用于减少未净化的水中的杂质成分的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及如权利要求1的前序部分所述的一种用于减少未净化的水中的从由金属、准金属、硝酸盐或亚硝酸盐组成的组中选择的至少一种杂质成分的方法，本发明还涉及一种如权利要求1的前序部分所述的装置。
【背景技术】
[0002]作为在此使用的，术语“人工地下水”用于表示渗透地表水，术语“未净化的水”则表示地下水、人工地下水或地表水。
[0003]在很多地方，为了移除铁，饮用水需要处理和净化并通过增加氧气至水中使锰在水处理厂中被处理。这导致了杂质的沉淀，其被过滤出来并留下了剩余的纯净水。氧气一般以纯氧的形式被添加至水中，或是通过使用阶式曝气装置在水中充气。因为将金属离子从溶液中沉淀出来所需要的氧浓度比较低，铁和锰通过上述的过滤过程被沉淀出来，其中过滤器包含一个或多个可被水通过的砂垫层。因为砂垫层作为过滤材料必须不断地被还原从而加强对被沉淀的锰和铁金属离子的移除，因此对于这样的净化装置的资本投资和操作成本是相当大的。
[0004]可选择地，如瑞典专利说明书N0.6903544-2S所述，地下水在原位被净化。通过以预定的距离垂直设置并围绕抽水井或抽取管的多个卫星井或卫星管道，含氧或释放氧的物质的水被间歇地引进蓄水层中。
[0005]作为在此使用的，术语“卫星井”被用于表示垂直设置在蓄水层里的任何装置，通过这些装置，被处理的水可被引进用于净化水的过滤器、盆地、蓄水层或相似的净化或过滤系统。然而，应当理解的是，卫星井同样应用于回收水，以便将其引入其他的卫星井里。卫星井的代表性示例包括井、管道、软管、导管和相似的设备。
[0006]氧化的水被引进蓄水层从而为某些微生物的成长提供合适的环境并增强其在现有的地面层的化合物的化学和代谢的吸附、氧化和沉淀，从而利用地面层作为反应和过滤的介质。使用的微生物通常为主要在氧化和还原环境之间建立的区域中比较活跃的生物体。含有氧气或释放氧气的物质的水在超过24小时的时间内被间歇地添加。在添加被氧化的水或包含释放氧气的物质的水的过程中，抽水井不可被作为净化水源使用，这是因为抽水井和卫星井的同时使用会导致过滤机构的故障或对其操作造成干扰，从而导致水的品质的恶化。为了在连续的基础上抽取水，需要两个或多个用于储存的抽水井或合适的装置来克服上述的不足，并使净化水的回收能够在至少两个抽水井之间或是井和储存装置之间交替。在来自交替提取源的净化水的回收过程中，如果需要的话，则在休眠的一个或多个抽水井上进行重建。
[0007]为了消除不连续的抽水存在的缺点，在原位的地下水净化的另一个可替代的选择在瑞典专利说明书N0.8206393-4中被描述，。本发明的优势在于对消除了两个或多个抽水井的需求，并允许净化水被从单一抽水井中连续地用栗抽取。
[0008]在该方法的操作中，被氧化/处理后的水被供给至至少一个但少于所有的卫星井，在这样的引入过程的同事，为了创造用于污染物的吸附、转化、氧化、沉淀或挥发的净化区域的目的，水从至少一个卫星井中被提取。特别地，被氧化剂或其他有益添加剂处理过的水被用于减少来自未经处理的水的污染物的浓度，使得水被“净化”。供给至卫星井的水可包括从至少一个其他卫星井抽取的处理过的水，并且如果需要的话，也可以是来自抽取装置的被净化的水的一部分。
[0009]通过改变将处理水引入其中的卫星井的数量，以及通过替换回收水的卫星井，用户可优化具有沉淀污染物的净化区域。取决于净化系统的尺寸、水文地质条件、地球生物化学条件以及包含杂质的水的浓度等，多于两个的任何数量的卫星井可以被使用在该系统中。处理后的水可被引进卫星井中停留一个预定的时间段，如从几个小时到几天或更长。
[0010]根据瑞典专利说明书N0.8206393-4中所述的过程还允许利用盆地对未净化的水进行连续过滤和净化，其中具有自然生成或人工制造材料的过滤器被包含以及利用。例如，土壤可被挖掘从而形成具有覆盖物表面的盆地状的槽，并且粘土、混凝土、塑料、防水布等等可被应用到覆盖物表面中从而形成内壁。用于引进被处理的水的卫星井，被垂直设置于在盆地内部的覆盖物的内部，并且盆地被过滤材料如沙所填满。抽取装置可位于盆地的中部，用于引进处理后的水的卫星井被设置在覆盖物和盆地中部之间，并围绕着盆地的内壁的外围的内部，以便可通过多个卫星井将处理后的水引进净化系统、可通过至少一个卫星井进行抽水以及可通过抽水装置对净化后的水回收。在人工的蓄水层中，水被间歇地从至少一个卫星井中抽取出来、被处理以及进一步被引进到至少一个其他的卫星井中。以这种方式在用于再充水的卫星井和用于回收水的卫星井之间进行替换可有效地替换用于对污染物沉淀进行净化的区域。
[0011]W002/48469描述了用于净化水的装置和方法，其也可应用在人工的蓄水层中，例如，填满沙或其他相似材料的盆地。在说明书中，靠着环境土壤的紧绷的布被描述为被设置在土壤表面下方，这意味着顶部部分对大气环境是开放的。相同的设置在瑞典专利说明书N0.8206393也有记载。这会导致来自盆地的材料的溢出或消融，其原因在于未净化的水的渗透和对卫星井的充填在盆地中所产生的高水压。
[0012]EP04749194.9描述了分别减少流过含有天然形成的过滤材料的盆地的未净化的水中的金属、准金属、硝酸盐和亚硝酸盐成分的方法，其中在减少包含氧气或释放氧气的物质的水中的金属或准金属成分和/或天然存在的微生物的代谢反应的情况下，以及在减少包含脱氮生物或基质的水中的硝酸盐和亚硝酸盐的成分的情况下，未净化的水因此而通过多个围绕用于净化水的至少一个抽水机设置的多个卫星井被引进至盆地中。该方法的特征在于，所述包含氧气或释放氧气的物质、和/或天然存在的微生物的代谢反应、或脱氮生物和/或基质的水因此通过垂直地设置在盘上的卫星井被均匀地分配，被净化的水通过水平设置的供给管道被供给到盆地中，并且对来自至少一个抽水井的已净化的水进行抽取，从而导致围绕着所述至少一个抽水井产生实质上的负压。
[0013]更多地，根据所述文件，该盆地通过不透气和不透水的材料被密封，从而使所有通过该材料的输入口和输出口不透气也不透水。
[0014]当水穿过由垂直设置并围绕抽水井的多个卫星井形成的反应区域被净化时，来自注入水的卫星井的流动方式变得与被净化后的水的流动方式大致平行。当平行的流动方式被建立，不连续的径向净化方式在卫星井之间以及卫星井和抽水井之间被开发时，会导致未净化的水仅得到效果不好的净化。因为发生在靠近抽水井的蓄水层中的铁和锰的沉淀，这逐渐减少了抽水井的可操作性。
【发明内容】
[0015]被氧化的水或是添加不同添加剂的水在此被称为处理后的水。
[0016]本发明的目的是为消除原位方法中的上述缺点，在该等原位方法中，处理后的水被从垂直点来源被水平地分配，这是上述方法的共同特征。
[0017]处理后的水的流动方式在这样的配置中将会与待处理的未净化的水平行，从而妨碍处理后的水和未净化的水之间的正确混合，并使得对未净化的水的化学/生物净化更低效。
[0018]根据本发明，当使用用于处理后的水的两个或多个渗透装置，并将至少一个渗透装置水平设置地在未净化的水的注入位置的上侧，至少一个渗透装置蛇在水平设置地在未净化的水的注入位置的下侧时，该问题被排除。通过在水平渗透装置的上侧和下侧之间对处理后的水的回收和渗透进行交替，使基本上垂直流动的处理后的水在这些渗透装置之间生成，从而沿着垂直于未净化的水的流动的方向分配处理后的水。这将会为在蓄水层/盆地的较大部分之上的化学/生物过程建立一个大的且更有效的处理区域。同时通过不透膜的输入口的数量也被彻底地最小化，其可消除通过不透膜的水的泄漏。同样地，卫星井和它们的栗被移除，从而使建造更容易以及过程更加划算。
【附图说明】
[0019]通过非限制性的例子，本发明将通过参考和附图被描述如下:
[0020]图1为根据用于未净化的水的净化的发明的装置的侧面示意图；以及
[0021]图2为具有中部抽水井和围着所述抽水井设置的水平渗透装置的根据本发明的装置的俯视图，其中供给管道和用于未净化的水的渗透的管道通过虚线被示出，并且覆盖表土被移除。
【具体实施方式】
[0022]图1示出了根据本发明的用于减少未净化的水中的从由金属、准金属、硝酸盐和亚硝酸盐组成的组选择的至少一种杂质成分的一个优选的实施例的装置，其包括设置在地面上的凹处且包括天然生成的过滤材料，如沙或其他合适的材料(未示出)的盆地或蓄水层1、至少一个在上方水平设置的渗透装置2和至少一个在下方水平设置的渗透装置2、至少一个基本上位于中心的抽水井3、用于把水从例如地面井(未示出)注入至水平设置的供给管道5的未净化的水的注入管道4。如图1所示，所述水平设置的渗透装置2实质上与所述供给管道5平行，并且所述至少一个上方的渗透装置2位于所述供给管道5的上方，所述至少一个下方的