Спосіб та пристрій для очищення ґрунтових вод і свердловина-супутник
Формула / Реферат
1. Спосіб очищення води шляхом зниження вмісту речовин, таких як метали, металоїди або нітрат та нітрит, або в ґрунтових водах, або в штучних ґрунтових водах з інфільтрованих поверхневих вод або поверхневих вод, які протікають крізь басейн (1), який містить природний фільтрувальний матеріал, згідно з яким при зниженні вмісту речовин, таких як метали або металоїди, воду, яка містить кисень або речовини, які виділяють кисень, і/або природні мікроорганізми, які здійснюють метаболічні реакції, або при зниженні вмісту нітрату і нітриту, воду, яка містить денітрифікуючі організми і/або їх субстрати, періодично вводять в басейн (1) по ряду свердловин-супутників (2), розташованих навколо принаймні однієї випускної свердловини (3) для випускання очищеної води, який відрізняється тим, що згадану воду, яка містить кисень і/або речовини, які виділяють кисень, і/або природні мікроорганізми, які здійснюють метаболічні реакції, або денітрифікуючі організми, і/або їх субстрати, однорідно розподіляють по глибині у згаданому басейні (1), і при цьому воду, яку очищають, подають в басейн за допомогою горизонтально розміщених живильних труб (5), і причому випускання очищеної води із згаданої принаймні однієї випускної свердловини (3) є таким, що біля згаданої принаймні однієї випускної свердловини (3) створюється сталий від'ємний тиск.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що він виконується у принаймні два етапи в басейні, поділеному на принаймні два окремо розташованих модулі, завдяки чому на першому етапі знижують вміст нітрату і нітриту в одному першому модулі, а на другому етапі знижують вміст металів і металоїдів в другому модулі, причому воду подають між згаданими принаймні двома модулями без будь-якої проміжної обробки.
3. Спосіб за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що метали і металоїди, які видаляються з сирої води, вибрані з групи, до якої входять залізо, марганець, свинець і арсен.
4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що його використовують для зниження тільки вмісту нітрату та нітриту.
5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що його використовують для зниження тільки вмісту металів та металоїдів.
6. Пристрій для очищення або ґрунтових вод, або штучних ґрунтових вод з інфільтрованих поверхневих вод або поверхневих вод шляхом зниження вмісту речовин, таких як метали, металоїди, нітрат та нітрит, який має басейн (1), який містить природний фільтрувальний матеріал, ряд свердловин-супутників (2), принаймні одну випускну свердловину (3) для випускання очищеної води і живильні труби (5), гідравлічно з'єднані між собою, завдяки чому при зниженні вмісту речовин, таких як метали або металоїди, воду, яка містить кисень або речовини, які виділяють кисень, або природні мікроорганізми, які здійснюють метаболічні реакції, або при зниженні вмістів нітрату та нітриту, воду, яка містить денітрифікуючі організми і/або їх субстрати, періодично вводять в басейн (1) по ряду свердловин-супутників (2), розташованих навколо принаймні однієї випускної свердловини (3), який відрізняється тим, що вода, яка очищається, подається в периферійну частину басейну (1) по живильних трубах (5), які встановлені горизонтально, причому басейн (1) герметично закритий матеріалом (11), непроникним для повітря та води, при цьому усі впускні отвори та випускні отвори в матеріалі (11) непроникні для повітря і води для усунення можливості потрапляння в басейн іншої неочищеної води.
7. Пристрій за п. 6, який відрізняється тим, що, коли матеріал (11) є гумою або пластиком, то надлишковий тиск під матеріалом компенсується покривним шаром, поміщеним зверху на матеріал, з товщиною, достатньою для компенсації надлишкового тиску.
8. Пристрій за п. 6, який відрізняється тим, що згадані свердловини-супутники (2) мають принаймні одну впускну трубу (8) та принаймні одну випускну трубу (7), при цьому у згаданій впускній трубі (8) та згаданій випускній трубі (7) виконані отвори або дірки (10) у такий спосіб, що площі цих отворів або дірок (10) згаданої принаймні однієї впускної труби (8) збільшуються з глибиною, а площі цих отворів або дірок (10) згаданої принаймні однієї випускної труби (7) зменшуються з глибиною.
9. Пристрій за п. 6, який відрізняється тим, що при зниженні вмісту металів, металоїдів, нітрату та нітриту за принаймні два етапи басейн (1) має принаймні два окремо розташовані модулі, і при цьому воду подають між модулями без будь-якої проміжної обробки.
10. Пристрій за п. 7, який відрізняється тим, що метали та металоїди, які видаляються з сирої води, вибрані з групи, до якої входять залізо, марганець, свинець та арсен.
11. Свердловина-супутник, яка використовується у пристрої за будь-яким із пп. 6-10 для очищення або ґрунтових вод, або штучних ґрунтових вод з інфільтрованих поверхневих вод або поверхневих вод in situ, яка відрізняється тим, що згадана свердловина-супутник (2) має принаймні одну впускну трубу (8) та принаймні одну випускну трубу (7), і при цьому у згаданій впускній трубі (8) та згаданій випускній трубі (7) виконані отвори або дірки (10) у такий спосіб, що площі цих отворів або дірок (10) згаданої принаймні однієї впускної труби (8) збільшуються з глибиною, а площі цих отворів або дірок (10) згаданої принаймні однієї випускної труби (7) зменшуються з глибиною.
Текст
1. Спосіб очищення води шляхом зниження вмісту речовин, таких як метали, металоїди або нітрат та нітрит, або в ґрунтових водах, або в штучних ґрунтових водах з інфільтрованих поверхневих вод або поверхневих вод, які протікають крізь басейн (1), який містить природний фільтрувальний матеріал, згідно з яким при зниженні вмісту речовин, таких як метали або металоїди, воду, яка містить кисень або речовини, які виділяють кисень, і/або природні мікроорганізми, які здійснюють метаболічні реакції, або при зниженні вмісту нітрату і нітриту, воду, яка містить денітрифікуючі організми і/або їх субстрати, періодично вводять в басейн (1) по ряду свердловин-супутників (2), розташованих навколо принаймні однієї випускної свердловини (3) для випускання очищеної води, який відрізняється тим, що згадану воду, яка містить кисень і/або речовини, які виділяють кисень, і/або природні мікроорганізми, які здійснюють метаболічні реакції, або денітрифікуючі організми, і/або їх субстрати, однорідно розподіляють по глибині у згаданому басейні (1), і при цьому воду, яку очищають, подають в басейн за допомогою горизонтально розміщених живильних труб (5), і причому випускання очищеної води із згаданої принаймні однієї випускної свердловини (3) є таким, що біля згаданої принаймні однієї випускної свердловини (3) створюється сталий від'ємний тиск. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що він виконується у принаймні два етапи в басейні, поділеному на принаймні два окремо розташованих модулі, завдяки чому на першому етапі знижують вміст нітрату і нітриту в одному першому модулі, а 2 (19) 1 3 89051 4 лишковий тиск під матеріалом компенсується покривним шаром, поміщеним зверху на матеріал, з товщиною, достатньою для компенсації надлишкового тиску. 8. Пристрій за п. 6, який відрізняється тим, що згадані свердловини-супутники (2) мають принаймні одну впускну трубу (8) та принаймні одну випускну трубу (7), при цьому у згаданій впускній трубі (8) та згаданій випускній трубі (7) виконані отвори або дірки (10) у такий спосіб, що площі цих отворів або дірок (10) згаданої принаймні однієї впускної труби (8) збільшуються з глибиною, а площі цих отворів або дірок (10) згаданої принаймні однієї випускної труби (7) зменшуються з глибиною. 9. Пристрій за п. 6, який відрізняється тим, що при зниженні вмісту металів, металоїдів, нітрату та нітриту за принаймні два етапи басейн (1) має принаймні два окремо розташовані модулі, і при цьому воду подають між модулями без будь-якої проміжної обробки. 10. Пристрій за п. 7, який відрізняється тим, що метали та металоїди, які видаляються з сирої води, вибрані з групи, до якої входять залізо, марганець, свинець та арсен. 11. Свердловина-супутник, яка використовується у пристрої за будь-яким із пп. 6-10 для очищення або ґрунтових вод, або штучних ґрунтових вод з інфільтрованих поверхневих вод або поверхневих вод in situ, яка відрізняється тим, що згадана свердловина-супутник (2) має принаймні одну впускну трубу (8) та принаймні одну випускну трубу (7), і при цьому у згаданій впускній трубі (8) та згаданій випускній трубі (7) виконані отвори або дірки (10) у такий спосіб, що площі цих отворів або дірок (10) згаданої принаймні однієї впускної труби (8) збільшуються з глибиною, а площі цих отворів або дірок (10) згаданої принаймні однієї випускної труби (7) зменшуються з глибиною. Представлений винахід відноситься до способу очищення води шляхом зниження вмістів металів, металоїдів, нітратів або нітритів у ґрунтових водах, штучних ґрунтових водах, тобто інфільтрованих поверхневих водах або поверхневих водах, які протікають крізь басейн, який містить природний фільтрувальний матеріал, завдяки чому при зниженні вмістів речовин, таких як метали або металоїди, воду, яка містить кисень або речовини, які виділяють кисень, і/або природні мікроорганізми, які здійснюють метаболічні реакції, або при зниженні вмістів нітрату і нітриту, воду, яка містить денітрифікаційні організми і/або їх субстрати, періодично вводять в басейн по ряду свердловинсупутників, розташованих навколо принаймні однієї випускної свердловини для випускання очищеної води. Представлений винахід відноситься також до пристрою для втілення способу і до свердловини-супутника. В минулому вода, яка потребує обробки та очищення для видалення заліза та марганцю, оброблялась у водообробній установці шляхом додавання до неї кисню. Це призводило до осідання домішок, які відфільтровувались з полишенням очищеної води. Кисень типово додавали до води у вигляді чистого кисню або шляхом аерації води з використанням каскадного аератора. Через те, що концентрація кисню, необхідного для осадження іонів металів з розчину, порівняно низька, залізо та марганець осаджувалися за допомогою вищеописаного процесу фільтрування, у якому фільтр охоплював один або більшу кількість шарів піску, крізь який пропускалась вода. Капіталовкладення та витрати експлуатації для такої очисної установки є високими, оскільки шари піску, який функціонує як фільтрувальний матеріал, повинен час від часу відновлюватися для покращення видалення осаджених іонів марганцю та заліза. Альтернативно, ґрунтові води очищувалися in situ, як це описано у шведському патенті №6903544-2. Вода, яка містить кисень, або речовини, які виділяють кисень, вводилася періодично у водоносний шар по ряду свердловин-супутників або супутніх труб, розташованих на наперед визначеній відстані з охопленням свердловинивододжерела або живлячої труби. Збагачена киснем вода, введена у водоносний шар, створює прийнятне середовище для росту певних мікробів, які покращують хімічну та метаболічну адсорбцію, окислення та осадження сполук в існуючих ґрунтових шарах, таким чином використовуючи ґрунтові шари як реакційне та фільтрувальне середовище. Використовувані мікроби часто є організмами, які первинно активні у зонах, створених між окислювальними та відновлювальними станами. Воду, яка містить кисень, або речовини, які виділяють кисень, періодично додавали протягом періоду в приблизно двадцять чотири години (24). Під час додавання збагаченої киснем води або води, яка містить речовини, що виділяють кисень, свердловина-вододжерело не могла б використовуватися як джерело очищеної води, оскільки сумісне використання свердловини-вододжерела та свердловин-супутників повинно спричиняти поламку фільтрувального механізму або перебій у його роботі, що призводить до погіршення якості води. Для безперервної подачі води необхідно мати дві або більшу кількість свердловин-вододжерел або придатних засобів для зберігання з охопленням вищеописаних недоліків, дозволяючи поперемінне видалення очищеної води між принаймні двома свердловинами-вододжерелами або між свердловиною та засобами зберігання. Регенерація виконувалась на недіючий свердловині-вододжерелі або свердловинах, якщо це необхідно під час добування очищеної води з альтернативного живлячого джерела. Коли вода добувається з єдиної свердловинивододжерела та подається до свердловинисупутника або певної кількості свердловин 5 супутників для надання можливості одночасного використання свердловини-вододжерела, то потік повторно поданої води головним чином стає паралельним до потоку води, яка очищається. При встановленні цього головним чином паралельного потоку, який не очищається, між свердловинамисупутниками та свердловиною-вододжерелом, реалізується дискретна радіальна схема очищення. Це поступово знижує роботоздатність свердловини-вододжерела внаслідок осадження заліза та марганцю, яке відбувається у найбільшій мірі у меншій частині водоносного шару поблизу свердловини-вододжерела. Ця проблема не з'являється при використанні двох або більшої кількості свердловин-вододжерел, як було описано перед цим, та змінюючи видалення очищеної води між свердловинами-вододжерелами, яке таким чином розподіляє осад по більшій ділянці водоносного шару. Для усунення недоліку, пов'язаного з дискретною подачею води, у шведському патенті №8206393-4 був описаний інший альтернативний спосіб очищення ґрунтових вод in situ. Перевагою такого винаходу є усунення потреби у двох або більшій кількості свердловин-вододжерел, дозволяючи безперервно відкачувати очищену воду з єдиних живлячих засобів шляхом створення потоку між свердловинами-супутниками, який по суті приблизно перпендикулярний потоку води, яка очищається. У цей спосіб периферійне очищення втілюється на достатній відстані від свердловинивододжерела, яка розподіляє осад по більшій ділянці водоносного шару, який дозволяє підтримувати роботоздатність свердловини-вододжерела. Термін «свердловини-супутники» використовується тут для позначення будь-яких засобів, за допомогою яких оброблена вода може подаватися до фільтру, басейну, водоносного шару або подібної очисної або фільтрувальної системи, за допомогою якої така вода повинна очищатися. Однак, слід розуміти, що "свердловини-супутники" також використовуються для видалення води з метою подачі її в інші свердловини-супутники. Ілюстративні приклади свердловин-супутників включають свердловини, труби, шланги, трубки та подібні пристрої. Під час роботи кондиційована вода подається у принаймні одну, проте не у всі свердловинисупутники, і одночасно з такою подачею вода виводиться з принаймні однієї свердловинисупутника для створення зони очищення для адсорбції, перетворення, окислення, осадження або випарювання забруднюючих речовин. Зокрема, вода, кондиційована окислювальними агентами або іншими корисними добавками, використовується для зниження концентрації домішок з необробленої води, роблячи воду «очищеною». Подавання у цей спосіб кондиційованої води у свердловини-супутники створює очисну або фільтрувальну зону на відстані, достатньо великій від живильних засобів, для уникнення забивання живильних засобів та для підтримування адекватного потоку до них крізь очисну зону. Вода, яка подається до свердловин-супутників, може складатися з кондиційованої води, одержаної з принаймні однієї іншої свердловини-супутника, і, якщо бажано, 89051 6 також частину очищеної води, одержаної з живильних засобів. Міняючи певну кількість свердловинсупутників, у які подається кондиційована вода, та міняючи свердловини-супутники, з яких добувають воду, користувач оптимізує очисну зону, у якій осаджуються забруднюючі речовини. У цій системі може використовуватися будь-яка кількість свердловин-супутників, більша за дві, в залежності від розміру очисної системи, гідрогеологічних умов, біогеохімічних умов, концентрації домішок, що містяться у воді, і т.д. Кондиційована вода може подаватися у свердловини-супутники протягом наперед визначеного періоду часу, який змінюється від декількох годин до декількох днів або довше. Спосіб згідно з шведським патентом №8206393-4 також дозволяє безперервне фільтрування та очищення ґрунтових вод і поверхневих вод, які використовують басейн, у якому міститься та використовується фільтр, який складається з природного або штучного матеріалу. Наприклад, ґрунт може викопуватися для формування порожнини у вигляді басейну з покривною поверхнею, а герметизуючий шар глини, бетон, пластик, водостійка тканина або подібне може накладатися на покривну поверхню з утворенням внутрішньої стінки. Свердловини-супутники для подачі кондиційованої води розташовані всередині покривного шару в басейні, а басейн заповнюється фільтрувальним матеріалом, таким як пісок. Живильні засоби можуть розташовуватися в центрі басейну; свердловини-супутники для подачі обробленої води розташовані між покривним шаром та центром басейну по внутрішньому периметру периферії внутрішньої стінки басейну для надання можливості введення кондиційованої води в очисну систему крізь певну кількість свердловинсупутників, добування води крізь принаймні одну свердловину-супутник та безперервне відведення очищеної води крізь живлячі засоби. У штучному водоносному шарі воду, яку періодично добувають з принаймні однієї свердловини-супутника, кондиціонують і далі вводять у принаймні одну іншу свердловину-супутник. Зміна свердловинсупутників, використовуваних для повторного їх завантаження із свердловинами-супутниками, використовуваними для відведення у цей спосіб води, ефективно змінює очисні зони, використовувані для осадження забруднюючих речовин. Документ WO 02/48463 описує засоби та способи очищення води, де це може також використовуватися у штучному водоносному шарі, наприклад басейн, заповнений інертним матеріалом. В описі натягування тканини на навколишній ґрунт здійснюється під поверхнею ґрунту, що означає, що верхня частина відкрита атмосфері. Те ж розташування також справедливе для шведського патенту №8206393-4. Це буде підсилювати розливання та змивання матеріалу з басейну через високі значення тиску у / воді, які створюються у басейні внаслідок інфільтрування сирої води та повторної подачі у свердловини-супутники. Фіг.3 зображає результати комп'ютерного моделювання задачі з високими значеннями тиску води, яке показує, що тиск, який дорівнює тиску, 7 створюваного покривним шаром, товщиною більш ніж чотири метри, буде потрібний для послаблення адекватного протилежного тиску для протидії високому тиску води, який превалює у відомих пристроях. Як можна побачити на Фіг.4, навіть з покривним шаром товщиною чотири метри все ще буде існувати надлишковий тиск, що дорівнює тиску, створюваного водяним стовпом висотою приблизно 1,3 метри. Задачею винаходу є усунення вищезгаданих недоліків та надання можливості безперервного та дешевого очищення сирої води. Таким чином, винахід відноситься до способу зниження вмістів металів, металоїдів, нітратів та відповідно нітритів у ґрунтових водах, штучних фунтових водах, тобто інфільтрованих поверхневих водах або поверхневих водах, які протікають крізь басейн, який містить природний фільтрувальний матеріал, завдяки чому при зниженні вмістів металів або металоїдів вода, яка містить кисень або речовини, які виділяють кисень, і/або природні мікроорганізми, які здійснюють метаболічні реакції, і, тому, при зниженні вмістів нітратів та нітритів вода, яка містить денітрифікаційні організми і/або їх субстрати, періодично подається до басейну по ряду нагнітальних свердловин, розташованих навколо принаймні однієї випускної свердловини для очищеної води. Тому спосіб відрізняється тим, що згадана вода, яка містить кисень або речовини, які виділяють кисень, і/або природні мікроорганізми, які здійснюють метаболічні реакції, або денітрифікуючі організми, і/або їх субстрати, однорідно розподіляється по глибині у згаданому басейні, і тим, що, вода, яка очищається, подається в басейн по горизонтально розташованим живильним трубам, і тим, що добування очищеної води зі згаданої принаймні однієї випускної свердловини є таким, що біля згаданої принаймні однієї випускної свердловини створюється значний від'ємний тиск. Згідно з переважним варіантом втілення способу згаданий від'ємний тиск біля згаданої принаймні однієї випускної свердловини має порядок, який відповідає приблизно тиску, створюваному водяним стовпом висотою один метр. Згідно з іншим переважним варіантом втілення способу добування очищеної води з випускної свердловини є таким, що водяний тиск живильної труби та впускних труб знижується більш ніж до половини тиску, який іншим чином існує у живильних трубах та впускних трубах. Винахід відноситься також до пристрою для зниження вмістів металів, металоїдів, нітратів та відповідно нітритів у ґрунтових водах, штучних ґрунтових водах, тобто інфільтрованих поверхневих водах або поверхневих водах, які протікають крізь басейн, який містить природний фільтрувальний матеріал, завдяки чому при зниженні вмістів металів або металоїдів воду, яка містить кисень або речовини, які виділяють кисень, і/або природні мікроорганізми, і при зниженні вмістів нітратів та нітритів воду, яка містить денітрифікаційні організми і/або їх субстрати, періодично подають до басейну по ряду нагнітальних свердловин, розташованих навколо принаймні однієї випускної свердловини для очищеної води. Цей пристрій 89051 8 відрізняється тим, що басейн герметично закритий матеріалом, який не пропускає повітря і воду, і що усі впускні отвори та випускні отвори у матеріалі є непроникними для повітря та води. Згідно з переважним варіантом втілення пристрою свердловина-супутник має принаймні одну впускну трубу та принаймні одну випускну трубу, які мають отвори або дірки, виконані таким чином, що площі цих отворів або дірок компенсують підвищений тиск води у вертикальному напрямі. Шляхом необмежувального прикладу винахід буде описуватися нижче з посиланням на супровідні креслення, на яких Фіг.1 є схематичним видом збоку пристрою згідно з винаходом для очищення сирої води, Фіг.2 є схематичним видом зверху пристрою згідно з винаходом, оснащеним центральною випускною свердловиною та декількома свердловинами-супутниками, розташованими навколо згаданої випускної свердловини, і у якому живильні труби та труби для інфільтрованої сирої води зображені пунктирами та з видаленим верхнім покривним шаром, Фіг.3 зображає результати комп'ютерного моделювання розподілу швидкісного напору у пристрої для очищення сирої води згідно з відомою технологією, Фіг.4 зображає результати комп'ютерного моделювання розподілу швидкісного напору в незагерметизованому пристрої для очищення сирої води, Фіг.5 зображає результати комп'ютерного моделювання розподілу швидкісного напору у герметичному пристрої для очищення сирої води згідно з винаходом, Фіг.6 зображає вид з торця свердловини-супутника, використовувану у пристрої згідно з винаходом, а Фіг.7 зображає виду збоку часткового розрізу свердловини-супутника на Фіг.6. Фіг.1 зображає пристрій згідно з винаходом у переважному варіанті втілення для зниження вмістів металів, металоїдів, нітратів та нітритів у сирій воді, який має басейн або штучний водоносний шар 1, розміщений в порожнині у ґрунті та містить природні фільтрувальні матеріали, такі як пісок або не зображені інші придатні матеріали, певну кількість нагнітальних свердловин-супутників 2, випускну свердловину 3, трубу 4 для подачі сирої води з, наприклад, свердловини для ґрунтових вод, яка не зображена, для живлення горизонтально розміщених живильних засобів або живильних труб 5, та свердловину 6 для можливого очищення згаданої труби 4 для подачі сирої води. Басейн 1 повністю оточений матеріалом 11, який непроникний для повітря та води, наприклад, гумою і/або пластиковим матеріалом, тобто, є герметично закритим басейном 1. Це також справедливо для верхньої частини басейну 1. Більше того, усі впускні отвори та випускні отвори для трубок, кабелів і т.д., виконані в матеріалі 11, зроблені непроникними для повітря та води. На згаданій Фіг.1 рівень ґрунту позначений цифрою 12. У зображеному варіанті втілення басейн покритий шаром товщиною приблизно один метр. Як можна побачити на Фіг.2, у конкретному варіанті втілення пристрій має форму квадратного басейну 1, проте очевидно, що басейн може мати будь-яку іншу форму, таку як круглу або прямокутну. 9 У зображеному варіанті втілення в басейні 1 знаходиться вісім свердловин-супутників 2 та одна випускна свердловина 3. Труба 4 для подачі сирої води, зображена пунктиром, під'єднана до принаймні однієї живильної труби 5, встановленої паралельно кожній стороні басейну 1. Більше того, кожна з свердловин-супутників 2 під'єднана до засобів насичення киснем води, виведеної із згаданих свердловин 2, і після насичення киснем води вона повертається назад переважно до свердловини 2 і подається в басейн 1. У пристрої згідно з винаходом свердловинисупутники 2 та випускна свердловина 3 у особливим чином розміщені для однорідного розподілу води по глибині басейну, коли вона вводиться і/або викачується з нього. Більш точно, у переважному варіанті втілення пристрою, як це можна побачити на Фіг.6 та 7, свердловини-супутники 2 виконані таким чином, що вони містять принаймні одну випускну трубу 7 і принаймні одну впускну трубу 8 (у варіанті втілення зображено дві впускні труби та дві випускні труби), відокремлені відокремлювальними засобами 9. Випускні труби 7 та впускні труби 8 виконані так, що площа отворів у формі перфорацій або вирізів 10 або дірок, виконаних будь-яким іншим способом в стінці труб 7, 8 в напрямку до оточуючого матеріалу, компенсує підвищений водяний тиск у вертикальному напрямі. Таким чином, випускні труби 7 мають площі отворів, які на будь-якій горизонтальній ділянці обернено пропорційні до підвищеного швидкісного напору води у вертикальному напрямі, таким чином, що потік добутої води однорідно розподіляється по усій поверхні труб. Інакше кажучи, найбільша частина води буде надходити з найглибших частин свердловини, де тиск води найбільший. У той же спосіб впускні труби 8 мають площу отворів, яка на будь-якій горизонтальній ділянці обернено пропорційна до підвищеного швидкісного напору води у вертикальному напрямі, завдяки чому впущена вода однорідно розподіляється по усій поверхні труби для, інакше кажучи, уникнення витікання більшої частини води з впускних труб 8 у верхній частині їх поверхні. Випускні та впускні труби 7, 8 можуть виготовлятися як окремі труби або можуть відділятися відокремлювальними засобами 9, як це зображено на Фіг.7. Окрім того, для фахівця у цій галузі очевидно, що конструкція свердловини-супутника, тобто, випускної труби 7 та впускної труби 8, зображених на Фіг.7, може використовуватися разом з пристроями, використовуваними для очищення ґрунтових вод, штучних ґрунтових вод, тобто, інфільтрованих поверхневих вод або поверхневих вод in situ. При початку застосування способу згідно з винаходом басейн 1, заповнений фільтрувальним матеріалом, повністю заповнюють водою. Потім починається викачування води з випускної свердловини 3 і воно триває до пониження рівня води біля згаданої свердловини 3 приблизно на один метр від початкового рівня. Потім воду подають крізь трубу 4 для подачі сирої води до горизонтально розміщених живильних труб 5 із загальним об'ємом, який відповідає об'єму, добутому з випус 89051 10 кної свердловини 3, завдяки чому одержується розподіл тиску води в басейні 1, як це видно на Фіг.5. Якщо не потрібно здійснювати ніяких додаткових заходів, то потім з часом природний хід речей буде згладжувати зниження рівня води біля випускної свердловини 3 і великі значення тиску води повинні збільшуватися в периферійних частинах басейну 1, що буде призводити до переповнення та витікання фільтрувального матеріалу, як описано вище. Для уникнення цього необхідно автоматично контролювати втікання та витікання води з тим, щоб зберігати зниження рівня біля випускної свердловини 3. Згідно з винаходом високий підвищений тиск в горизонтальних живильних трубах 5 та впускних трубах 8 контролюється викачуванням води з випускної свердловини 3 у такий v спосіб, що тиск знижується до приблизно половини значення тиску, який іншим чином повинен превалювати у згаданих трубах. Цей спеціальний спосіб викачування, який вимагає контролю та настроювання пристрою, що не зображений, розроблений таким чином, що завжди превалює високий від'ємний тиск біля центральної випускної свердловини 3, який у переважному варіанті втілення відповідає приблизно водяному стовпу висотою один метр під непроникним матеріалом на рівні ґрунту басейна (дивіться Фіг.5). Таким чином, згідно з винаходом надлишок тиску під непроникним матеріалом компенсується покривним шаром з досить невеликою товщиною по всьому басейну 1, оскільки вода не може підніматися більш ніж до рівня непроникного матеріалу. Значення тиску, які будуть зростати, зображені на Фіг.5 і, як це видно, вони будуть становити щонайбільше приблизно 0,5 метра водяного стовпа. Розміщуючи непроникний матеріал 11 в басейні 1, який охоплює його увесь, також видаляють з очищеної води можливі домішки в оточуючому ґрунті та повітрі. У цьому випадку кисень додається за допомогою аерації. Це здійснюється у такий спосіб, що воді надають можливість циркулювати по аераційній системі, яка не зображена, зовні закритого басейну 1. Ця аераційна система може бути загальною для впускних та випускних труб 8, 7, які розміщені біля випускної свердловини 3. Воду з випускних труб 7 аерують у загальному пристрої, який не зображений, після чого в малому басейні, який не зображений, проводиться певна деаерація так, що бульбашки вільного повітря можуть виходити у навколишнє повітря. Вода з малого басейну однорідно розподіляється закачуванням за допомогою клапанів у впускні труби 8. Більше того, окислювальні агенти включають не тільки водорозчинні хімічні речовини та гази, але й також мікроорганізми і усі інші композиції, які можуть спричиняти окислення домішок або забруднюючих речовин. Коли винахід використовується для очищення ґрунтових вод або для очищення сирої води, використовуючи описану тут технологію, то також можна використовувати метаболічні реакції природних мікроорганізмів як механізм, за допомогою якого відбувається осадження або розщеплення забруднюючих речовин. Наприклад, 11 мікрорганізми Crenothrix, Leptothrix та Gallionella використовувалися для спричинення окислення і/або осадження залізних та марганцевих забруднюючих речовин в присутності кисню. Подібним чином, кондиціонуючи воду для повторного насичення різними агентами, такими як метан або споживні речовини, можуть вводитися гетеротропні мікроорганізми для окислення або, іншим чином, метаболічного розкладання різних органічних сполук, які забруднили воду. Тому, природні мікроорганізми частково служать як засоби, за допомогою яких забруднена вода може очищатися з використанням винаходу. Фільтрувальний матеріал в басейні 1 не потребує заміни або відновлення для видалення осадженого заліза та марганцю або інших металів або металоїдів, оскільки пористість фільтрувального матеріалу переважно має розміри для періоду експлуатації, що становить більш ніж 100 років, до моменту, коли забивання пор фільтрувального матеріалу буде призводити до зменшення об'єму закачування з випускної свердловини 3. Басейн 1, зображений на Фіг.1, може поєднуватися з одним або більшою кількістю подібного(их) басейну(ів), завдяки чому впускні та випускні труби, які потім будуть розміщені одна біля іншої, об'єднуються з утворенням загальних впускних та випускних труб. Винахід описаний вище для видалення заліза та марганцю, проте для фахівця у цій галузі очевидно, що він також може використовуватися для 89051 12 видалення інших металів або металоїдів, таких як свинець та арсен. Оскільки, басейн/водоносний шар 1 згідно з винаходом утворює закриту систему, то також можна використовувати способи, які вимагають відсутності кисню. Впускні труби 8 можуть використовуватися замість впускання насиченої киснем води для впускання необхідних споживних речовин для мікроорганізмів, які живуть при аноксичних умовах. Такі споживні речовини можуть складатися з фосфатів та низькомолекулярних речовин, таких як спирти. У такому способі нітрат та нітрит перетворюються на азот, який одержується використанням денітрифікаційних організмів, а азот буде потрапляти у воду, відібрану з випускної свердловини 3. Ця вода повинна аеруватися для збереження пропорції між азотом та киснем, яка існує в атмосфері. У цьому випадку бажано видаляти як метали, металоїди так і нітрат і відповідно нітрит з сирої води, при цьому одночасно це може робитися принаймні у дві стадії, завдяки чому нітрит та нітрат спочатку видаляються в басейні, який містить один або декілька окремо розташованих модулі, подачею споживних речовин, проте не кисню, до принаймні першого модуля(ів) - а потім кисню або речовин, які виділяють кисень, до принаймні другого модуля. Вода з першого(их) модуля(ів) може подаватися до другого(их) модуля(ів) без будь-якої проміжної обробки. Зазвичай двостадійне очищення сирої води також може здійснюватися в окремо розташованих басейнах 1. 13 89051 14 15 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 89051 Підписне 16 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod and apparatus for the purification of raw water and satellite well
Автори англійськоюHallberg Rolf O.
Назва патенту російськоюСпособ и устройство для очистки грунтовых вод и скважина-спутник
Автори російськоюХаллберг Рольф О.
МПК / Мітки
МПК: C02F 3/34, C02F 1/64, C02F 3/30, C02F 1/62, C02F 1/72
Мітки: пристрій, вод, ґрунтових, спосіб, очищення, свердловина-супутник
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/8-89051-sposib-ta-pristrijj-dlya-ochishhennya-runtovikh-vod-i-sverdlovina-suputnik.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб та пристрій для очищення ґрунтових вод і свердловина-супутник</a>
Попередній патент: Триаміди n-фенілфосфорної кислоти, спосіб їх одержання і їх застосування, композиція, що містить їх, та застосування композиції, а також композиція добрива
Наступний патент: Композиція таблетки пролонгованого вивільнення, яка містить праміпексол або його фармацевтично прийнятну сіль, спосіб її виготовлення та її застосування
Випадковий патент: Привід круглов`язальної машини