用于減少未凈化的水中的雜質(zhì)成分的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及如權(quán)利要求1的前序部分所述的一種用于減少未凈化的水中的從由金屬、準(zhǔn)金屬、硝酸鹽或亞硝酸鹽組成的組中選擇的至少一種雜質(zhì)成分的方法，本發(fā)明還涉及一種如權(quán)利要求1的前序部分所述的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為在此使用的，術(shù)語(yǔ)“人工地下水”用于表示滲透地表水，術(shù)語(yǔ)“未凈化的水”則表示地下水、人工地下水或地表水。
[0003]在很多地方，為了移除鐵，飲用水需要處理和凈化并通過(guò)增加氧氣至水中使錳在水處理廠中被處理。這導(dǎo)致了雜質(zhì)的沉淀，其被過(guò)濾出來(lái)并留下了剩余的純凈水。氧氣一般以純氧的形式被添加至水中，或是通過(guò)使用階式曝氣裝置在水中充氣。因?yàn)閷⒔饘匐x子從溶液中沉淀出來(lái)所需要的氧濃度比較低，鐵和錳通過(guò)上述的過(guò)濾過(guò)程被沉淀出來(lái)，其中過(guò)濾器包含一個(gè)或多個(gè)可被水通過(guò)的砂墊層。因?yàn)樯皦|層作為過(guò)濾材料必須不斷地被還原從而加強(qiáng)對(duì)被沉淀的錳和鐵金屬離子的移除，因此對(duì)于這樣的凈化裝置的資本投資和操作成本是相當(dāng)大的。
[0004]可選擇地，如瑞典專利說(shuō)明書(shū)N0.6903544-2S所述，地下水在原位被凈化。通過(guò)以預(yù)定的距離垂直設(shè)置并圍繞抽水井或抽取管的多個(gè)衛(wèi)星井或衛(wèi)星管道，含氧或釋放氧的物質(zhì)的水被間歇地引進(jìn)蓄水層中。
[0005]作為在此使用的，術(shù)語(yǔ)“衛(wèi)星井”被用于表示垂直設(shè)置在蓄水層里的任何裝置，通過(guò)這些裝置，被處理的水可被引進(jìn)用于凈化水的過(guò)濾器、盆地、蓄水層或相似的凈化或過(guò)濾系統(tǒng)。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，衛(wèi)星井同樣應(yīng)用于回收水，以便將其引入其他的衛(wèi)星井里。衛(wèi)星井的代表性示例包括井、管道、軟管、導(dǎo)管和相似的設(shè)備。
[0006]氧化的水被引進(jìn)蓄水層從而為某些微生物的成長(zhǎng)提供合適的環(huán)境并增強(qiáng)其在現(xiàn)有的地面層的化合物的化學(xué)和代謝的吸附、氧化和沉淀，從而利用地面層作為反應(yīng)和過(guò)濾的介質(zhì)。使用的微生物通常為主要在氧化和還原環(huán)境之間建立的區(qū)域中比較活躍的生物體。含有氧氣或釋放氧氣的物質(zhì)的水在超過(guò)24小時(shí)的時(shí)間內(nèi)被間歇地添加。在添加被氧化的水或包含釋放氧氣的物質(zhì)的水的過(guò)程中，抽水井不可被作為凈化水源使用，這是因?yàn)槌樗托l(wèi)星井的同時(shí)使用會(huì)導(dǎo)致過(guò)濾機(jī)構(gòu)的故障或?qū)ζ洳僮髟斐筛蓴_，從而導(dǎo)致水的品質(zhì)的惡化。為了在連續(xù)的基礎(chǔ)上抽取水，需要兩個(gè)或多個(gè)用于儲(chǔ)存的抽水井或合適的裝置來(lái)克服上述的不足，并使凈化水的回收能夠在至少兩個(gè)抽水井之間或是井和儲(chǔ)存裝置之間交替。在來(lái)自交替提取源的凈化水的回收過(guò)程中，如果需要的話，則在休眠的一個(gè)或多個(gè)抽水井上進(jìn)行重建。
[0007]為了消除不連續(xù)的抽水存在的缺點(diǎn)，在原位的地下水凈化的另一個(gè)可替代的選擇在瑞典專利說(shuō)明書(shū)N0.8206393-4中被描述，。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)消除了兩個(gè)或多個(gè)抽水井的需求，并允許凈化水被從單一抽水井中連續(xù)地用栗抽取。
[0008]在該方法的操作中，被氧化/處理后的水被供給至至少一個(gè)但少于所有的衛(wèi)星井，在這樣的引入過(guò)程的同事，為了創(chuàng)造用于污染物的吸附、轉(zhuǎn)化、氧化、沉淀或揮發(fā)的凈化區(qū)域的目的，水從至少一個(gè)衛(wèi)星井中被提取。特別地，被氧化劑或其他有益添加劑處理過(guò)的水被用于減少來(lái)自未經(jīng)處理的水的污染物的濃度，使得水被“凈化”。供給至衛(wèi)星井的水可包括從至少一個(gè)其他衛(wèi)星井抽取的處理過(guò)的水，并且如果需要的話，也可以是來(lái)自抽取裝置的被凈化的水的一部分。
[0009]通過(guò)改變將處理水引入其中的衛(wèi)星井的數(shù)量，以及通過(guò)替換回收水的衛(wèi)星井，用戶可優(yōu)化具有沉淀污染物的凈化區(qū)域。取決于凈化系統(tǒng)的尺寸、水文地質(zhì)條件、地球生物化學(xué)條件以及包含雜質(zhì)的水的濃度等，多于兩個(gè)的任何數(shù)量的衛(wèi)星井可以被使用在該系統(tǒng)中。處理后的水可被引進(jìn)衛(wèi)星井中停留一個(gè)預(yù)定的時(shí)間段，如從幾個(gè)小時(shí)到幾天或更長(zhǎng)。
[0010]根據(jù)瑞典專利說(shuō)明書(shū)N0.8206393-4中所述的過(guò)程還允許利用盆地對(duì)未凈化的水進(jìn)行連續(xù)過(guò)濾和凈化，其中具有自然生成或人工制造材料的過(guò)濾器被包含以及利用。例如，土壤可被挖掘從而形成具有覆蓋物表面的盆地狀的槽，并且粘土、混凝土、塑料、防水布等等可被應(yīng)用到覆蓋物表面中從而形成內(nèi)壁。用于引進(jìn)被處理的水的衛(wèi)星井，被垂直設(shè)置于在盆地內(nèi)部的覆蓋物的內(nèi)部，并且盆地被過(guò)濾材料如沙所填滿。抽取裝置可位于盆地的中部，用于引進(jìn)處理后的水的衛(wèi)星井被設(shè)置在覆蓋物和盆地中部之間，并圍繞著盆地的內(nèi)壁的外圍的內(nèi)部，以便可通過(guò)多個(gè)衛(wèi)星井將處理后的水引進(jìn)凈化系統(tǒng)、可通過(guò)至少一個(gè)衛(wèi)星井進(jìn)行抽水以及可通過(guò)抽水裝置對(duì)凈化后的水回收。在人工的蓄水層中，水被間歇地從至少一個(gè)衛(wèi)星井中抽取出來(lái)、被處理以及進(jìn)一步被引進(jìn)到至少一個(gè)其他的衛(wèi)星井中。以這種方式在用于再充水的衛(wèi)星井和用于回收水的衛(wèi)星井之間進(jìn)行替換可有效地替換用于對(duì)污染物沉淀進(jìn)行凈化的區(qū)域。
[0011]W002/48469描述了用于凈化水的裝置和方法，其也可應(yīng)用在人工的蓄水層中，例如，填滿沙或其他相似材料的盆地。在說(shuō)明書(shū)中，靠著環(huán)境土壤的緊繃的布被描述為被設(shè)置在土壤表面下方，這意味著頂部部分對(duì)大氣環(huán)境是開(kāi)放的。相同的設(shè)置在瑞典專利說(shuō)明書(shū)N0.8206393也有記載。這會(huì)導(dǎo)致來(lái)自盆地的材料的溢出或消融，其原因在于未凈化的水的滲透和對(duì)衛(wèi)星井的充填在盆地中所產(chǎn)生的高水壓。
[0012]EP04749194.9描述了分別減少流過(guò)含有天然形成的過(guò)濾材料的盆地的未凈化的水中的金屬、準(zhǔn)金屬、硝酸鹽和亞硝酸鹽成分的方法，其中在減少包含氧氣或釋放氧氣的物質(zhì)的水中的金屬或準(zhǔn)金屬成分和/或天然存在的微生物的代謝反應(yīng)的情況下，以及在減少包含脫氮生物或基質(zhì)的水中的硝酸鹽和亞硝酸鹽的成分的情況下，未凈化的水因此而通過(guò)多個(gè)圍繞用于凈化水的至少一個(gè)抽水機(jī)設(shè)置的多個(gè)衛(wèi)星井被引進(jìn)至盆地中。該方法的特征在于，所述包含氧氣或釋放氧氣的物質(zhì)、和/或天然存在的微生物的代謝反應(yīng)、或脫氮生物和/或基質(zhì)的水因此通過(guò)垂直地設(shè)置在盤(pán)上的衛(wèi)星井被均勻地分配，被凈化的水通過(guò)水平設(shè)置的供給管道被供給到盆地中，并且對(duì)來(lái)自至少一個(gè)抽水井的已凈化的水進(jìn)行抽取，從而導(dǎo)致圍繞著所述至少一個(gè)抽水井產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上的負(fù)壓。
[0013]更多地，根據(jù)所述文件，該盆地通過(guò)不透氣和不透水的材料被密封，從而使所有通過(guò)該材料的輸入口和輸出口不透氣也不透水。
[0014]當(dāng)水穿過(guò)由垂直設(shè)置并圍繞抽水井的多個(gè)衛(wèi)星井形成的反應(yīng)區(qū)域被凈化時(shí)，來(lái)自注入水的衛(wèi)星井的流動(dòng)方式變得與被凈化后的水的流動(dòng)方式大致平行。當(dāng)平行的流動(dòng)方式被建立，不連續(xù)的徑向凈化方式在衛(wèi)星井之間以及衛(wèi)星井和抽水井之間被開(kāi)發(fā)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致未凈化的水僅得到效果不好的凈化。因?yàn)榘l(fā)生在靠近抽水井的蓄水層中的鐵和錳的沉淀，這逐漸減少了抽水井的可操作性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]被氧化的水或是添加不同添加劑的水在此被稱為處理后的水。
[0016]本發(fā)明的目的是為消除原位方法中的上述缺點(diǎn)，在該等原位方法中，處理后的水被從垂直點(diǎn)來(lái)源被水平地分配，這是上述方法的共同特征。
[0017]處理后的水的流動(dòng)方式在這樣的配置中將會(huì)與待處理的未凈化的水平行，從而妨礙處理后的水和未凈化的水之間的正確混合，并使得對(duì)未凈化的水的化學(xué)/生物凈化更低效。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)使用用于處理后的水的兩個(gè)或多個(gè)滲透裝置，并將至少一個(gè)滲透裝置水平設(shè)置地在未凈化的水的注入位置的上側(cè)，至少一個(gè)滲透裝置蛇在水平設(shè)置地在未凈化的水的注入位置的下側(cè)時(shí)，該問(wèn)題被排除。通過(guò)在水平滲透裝置的上側(cè)和下側(cè)之間對(duì)處理后的水的回收和滲透進(jìn)行交替，使基本上垂直流動(dòng)的處理后的水在這些滲透裝置之間生成，從而沿著垂直于未凈化的水的流動(dòng)的方向分配處理后的水。這將會(huì)為在蓄水層/盆地的較大部分之上的化學(xué)/生物過(guò)程建立一個(gè)大的且更有效的處理區(qū)域。同時(shí)通過(guò)不透膜的輸入口的數(shù)量也被徹底地最小化，其可消除通過(guò)不透膜的水的泄漏。同樣地，衛(wèi)星井和它們的栗被移除，從而使建造更容易以及過(guò)程更加劃算。
【附圖說(shuō)明】
[0019]通過(guò)非限制性的例子，本發(fā)明將通過(guò)參考和附圖被描述如下:
[0020]圖1為根據(jù)用于未凈化的水的凈化的發(fā)明的裝置的側(cè)面示意圖；以及
[0021]圖2為具有中部抽水井和圍著所述抽水井設(shè)置的水平滲透裝置的根據(jù)本發(fā)明的裝置的俯視圖，其中供給管道和用于未凈化的水的滲透的管道通過(guò)虛線被示出，并且覆蓋表土被移除。
【具體實(shí)施方式】
[0022]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于減少未凈化的水中的從由金屬、準(zhǔn)金屬、硝酸鹽和亞硝酸鹽組成的組選擇的至少一種雜質(zhì)成分的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例的裝置，其包括設(shè)置在地面上的凹處且包括天然生成的過(guò)濾材料，如沙或其他合適的材料(未示出)的盆地或蓄水層1、至少一個(gè)在上方水平設(shè)置的滲透裝置2和至少一個(gè)在下方水平設(shè)置的滲透裝置2、至少一個(gè)基本上位于中心的抽水井3、用于把水從例如地面井(未示出)注入至水平設(shè)置的供給管道5的未凈化的水的注入管道4。如圖1所示，所述水平設(shè)置的滲透裝置2實(shí)質(zhì)上與所述供給管道5平行，并且所述至少一個(gè)上方的滲透裝置2位于所述供給管道5的上方，所述至少一個(gè)下方的