 30 des Förderrohres 7 liegt oberhalb des Grundwasserspiegels GW, ebenso der Trennraum 2.

Zentral im Förderrohr 7 mündet ein im Durchmesser kleiner ausgebildetes Injektorrohr 9, welches im Deckel 19 zentral gehalten ist. Das Injektorrohr 9 mündet unterhalb des Grund­ wasserspiegels GW in das Förderrohr 7. Im gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel ragt der untere Endabschnitt 8 des Injektor­ rohrs 9 leicht über die untere Kante des Mantelrohres 12 hinaus. Der Endabschnitt 8 ist zur Bildung eines Luftaus­ tritts ähnlich einer Siebwandung ausgebildet und kann an seinem offenen Ende verschlossen sein. Anstelle einer ge­ lochten Siebwandung kann für den Luftaustritt auch eine Einzeldüse ausgebildet werden.

Über das Injektorrohr 9 wird in Pfeilrichtung 1 ein Stripp­ gas, vorzugsweise Druckluft, zugeführt, welches durch den gelochten Endabschnitt 8 in das im Förderrohr 7 stehende Grundwasser austritt. Die Druckluft entspannt sich und steigt in dem durch das Injektorrohr 9 und das Förderrohr 7 begrenzten Ringraum nach oben, der den Strippbereich 4 bil­ det. Die aufsteigende Luft reißt Wasser mit, welches am of­ fenen Ende 30 über die Überlaufkante 3 in den Ringraum 2a des Mantelrohres 12 eintritt, um dann über den Wasserablauf 11 abzufließen. Auf diese Weise wird Grundwasser in Pfeil­ richtung 5 durch den Wasserzulauf 6 in das Förderrohr 7 ein­ treten und zum luftdurchströmten Strippbereich 4 aufsteigen, in den Ringraum 2a übertreten und in Pfeilrichtung 10 über den Wasserablauf 11 abströmen.

Die über das Injektorrohr 9 in Pfeilrichtung 1 unter Druck zugeführte Strippluft trägt leicht flüchtige Verunreinigun­ gen wie chlorierte Kohlenwasserstoffe und ähnliches aus dem Grundwasser aus und steigt in den Trennraum 2 auf, in dem etwa Umgebungsluftdruck herrscht. Von dort wird über den Luftaustritt 13 die Strippluft zusammen mit den Verunreini­ gungen in Pfeilrichtung 13a abgesaugt.

Der im Strippbereich 4 auftretende Reinigungseffekt ist durch das Massenwirkungsgesetz physikalisch begrenzt. Um eine weitgehend vollständige Reinigung des Grundwassers zu erzielen, ist gemäß den Ausführungsbeispielen vorgesehen, in den Ringraum 2a zwischen Förderrohr 7 und Mantelrohr 12 wei­ tere Injektorrohre 9a, 9b münden zu lassen, deren Endab­ schnitte 8a und 8b entsprechend dem Luftaustritt 8 im Injek­ torrohr 9 ausgebildet sind. Über die weiteren Injektorrohre 1a und 1b wird ebenfalls Druckluft zugeführt, so daß sich im Ringraum 2a weitere Strippbereiche 4a und 4b ausbilden, wo­ durch in Strömungsrichtung des Wassers die Strippbereiche kaskadenartig hintereinander liegen und eine Gesamtreinigung des Grundwassers vor Austritt aus dem Wasserablauf 11 er­ zielbar ist. Die Strippbereiche 4 und 4a, 4b sind gleich ausgebildet, liegen voneinander getrennt und sind koaxial ineinander verschachtelt. Die Strippbereiche 4a, 4b liegen in Umfangsrichtung um den zentralen Strippbereich 4.

Die unteren Endabschnitte 8a und 8b der weiteren Injektor­ rohre 9a und 9b ragen bis in den Bereich des Wasserablaufs 11; radial gesehen überlappen die Endabschnitte 8a und 8b den Wasserablauf 11 teilweise.

Wie Fig. 2 zeigt, liegen im Ringraum 2a zwischen dem Mantel­ rohr 12 und dem Förderrohr 7 vorteilhaft mehrere Injektor­ rohre 9a bis 9d, welche in Umfangsrichtung äquidistante Abstände a zueinander haben. Die Injektorrohre 9a bis 9d liegen auch mit gleichen radialen Abständen b zum Förderrohr 7 bzw. zum Mantelrohr 12. Alle weiteren Injektorrohre sind - ebenso wie das Hauptinjektorrohr 9 - in dem das Mantelrohr 12 abschließenden Deckel 19 gehalten.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 entspricht im Grundauf­ bau dem nach Fig. 1, weshalb für gleiche Teile gleiche Be­ zugszeichen verwendet sind.

Der Endabschnitt 7b des Förderrohrs 7 ist von einem Trenn­ rohr 31 koaxial übergriffen, welches am Deckel 19 gehalten ist. Das Trennrohr 31 liegt zwischen den weiteren Injektor­ rohren 9a und 9b und dem Förderrohr 7; seine untere Kante 32 liegt etwa auf der Höhe der unteren Kanten der weiteren In­ jektorrohre 9a und 9b.

Die weiteren Injektorrohre und das Innenrohr 31 liegen in einem Innenbecher 33, der innerhalb des Ringraums 2a ange­ ordnet ist und mit seinem Boden 34 am Förderrohr 7 vorzugs­ weise dicht gehalten ist. Die untere Kante 32 des Trennrohrs 31 liegt mit axialem Abstand zum Boden 34; die dem Deckel 19 zugewandte Überlaufkante 35 des Innenbechers 33 liegt ober­ halb des Grundwasserspiegels GW.

Die weiteren Injektorrohre 9a, 9b liegen in dem zwischen dem Trennrohr 31 und dem Innenbecher 33 ausgebildeten weiteren Ringraum 2a′ jeweils mit gleichem radialen Abstand zum Trennrohr 31 bzw. zum Innenbecher 33. In Umfangsrichtung liegen die weiteren Injektorrohre 9a und 9b mit äquidistan­ ten Abständen zueinander.

Durch die Anordnung des Trennrohrs 31 ist oberhalb der Über­ laufkante 3 des Förderohres 7 ein weiterer Trennraum 2′ ge­ bildet, aus dem über einen weiteren Luftaustrittsstutzen 13′a die Strippluft zusammen mit den aufgenommenen Verun­ reinigungen in Pfeilrichtung 13 abgezogen wird. Es kann vor­ teilhaft sein, das Trennrohr 31 im Bereich des Deckels 19 mit Luftdurchtritten zu versehen, so daß der Trennraum 2, über den Trennraum 2 und den Stutzen 13a in Pfeilrichtung 13 entsorgt werden kann. Der Stutzen 13′a könnte dann entfal­ len.

Entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 tritt das verunreinigte Grundwasser in Pfeilrichtung 5 über den Was­ serzulauf 6 in das Förderrohr 7 ein und wird zusammen mit der über den Endabschnitt 8 des Injektorrohres 9 eintretenden Strippluft über die Überlaufkante 3 gefördert; die Verunrei­ nigungen treten zusammen mit der Strippluft in den Trennraum 2′ aus.

Das über die Überlaufkante 3 in den Ringraum zwischen Trenn­ rohr 31 und Förderrohre 7 übertretende Wasser strömt in den Innenbecher 33 und wird durch die aus den Endabschnitten 8a und 8b der weiteren Injektorrohre 9a und 9b austretende Strippluft über die Überlaufkante 35 in den Ringraum 2a übertreten, um von dort über den Wasserablauf 11 in Pfeil­ richtung 10 abzuströmen. Die mittels des Strippgases ausge­ tragenen Verunreinigungen steigen in den Trennraum 2 auf und werden über den Luftaustrittsstutzen 13a in Pfeilrichtung 13 abgezogen.

In beiden Ausführungsbeispielen wird das über den Wasserzu­ lauf 6 eintretende Wasser zunächst in einer ersten Stufe im Strippbereich 4 gereinigt, um dann - nach Übertritt in den Innenbecher 33 - in einer weiteren Stufe im Strippbereich 4a gereinigt zu werden.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Reinigen von Grundwasser durch Strippen mit einem Gas, insbesondere Luft, mit einem aus einem Förderrohr (7) und einem das obere Ende (30) des Förderrohres übergreifenden Mantelrohr (12) größeren Durchmessers gebildeten Brunnenrohr (21), mit einem unterhalb des Grundwasserspiegels (GW) im unteren Endabschnitt (7a) des Förderrohres (7) liegenden Wasserzulauf (6) und einem im unteren Endabschnitt (12a) des Mantelrohres (12) ausgebildeten Wasserablauf (11), mit einer Anordnung zur Aufrechterhaltung eines Grundwasserstroms vom Wasserzulauf (6) zum Wasserablauf (11) und einem unterhalb des Grundwasserspiegels in das Förderrohr (7) mündenden Injektorrohr (9) zum Zuführen des Strippgases in einen Strippbereich (4), aus dem das Strippgas in einen oberhalb des Grundwasserspiegels liegenden Trennraum (2) des Brunnenrohres (21) aufsteigt und über einen Luftaustritt (13) abgeführt ist, wobei zur Bildung des Trennraumes (2) das Mantelrohr (12) am oberen Ende geschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den zwischen Förderrohr (7) und Mantelrohr (12) ausgebildeten Ringraum mehrere weitere Injektorrohre (9a, 9b) münden, welche an ihrem unteren, einen Luftaustritt aufweisenden Endabschnitten (8a, 8b) einen dem ersten Strippbereich (4) kaskadenartig folgenden, zwischen Wasserzulauf (6) und Wasserablauf (11) liegenden, weiteren Strippbereich (4a, 4b) ausbilden, wobei die Injektorrohre (9a, 9b) in Umfangsrichtung des Ringraumes mit äquidistanten Abständen (a) zueinanderliegen und die Strippbereiche (4 und 4a, 4b) koaxial ineinander verschachtelt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strippbereiche (4, 4a, 4b) gleich ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (8) für den Luftaustritt - radial gesehen - den Wasserablauf (11) im Mantelrohr (12) teilweise überlappt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektorrohre (9a, 9b) mit gleichem radialen Abstand (b) zu den benachbarten Ringwandungen liegen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der die Überlaufkante (3) aufweisende Endabschnitt (7b) des Förderrohres (7) von einem Trennrohr (31) übergriffen ist, welches zwischen den weiteren Injektorrohren (9a, 9b) und dem Förderrohr (7) liegt und mit diesem einen weiteren Ringraum begrenzt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterkante (32) des Trennrohres (31) etwa auf Höhe der unteren Enden der weiteren Injektorrohre (9a, 9b) liegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennrohr (31) und die weiteren Injektorrohre (9a, 9b) in einen Innenbecher (33) ragen, dessen Überlaufkante (35) oberhalb des Grundwasserspiegels (GW) liegt.