用于減少未凈化的水中的雜質成分的方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及如權利要求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、準金屬、硝酸鹽或亞硝酸鹽組成的組中選擇的至少一種雜質成分的方法，本發明還涉及一種如權利要求1的前序部分所述的裝置。
【背景技術】
[0002]作為在此使用的，術語“人工地下水”用于表示滲透地表水，術語“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增加氧氣至水中使錳在水處理廠中被處理。這導致了雜質的沉淀，其被過濾出來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，或是通過使用階式曝氣裝置在水中充氣。因為將金屬離子從溶液中沉淀出來所需要的氧濃度比較低，鐵和錳通過上述的過濾過程被沉淀出來，其中過濾器包含一個或多個可被水通過的砂墊層。因為砂墊層作為過濾材料必須不斷地被還原從而加強對被沉淀的錳和鐵金屬離子的移除，因此對于這樣的凈化裝置的資本投資和操作成本是相當大的。
[0004]可選擇地，如瑞典專利說明書N0.6903544-2S所述，地下水在原位被凈化。通過以預定的距離垂直設置并圍繞抽水井或抽取管的多個衛星井或衛星管道，含氧或釋放氧的物質的水被間歇地引進蓄水層中。
[0005]作為在此使用的，術語“衛星井”被用于表示垂直設置在蓄水層里的任何裝置，通過這些裝置，被處理的水可被引進用于凈化水的過濾器、盆地、蓄水層或相似的凈化或過濾系統。然而，應當理解的是，衛星井同樣應用于回收水，以便將其引入其他的衛星井里。衛星井的代表性示例包括井、管道、軟管、導管和相似的設備。
[0006]氧化的水被引進蓄水層從而為某些微生物的成長提供合適的環境并增強其在現有的地面層的化合物的化學和代謝的吸附、氧化和沉淀，從而利用地面層作為反應和過濾的介質。使用的微生物通常為主要在氧化和還原環境之間建立的區域中比較活躍的生物體。含有氧氣或釋放氧氣的物質的水在超過24小時的時間內被間歇地添加。在添加被氧化的水或包含釋放氧氣的物質的水的過程中，抽水井不可被作為凈化水源使用，這是因為抽水井和衛星井的同時使用會導致過濾機構的故障或對其操作造成干擾，從而導致水的品質的惡化。為了在連續的基礎上抽取水，需要兩個或多個用于儲存的抽水井或合適的裝置來克服上述的不足，并使凈化水的回收能夠在至少兩個抽水井之間或是井和儲存裝置之間交替。在來自交替提取源的凈化水的回收過程中，如果需要的話，則在休眠的一個或多個抽水井上進行重建。
[0007]為了消除不連續的抽水存在的缺點，在原位的地下水凈化的另一個可替代的選擇在瑞典專利說明書N0.8206393-4中被描述，。本發明的優勢在于對消除了兩個或多個抽水井的需求，并允許凈化水被從單一抽水井中連續地用栗抽取。
[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但少于所有的衛星井，在這樣的引入過程的同事，為了創造用于污染物的吸附、轉化、氧化、沉淀或揮發的凈化區域的目的，水從至少一個衛星井中被提取。特別地，被氧化劑或其他有益添加劑處理過的水被用于減少來自未經處理的水的污染物的濃度，使得水被“凈化”。供給至衛星井的水可包括從至少一個其他衛星井抽取的處理過的水，并且如果需要的話，也可以是來自抽取裝置的被凈化的水的一部分。
[0009]通過改變將處理水引入其中的衛星井的數量，以及通過替換回收水的衛星井，用戶可優化具有沉淀污染物的凈化區域。取決于凈化系統的尺寸、水文地質條件、地球生物化學條件以及包含雜質的水的濃度等，多于兩個的任何數量的衛星井可以被使用在該系統中。處理后的水可被引進衛星井中停留一個預定的時間段，如從幾個小時到幾天或更長。
[0010]根據瑞典專利說明書N0.8206393-4中所述的過程還允許利用盆地對未凈化的水進行連續過濾和凈化，其中具有自然生成或人工制造材料的過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、防水布等等可被應用到覆蓋物表面中從而形成內壁。用于引進被處理的水的衛星井，被垂直設置于在盆地內部的覆蓋物的內部，并且盆地被過濾材料如沙所填滿。抽取裝置可位于盆地的中部，用于引進處理后的水的衛星井被設置在覆蓋物和盆地中部之間，并圍繞著盆地的內壁的外圍的內部，以便可通過多個衛星井將處理后的水引進凈化系統、可通過至少一個衛星井進行抽水以及可通過抽水裝置對凈化后的水回收。在人工的蓄水層中，水被間歇地從至少一個衛星井中抽取出來、被處理以及進一步被引進到至少一個其他的衛星井中。以這種方式在用于再充水的衛星井和用于回收水的衛星井之間進行替換可有效地替換用于對污染物沉淀進行凈化的區域。
[0011]W002/48469描述了用于凈化水的裝置和方法，其也可應用在人工的蓄水層中，例如，填滿沙或其他相似材料的盆地。在說明書中，靠著環境土壤的緊繃的布被描述為被設置在土壤表面下方，這意味著頂部部分對大氣環境是開放的。相同的設置在瑞典專利說明書N0.8206393也有記載。這會導致來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衛星井的充填在盆地中所產生的高水壓。
[0012]EP04749194.9描述了分別減少流過含有天然形成的過濾材料的盆地的未凈化的水中的金屬、準金屬、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的水中的金屬或準金屬成分和/或天然存在的微生物的代謝反應的情況下，以及在減少包含脫氮生物或基質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多個圍繞用于凈化水的至少一個抽水機設置的多個衛星井被引進至盆地中。該方法的特征在于，所述包含氧氣或釋放氧氣的物質、和/或天然存在的微生物的代謝反應、或脫氮生物和/或基質的水因此通過垂直地設置在盤上的衛星井被均勻地分配，被凈化的水通過水平設置的供給管道被供給到盆地中，并且對來自至少一個抽水井的已凈化的水進行抽取，從而導致圍繞著所述至少一個抽水井產生實質上的負壓。
[0013]更多地，根據所述文件，該盆地通過不透氣和不透水的材料被密封，從而使所有通過該材料的輸入口和輸出口不透氣也不透水。
[0014]當水穿過由垂直設置并圍繞抽水井的多個衛星井形成的反應區域被凈化時，來自注入水的衛星井的流動方式變得與被凈化后的水的流動方式大致平行。當平行的流動方式被建立，不連續的徑向凈化方式在衛星井之間以及衛星井和抽水井之間被開發時，會導致未凈化的水僅得到效果不好的凈化。因為發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。
【發明內容】
[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]本發明的目的是為消除原位方法中的上述缺點，在該等原位方法中，處理后的水被從垂直點來源被水平地分配，這是上述方法的共同特征。
[0017]處理后的水的流動方式在這樣的配置中將會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，并使得對未凈化的水的化學/生物凈化更低效。
[0018]根據本發明，當使用用于處理后的水的兩個或多個滲透裝置，并將至少一個滲透裝置水平設置地在未凈化的水的注入位置的上側，至少一個滲透裝置蛇在水平設置地在未凈化的水的注入位置的下側時，該問題被排除。通過在水平滲透裝置的上側和下側之間對處理后的水的回收和滲透進行交替，使基本上垂直流動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的方向分配處理后的水。這將會為在蓄水層/盆地的較大部分之上的化學/生物過程建立一個大的且更有效的處理區域。同時通過不透膜的輸入口的數量也被徹底地最小化，其可消除通過不透膜的水的泄漏。同樣地，衛星井和它們的栗被移除，從而使建造更容易以及過程更加劃算。
【附圖說明】
[0019]通過非限制性的例子，本發明將通過參考和附圖被描述如下:
[0020]圖1為根據用于未凈化的水的凈化的發明的裝置的側面示意圖；以及
[0021]圖2為具有中部抽水井和圍著所述抽水井設置的水平滲透裝置的根據本發明的裝置的俯視圖，其中供給管道和用于未凈化的水的滲透的管道通過虛線被示出，并且覆蓋表土被移除。
【具體實施方式】
[0022]圖1示出了根據本發明的用于減少未凈化的水中的從由金屬、準金屬、硝酸鹽和亞硝酸鹽組成的組選擇的至少一種雜質成分的一個優選的實施例的裝置，其包括設置在地面上的凹處且包括天然生成的過濾材料，如沙或其他合適的材料(未示出)的盆地或蓄水層1、至少一個在上方水平設置的滲透裝置2和至少一個在下方水平設置的滲透裝置2、至少一個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，所述水平設置的滲透裝置2實質上與所述供給管道5平行，并且所述至少一個上方的滲透裝置2位于所述供給管道5的上方，所述至少一個下方的