устройство для создания зоны окисления и осаждения или восстановительной зоны в водоносном пласте

Формула изобретения

1. Устройство для создания в водоносном пласте зоны окисления и осаждения или восстановительной зоны между несколькими нагнетательными скважинами, расположенными вокруг одной или нескольких скважин для отбора очищенной воды, причем в этой зоне осуществляется осаждение или снижение содержания веществ, которые не должны быть в грунтовых водах, при этом требуемая зона создается отдельно между каждой парой соседних нагнетательных скважин путем (а) ввода кислорода, газа, содержащего кислород, или вещества, выделяющего кислород в воду, в обе скважины, если требуется создание зоны окисления и осаждения, или ввода в воду в обеих скважинах вещества, потребляющего кислород, при создании восстановительной зоны: (б) нагнетания воды в одной из скважин снизу вверх, одновременно прокачивая воду в другой скважине сверху вниз, за счет чего создается циркуляционный контур в водоносном пласте между двумя скважинами, при этом каждая из нагнетательных скважин содержит наружную трубу, которая по крайней мере на длине, заполненной грунтовыми водами, имеет перфорацию и является водопроницаемой, отличающееся тем, что у верхнего конца наружной трубы (1) установлена циркуляционная емкость (2), из которой отходит вниз внутри наружной трубы (1) с одной стороны первая труба (3), заканчивающаяся на уровне высоты верхней части водоносного пласта, причем несколько выше входа в нее имеется нагнетательный патрубок (5), образуя таким образом верхний эжектор, а с другой стороны имеется вторая труба (4), которая заканчивается на уровне средней части или ниже середины водоносного пласта, у нижнего конца этой трубы прикреплен герметизирующий раздуваемый баллон (7), который в надутом положении герметично уплотнен относительно внутренней поверхности наружной трубы (1), при этом на второй трубе непосредственно над баллоном закреплен нагнетательный патрубок (6), образуя второй эжектор, причем оба нагнетательных патрубка (5, 6) и баллон соединены с одним или несколькими соответствующими источниками давления.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что циркуляционная емкость (2) имеет гладкую закругленную форму, обеспечивающую протекание потока, уменьшая опасность отложения загрязнений на внутренней поверхности емкости.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в циркуляционной емкости (2) имеется изогнутая труба для подвода и отвода воздуха (8), причем поперечное сечение входа в нее регулируется с помощью клапана (9).

4. Устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что первая и вторая трубы (3,4) на большей части своей длины выполнены из пластичного шланга.

5. Устройство по любому из пп.1 - 4, отличающееся тем, что для окислительного процесса в качестве среды под давлением используется воздух, подаваемый от компрессора, а для восстановительного процесса - среда под давлением, подаваемая к нагнетательным патрубкам (5,6), содержащая воду или аналогичную жидкость, поступающую от соответствующего насоса.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к устройству, реализующему способ по п.1 публикации WO 92/00918, т. е. предназначенному для создания в водоносном пласте зоны окисления и осаждения или зоны восстановления между несколькими нагнетательными скважинами, расположенными вокруг одной, или нескольких скважин для отбора очищенной воды, в этой зоне осуществляется осаждение или снижение содержания веществ, которые не должны быть в грунтовых водах, причем требуемая зона создается отдельно между каждой парой соседних нагнетательных скважин путем (а) ввода кислорода, газа, содержащего кислород, или вещества, выделяющего кислород в воду, в обе скважины, если требуется создание зоны окисления и осаждения, или ввода в воду в обеих скважинах вещества, потребляющего кислород, при создании восстановительной зоны, (б) нагнетания воды в одной из скважин снизу вверх, одновременно прокачивая воду в другой скважине сверху вниз, за счет чего создается циркуляционный контур в водносном пласте между двумя скважинами, каждая из нагнетательных скважин содержит наружную трубу, которая по крайней мере на длине, заполненной грунтовыми водами, имеет перфорацию и является водопроницаемой.

Известное устройство согласно публикации WO 92/00918 работает удовлетворительно в ряде случаев. Однако в некоторых случаях, когда грунтовые воды являются помехой и сильно загрязнены, оказалось, что эжекторы быстро и сильно забивались, поэтому данный процесс замедлялся. В частности, забивались зоны перемены направления движения в промежутках между различными трубами. Наружная труба контактирует только своей одной внутренней поверхностью с водой, в то время как внутренняя труба окружена "нежелательной" водой изнутри и снаружи. В кольцевых промежутках между трубами образуются отложения как на наружной, так и на внутренней поверхности, поэтому проход забивается, а расход снижается. Кроме этого, оказалось, что трудно вымыть или удалить эти отложения, поскольку нагнетательные скважины имеют трубу относительно малого диаметра.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является исключение указанных недостатков, используя для этого конструкцию другого типа. Устройство для создания в водоносном пласте зоны окисления и осаждения или восстановительной зоны между несколькими нагнетательными скважинами, расположенными вокруг одной или нескольких скважин для отбора очищенной воды, причем в этой зоне осуществляется осаждение или снижение содержания веществ, которые не должны быть в грунтовых волах, при этом требуемая зона создается отдельно между каждой парой соседних нагнетательных скважин путем ввода кислорода, газа, содержащего кислород, или вещества, выделяющего кислород в воду, в обе скважины, если требуется создание зоны окисления и осаждения, или ввода в воду в обеих скважинах вещества, потребляющего кислород, при создании восстановительной зоны; нагнетания воды в одной из скважин снизу вверх, одновременно прокачивая воду в другой скважине сверху вниз, за счет чего создается циркуляционный контур в водоносном пласте между двумя скважинами, при этом каждая из нагнетательных скважин содержит наружную трубу, которая по крайней мере на длине, заполненной грунтовыми водами, имеет перфорацию и является водопроницаемой, - согласно изобретению по существу отличается тем, что у верхнего конца наружной трубы установлена циркуляционная емкость, из которой отходит вниз внутри наружной трубы с одной стороны первая труба, заканчивающаяся на уровне высоты верхней части водоносного пласта, причем несколько выше входа в нее имеется нагнетательный патрубок, образуя таким образом верхний эжектор, а с другой стороны имеется вторая труба, которая заканчивается на уровне средней части или ниже середины водоносного пласта, у нижнего конца этой трубы крепится герметично раздуваемый наружу баллон, который уплотнен относительно внутренней поверхности наружной трубы, при этом на второй трубе непосредственно над баллоном закреплен нагнетательный патрубок, образуя второй эжектор, оба нагнетательных патрубка и баллон соединены с одним или несколькими соответствующими источниками давления.

Циркуляционная емкость преимущественно имеет гладкую закругленную форму, обеспечивающую протекание потока, уменьшая опасность отложения загрязнений на внутренней поверхности емкости.

Кроме того, в циркуляционной емкости может иметься изогнутая труба для подвода и отвода воздуха, причем поперечное сечение входа в нее регулируется с помощью клапана.

Первая и вторая трубы на большей части своей длины выполнены преимущественно из пластичного шланга.

Предусматривается, что для окислительного процесса в качестве среды под давлением используется воздух, подаваемый от компрессора, а для восстановительного процесса - среда под давлением, подаваемая к нагнетательным патрубкам, содержащая воду или аналогичную жидкость, поступающую от соответствующего насоса.

Далее изобретение будет описано со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 схематично представляет продольное сечение пары скважин, а фиг. 2 - продольное сечение устройства по данному изобретению.

Как видно на чертежах, имеется наружная труба 1, преимущественно цилиндрическая, которая введена в грунт, несущий воду, где водоносный пласт начинается на уровне грунтовых вод 11, причем по части длины трубы имеется перфорация, поэтому труба водопроницаемая. В верхней части трубы 1, на уровне поверхности грунта или выше нее, установлена циркуляционная емкость 2, от которой отходит вниз внутри наружной трубы 1 первая труба 3, заканчивающаяся по высоте у верхней части водоносного пласта. Несколько выше входа труба 3 снабжена нагнетательным патрубком 5, образующим верхний эжектор. Кроме того, в наружной трубе 1 проходит вниз вторая труба 4, которая заканчивается на уровне или ниже середины перфорированной части трубы 1, находящейся в грунте. В нижней части на трубе крепится герметичный баллон, раздуваемый наружу, уплотняя внутреннюю поверхность наружной трубы 1. Несколько выше баллона 7 на второй трубе 4 крепится нагнетательный патрубок 6, образующий второй эжектор. Оба нагнетательных патрубка 5, 6 и баллон 7 соединены с соответствующими источниками давления. В случае, когда требуется создать зону окисления, то в качестве сжатой среды используется воздух, подаваемый, например, от компрессора, а если требуется провести процесс восстановления, то среда под давлением, подаваемая к эжекторам, содержит воду или водный раствор, которые поступают от насоса, который не показан, при этом баллон 7 подключен к источнику сжатого воздуха через шланг 10.

Циркуляционная емкость 2 имеет закругленную форму для улучшения протока и, следовательно, снижения опасности отложения загрязнений на внутренней поверхности емкости.

Кроме того, емкость 2 может быть снабжена изогнутой трубкой 8 для подвода и отвода воздуха, поперечное сечение которой можно регулировать с помощью клапанного устройства 9.

Трубы 3 и 4 преимущественно изготовлены из шлангов, имеющих высокую пластичность.

На фиг. 1 показан пример размещения скважин с трубами А и В, между которыми следует образовать зону окисления и осаждения или восстановительную зону и в которых используется предлагаемое устройство для создания необходимой и эффективной циркуляции, контуры которой размещены в водоносном пласте.

Устройство работает следующим образом.

Предположим, что баллон 7 надут и поэтому герметично примыкает к внутренней поверхности наружной трубы 1, сжатый воздух или воду подают к верхнему эжектору или нагнетательному патрубку 5, затем воду закачивают вверх в циркуляционную емкость 2 для деаэрации. Выходной клапан 9 на трубке подвода и отвода воздуха 8 в емкость 2 дросселируют в заданной степени. После этого воду под давлением подают вниз по трубе 4 в нижнюю часть трубы 1 ниже баллона 7. В этом месте воду вытесняют в окружающий грунт.

И, наоборот, воздух или воду/водяной раствор можно подавать через нижний эжектор или нагнетательный патрубок 6 для выдавливания воды вверх по трубе 4 в емкость 2 для проведения деаэрации. Затем вода проходит обратно по трубе 3 для ее вытеснения в грунтовые воды в почву выше баллона 7.

Если нежелательные отложения имеют место в наружной трубе и трубах 3 и 4, то их легко вымыть после выпуска воздуха из баллона 7.