用于矿井的地下水管理系统 |
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| 申请号 | CN201280008545.6 | 申请日 | 2012-02-08 | 公开(公告)号 | CN103354766A | 公开(公告)日 | 2013-10-16 |
| 申请人 | 路可信(绿色星球)股份公司; | 发明人 | H·伯克哈特; A·格兰茨曼; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于产生和/或储存 能量 、储存和/或 净化 矿井（M）中的液体的用于所述矿井的地下液体管理系统（1,20,30,40），所述地下液体管理系统包括：由矿井（M）的腔形成的至少一个第一储器（2,21,22,23,31,32,41,42）；至少一个第二储器（3,22,23,24,32,33,42,43），其底部设置在所述第一储器（2,21,22,23,31,32,41,42）上方；至少一个管道（4），其连接所述储器（2,3,21,22,23,24,31,32,33,41,42,43）以用于引导液体；至少一个 泵 送装置（P），其用于将液体从所述第一储器（2,21,22,23,31,32,41,42）经由所述管道（4）输送到所述第二储器（3,22,23,24,32,33,42,43）中；以及至少用于操作所述泵（P）的地热装置（7）。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于矿井（M）的地下液体管理系统（1,20,30,40），用于产生和/或储存能量、储存和/或净化所述矿井（M）中的液体，所述地下液体管理系统包括： |
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| 说明书全文 | 用于矿井的地下水管理系统[0001] 本发明涉及一种用于矿井的地下液体管理系统、包括液体管理系统和输出系统的供水系统、以及用于操作液体管理系统的方法。 [0002] 例如在南非或南美洲和中美洲以及在世界上的许多其它国家和地区存在着废弃的或仍在运转的矿井或矿窑，在一些情况下所述矿井或矿窑可达到非常大的深度（例如2000至5000m）。这些矿井或矿窑包含处于不同高度的腔。这些腔已经部分地天然地填充有水。 [0003] 从DE 103 61 590 A1中已知了一种泵送蓄能站，其中至少用于下部水槽而人工建造的腔被用于井状结构中。 [0004] DE 195 13 817 B4描述了一种泵送蓄能站，其设置在褐煤开采现场的现存的或废弃的露天采矿设备的矿窑中。利用上述矿窑的深度，以提供泵送蓄能站所需的彼此具有相应高度差的储存水槽。至少下部水槽设置在周围区域的高度之下。人工建造的储器可以通过在褐煤开采现场的开采过程中产生的开挖料建造而成。 [0005] 从DE 100 28 41中已知，提供一种呈具有筒形基本形状的块状结构单元的水利发电站，该水利发电站位于地面上或者完全地或部分地潜入地下，使得水力以人工的方式在不依赖于自然的地形和自然的水位的情况下是可使用的。在人工建造的封闭式的结构中布置有两个上下叠置的储器。在储存操作中，借助泵将水从下部的储器泵送至上部的储器中。在能量产生操作中，水从上部储器通过设置在储器之间的涡轮机被引导回下部储器中，以用于发电。泵所需要的能量可以借助风力发电设备或太阳能发电设备或地热单元来提供。 [0006] 现有技术由此示出了仅仅为能量产生而设置的泵送蓄能站，其中储存水槽大多数地以人造的形式独立地布置在地下。仅DE 103 61 590 A1提出了，从人造的井状结构来形成泵送蓄能站的下层水槽。 [0009] 根据第一方面，提供了一种用于能量产生和/或能量储存、储存和/或净化矿井中的或矿井的自然周围环境中的液体（例如水和/或地表水）的用于矿井的地下液体管理系统；因此所述地下液体管理系统还包括减少或去除自然周围环境中的液体中的污染物（当然还有液体中的固体）。因此，术语“液体”在后文被理解为是指任何一种以天然的或者人为的方式进入到矿井的腔中的或者存在于矿井的自然周围环境中的液体，尤其是地下水或地表水（例如雨水）。该系统具有由矿井的腔形成的至少一个第一储器，以及至少一个第二储器。第二储器的底部至少设置成在第一储器上方。尤其优选地是第二储器设置在第一储器之上。该地下液体管理系统还包括：连接储器的用于引导液体的至少一个管道；至少一个泵送装置，其用于将液体从第一储器经由管道输送到第二储器中；以及地热装置，所述地热装置用于产生地热能量，以至少用于操作泵且优选地还用于操作系统的其它部件（用于该系统的辅助功能）以及还可选地用于提供给第三方，即，例如将所产生的能量供应到电网（电能）中或供应到蓄热器（热能）中。地热装置还可以用于产生加热或冷却能量，以例如周边住宅地区或工业地区或在矿井本身使用所述加热或冷却能量；例如作为火电站/热泵或能源系统。 [0010] 根据本发明的系统因此可以实现以简单且成本低廉的方式使用矿井的已经存在的腔，而不需要针对各种液体管理（液体和固体的储存和/或净化和/或（同时地）产生能量和/或储存能量）大的任何其它显著改造措施。液体管理包括例如系统回归到其自然状态，即矿井和/或液体的恢复，尤其是地下水和地表水的恢复。液体管理此外包括减少水（地下水和地表水）中的以及矿井（即地质层本身）中的污染物。此外，因此还实现地下水保护，这是因为矿井中的特定地质层中天然存在的地下水被净化的并且尤其不被进一步污染。与对自然环境无害的系统相协同，由于矿井深度而可在矿井中尤其有效地被取用的地热能量（即，地热）可被利用，以用于产生电能以及可选地还用于产生热量和/或冷却能量；尤其用于液体管理系统的泵或者矿井的操作。此外，从地热能量产生能量可减少矿井操作者对外部能量供应源（例如，电能、热量、冷却能量……）的依赖，并且与此同时所供应的该能量的至少该部分以可持续（可再生）能量出现。 [0011] 优选地，待用于地下液体管理系统的全部储器或至少大部分储器借助矿井的腔来形成。这样，附加地布置的外部储罐不再是必须的，并且液体管理系统的提供明显被简化且制造起来是成本低廉且简单的。 [0012] 优选地，在储器之间和/或储器中布置有净化级。由此，被污染的液体以对环境无害的方式被净化并且甚至已经在系统中被净化。其致使了有效且高效地减少存在于矿井中的所有水中的污染，尤其是致使了也对系统的恢复具有积极作用的有意义的地下水保护。 [0013] 例如由于矿井中挖掘出的材料（例如铀）或由于在采矿中所使用的材料（例如用于金矿开采的汞），储器中的液体可能被污染。因此污染存在于特定地质层中，或者进入到系统而进入到该层中的地下水或其它液体（例如水和地表水）的流过污染或污染至少存在于位于腔中的液体（例如地下水）中。 [0014] 根据本发明用作储器的相应腔尤其定位在矿井中处于不同的地下水蓄水层中和/或穿过多个地下水蓄水层。地下蓄水层有时也被限定为地下蓄水层，所述地下蓄水层是含水的天然的层或具有腔的岩体，其适于用来引导地下水。地下水蓄水层借助不透水层（所谓的绝水层）在地质学上被相互分隔或界定。通常，矿井的建造或开采导致不同的不透水层被穿透，这些不透水层例如在矿井废弃之后经常人为地或天然地（用地下水）灌注。矿井的灌注使得例如被铀污染的地质层的液体（这里例如地下水）与未污染层中的液体/水混合，这导致在矿井中的全部的液体被不必要地污染。 [0015] 为了防止水的未受控制的混合，并且为了避免对地下水以及因此对周围生态系统的更严重的损害，优选地将上述净化级插设或布置在合适的位置，在该净化级中可以针对被污染液体执行净化过程。水未受控制的混合还可以通过适合的结构上的隔离措施来避免。这样，可以消除或至少极大地减少例如地下水中的杂质，使得可以防止对生态系统的长期损害并且可以使得地下水可再次用于人类和自然。 [0016] 为了达到上述目的，净化级优选地具有用于净化液体的至少一个过滤装置，所述过滤装置优选地至少在储器中或储器之间、尤其优选地至少在被污染层中的储器中或储器之间。该过滤装置可用于进一步减少污染物，进而对地下水和地下水的纯度/净化具有积极影响，这是因为由于消除或至少极大地减少污染，地下水的质量可以显著地提高。 [0017] 为此，该净化装置可以一方面以流体学方式连接到泵送装置，使得液体在泵送装置的泵送过程中被净化，优选地使得液体在被引导通过管道时被净化。另一方面，附加地或可选地，至少一个储器可至少部分地由多孔材料填充，从而所述多孔材料形成过滤装置。为此，还参考根据EP 2 058 441 A1的水储存系统和水净化系统，其主题内容也可以以类似的方式用作本发明的储器中的过滤装置。 [0018] 因此该过滤装置例如还可以包括：至少一个在储器中大致水平对齐的屏障层，其用于延长液体的渗流路径，其中所述屏障层设有用于液体的至少一个通道，并且所述多孔材料位于所述屏障层的上方内和下方内；以及收集箱，其用于收集已被净化的液体，所述收集箱从所述储器的底部沿竖直方向向上延伸。所述收集箱在最下部的屏障层下方包括至少一个开口，液体能够流过或渗过所述开口。 [0019] 在上述过滤装置的进一步发展中，泵送装置可设置在水收集箱中。在此情况下，来自泵送装置的管道沿竖直方向向上至少延伸出收集箱（并且因此进入到相应的储器中）。被净化的液体因此可以再次被供应给净化回路，以进一步提高液体的净化程度。在优选的实施方式中，上述管道附加地还延伸出储器本身。这有利地确保了：液体回流至净化回路中；被净化的液体被提供给其它的储器或外部环境。 [0020] 可选地或附加地，在上述过滤装置的进一步发展中，该收集箱还可以设置成使得，该收集箱设置在通向位于下部的储器的连接开口的上部，其中该收集箱基本上围绕该连接开口。因此位于下部的第二净化装置可以连接在净化装置上或者布置在净化装置上，从而提高了净化级的效果。并且通过在连接开口中布置涡轮机，如果液体优选地可选地从收集箱排出至位于下部的储器中，则所述涡轮机可能附加地产生能量。 [0021] 净化级还可以包括至少一个净化装置，以用于升高或降低液体的pH值。该净化装置优选地具有至少一个白垩层，液体被引导穿过该层和/或沿着该层被引导，用于改变pH值。由此，可能例如将一些地区的具有低pH值（大约为2-3）的地下水升高到所希望的水平，尤其优选地升高至中性的pH值范围。然而还可以设想的是，将具有任意当前pH值的水或其它液体升高或降低至偏离当前pH值的期望值。因此除了净化液体或出于净化液体的目的之外，还可以调整液体的pH值。 [0022] 此外，当单个储器延伸经过至少一个未污染层和一个被污染层时，可以进一步在延伸经过这些层的储器中布置人工屏障，该人工屏障优选地沿着将被污染层与未污染层分隔开的不透水层延伸。由此，可以有效地防止被污染的液体与未污染的液体进行不必要的混合，即使在储器延伸经过多个地下水含水层时。这还致使改善了的地下水保护，尤其因为未污染的地下水不会不必要地接触被污染的（地下或地表）水或其它被污染的液体。在进一步发展中，屏障还可以布置有贯通开口，在其流动路径中设置有用于发电的涡轮机，并且所述贯通开口可以借助止回阀来关闭。 [0023] 管道通常尤其优选地沿大致竖直的方向向上延伸出各个储器而进入到至少一个设置在其上部的储器中和/或延伸出矿井。短语“延伸出矿井”具体地是指，上述管道延伸直至地表并且可选地延伸超出地表而进入到周围区域中，并且因此优选地可从外部被接近。 [0024] 此外优选地，地热装置或地热是主要的能源，此外附加地还可设置其它的、尤其是可再生的能源，如例如用于风能的风力发电设备、用于太阳能的太阳能设备和/或用于流体能量的泵送储能站等。这确保了，自始至终为地下液体管理系统提供充足的能量，其中，所述能量借助可再生的能量提供，由此不会附加地污染环境。由可再生能源产生的能量（但也是每个外部提供的能量）可以通过将液体储存在更高位置处的储器中而被储存，并且通过驱动布置在流动路径中的涡轮机可选地将液体排出到位于更低位置处的储器中而在任何时候均可被转化成能量（例如电）（泵送蓄能站）。 [0025] 还可能的是，储器被构造成液体供应源或储液器，液体在所述液体供应源或储液器中被收集和供应，例如用于矿井本身的操作或者，当液体是水时，用作工业用水储器或饮用水储器，或甚至还用于系统以及其周围环境的恢复。因此可以实现，针对矿井的操作或在矿井废弃之后，液体（尤其是地下水和/或地表水）可以从专用来源以任何形式来获得。这避免了环境的自然资源（如例如周围的河流或湖泊中的水）被使用，这用于保护环境，这是因为没有对环境产生不必要的干预；并且还可以促进矿井、其周围环境以及净化的液体的恢复。由于矿井自给自足的事实，矿井不再依赖于公共水源，这对水资源匮乏的地区来说非常重要，并且扩展了使用范围，至少从经济角度看更具吸引力。 [0026] 尤其优选地，液体是水，优选的是地下水和/或地表水或用于灌注矿井的人为提供的水。这些水，如前面已经描述的，它可以以不同的方式再次或进一步被使用；例如用于恢复，其中，通过减少污染进一步促进该恢复。 [0027] 优选地，由粘土或粘土岩构成的分隔壁或分隔层布置在地下液体管理系统中位于存在被污染的水或有水流过所处的位置，以净化尤其被放射性物质污染的液体。为此，提供了用于尤其被放射性物质污染的液体的有效的净化装置。 [0028] 根据又一方面，本发明描述了一个用于提供饮用水和工业用水的供水系统（waterworks），其包括作为水管理系统的地下液体管理系统并且还具有用于从水管理系统提供水的输出系统。 [0029] 还公开了一种用于操作液体管理系统的方法。 [0031] 图1示出了根据第一示例性实施例的地下液体管理系统； [0032] 图2示出了根据第二示例性实施例的地下液体管理系统； [0033] 图3示出了根据第三示例性实施例的地下液体管理系统；以及 [0034] 图4示出了根据第四示例性实施例的地下液体管理系统。 [0035] 图1示出了根据本发明的地下液体管理系统1。该地下液体管理系统1包括第一储器2。该储器2借助一个或多个矿井M腔形成。根据本发明，矿井可理解为包括地下腔的所有类型的矿井、矿窑等，以及所有类型的天然的洞穴和洞穴系统。 [0036] 在第一储器2的上方处设置有至少一个第二储器3。该第二储器3可以是与矿井腔独立地附加地提供的储器；也就是说，例如在围绕矿井的区域（在（地球的）表面O上方）提供的储器。优选地，第二储器3以及第一储器2由矿井M腔形成。为此可以实现，矿井M的已经存在的结构以简单且成本低廉的方式用于地下液体管理系统。然而本发明并不限于特定数量的储器，且可以具有任意数量的储器；尤其取决于多少个储器被设置在矿井中。理论上可以人为地增加储器的数量，这是因为，例如布置其它的井状结构或将单独的井状结构划分成多个子井状结构。储器的数量还可以小于布置在矿井M中的储器的数量，这是因为不需要的储器不被整合到系统中。 [0037] 而在图1中，储器2、3设置成使其总容积上下叠置，因此可以设想的是，至少第二储器3的底部设置在第一储器2上方处。在此情况下储器2、3因此布置成在水平方向上相继地互相移位。唯一起决定性的方面是，储器设置成，使得可以实现液体的从较高位置的储器3到较低位置的另一储器2的由引力引起的流动。 [0038] 根据本发明，“液体”可以理解为指代任何液体。优选地，所述液体是水，其中在该情况下所述液体可以是地下水和/或地表水和/或人为地引入矿井中的水。为此提供一种液体管理系统1或水管理系统，借助液体管理系统1或水管理系统，所述地下水、地表水、工业用水或饮用水可以被储存并且尤其还被净化。这继而对于尤其有效的地下水保护以及实现整个系统、其周围区域和液体（例如，地表水或地下水）的恢复的改善的可能性来说是重要的基础。还可以设想的是，该液体是在矿井废弃之后储存在该矿井中的用于储存、净化、能量产生和/或能量储存的（任意的）液体。在用于能量储存的情况中，操作的经济可行性在关闭矿井之后仍被保持，这是因为矿井M以成本低廉且简单的方式被“转换”以用于液体的储存和提供，即用于新的且进一步的用途，而液体管理系统1可同时用于借助储藏在其中的液体来产生能量。如果设置有很多储器，那么该液体管理系统1还可以同时用于多种液体，其中液体继而可相互独立地被使用，以用于存储、净化、能量产生和/或能量存储的目的，如下文将要解释的。 [0039] 地下液体管理系统1还包括连接储器2、3的管道4，用于引导存在于矿井M中的液体。该液体管理系统因此不局限于管道4、26的具体数量。例如，单独的储器可以与一个或多个管道4连接。此外，还可能单独储器、多个储器或所有储器互相连接（参照图2至图4）。同样还可行的是，单独储器、多个储器或所有储器也可以与仅一个储器4连接（参照图 4）。可选地或附加地，管道26也可以延伸出矿井M，即，延伸到（地球的）表面O或超出所述表面O而延伸至矿井M的周围环境中（参照图2）。 [0040] 管道4、26优选地被构造成立管，并且能够通过分开布置的立管4、26（例如在矿井M的操作期间已经被提供）或者通过已经存在的或者后续引入的布置在矿井M中的连接井状结构5、27而形成。管道4、26从相应储器2向上延伸到至少一个或多个或所有设置在上方的储器3和/或向外延伸，即直至（地球的）表面O上方。这将在其它的示例性实施例更详尽地说明。应该注意的是，本发明不局限于在图中所示的管道4、26的基本上竖直对齐，只要管道4、26允许将液体从较低的位置朝向较高的位置传输即可。 [0041] 为了避免液体的从较高位置（即，图1中的第二储器3）经由管道4、26至较低位置（即，至图1中的第一储器2）的不必要的回流，优选地在管道4、26的上端处（或确切地说，在井状结构5中，如果其被用作管道）设置真空阀。 [0042] 为了引导液体通过管道4，泵送装置P布置在储器2中并且在相对流动方向定位在较深位置，通过该泵送装置，液体从储器2抽出并且经由管道4输送至第二储器3中。为此，泵P优选地设置在较深的第一储器2的底部上，以实现全部液体从第一储器2的尽可能有效的输送。 [0043] 根据本发明，为了操作泵P，布置有在图中仅示意性示出的地热装置7。地热装置是公知的并且因此在此不作进一步说明。提供地热装置是尤其有利的，这是因为矿井M通常达到较大的深度，并且由于与地热能量必须从地球表面开始产生的情况相比的更低的、附加的钻探深度，因此容易获得地热产生（地热）。因此以简单的方式并且借助可再生能量，还可以以对环境无害的方式且与外部影响无关地始终确保泵P的操作。此外，产生的能量（电能、加热、冷却的能量）可提供给系统内或系统外的其它部件，和/或可输送到电网或加热或冷却回路或者网络等。 [0044] 地热能量还可以用于未被示出的但公知的火电站/热泵，其中热能可用于系统本身，或从系统输出以用于外部使用。因此可以通过以已知的方式输出来直接使用所产生的热能以及通过将热能转化成电能来间接地使用热能。 [0045] 除热泵之外，地热装置也可以作为能量系统，以用于产生加热以及冷却的能量。例如在直接热交换器地热装置中，冷却能量作为热产生过程中的废物出现。为了还使所述冷却能量可被获得并使用，地热装置7的安装可包括两个深钻井程序，其中探针均循环。由于地热的原因，液体冷却介质在其中蒸发、吸收能量、借助固有的压力行进到压缩机。因此，当热被提取时，探针冷却。于是，所产生的冷却能量被探针内的第二个回路使用，其中所使用的冷却介质例如是氨混合物。 [0046] 由作为热泵或能量系统的地热装置7产生或者生产的加热和冷却能量就如所产生的电能那样可以被用于（周围的）工业、居住区等或者用于矿井本身。地热装置7或（借助矿井的转换）所产生的地热由此可以相似地用作用于电力、加热和冷却的能量的能量供应源，例如可卖给第三方或用于辅助供电（例如，运转着的矿井）。 [0047] 除了作为主要能源的地热装置7，系统1还可以包括其它能源。具体地，可使用所有当前的和将来的再生能源。这些具体地包括用于产生风能的风力发电设备（未示出），用于产生太阳能的太阳能设备（未示出），用于产生流动能量的泵送蓄能站或者其它已知的能源。 [0048] 尤其泵送蓄能站是尤其有利的，因为可以以节省空间和节省成本的方式被集成在地下液体管理系统1中。为此，优选地在优选地上下叠置的储器2、3之间使用已经存在的竖直的连接井状结构5或其它通道。为此例如涡轮机8或其它类似的发电装置被布置在其中以用于发电。借助以下事实，液体由于重力而从位于较高位置的第二储器3流动到位于较深位置的第一储器2，使得涡轮机8被驱动并且产生电力。为此例如进一步布置有发电机9。然后，电力可以提供给例如矿井M或传输到电网中。 [0049] 为了调节从第二储器3到第一储器2的液体的流率，优选地在第二储器3和水力涡轮机8之间的流动路径中布置关闭装置，例如止回阀10。可优选地使用该止回阀10，以按照连续可变的方式调节液体的流率。在关闭状态下，第二储器3在储存操作中可用作用于提供液体的储器，液体借助泵送装置P（至少通过地热能量驱动）从较低位置处输送至上方的储器3中。在第二储器3中被储存的液体因此可以例如从第二储器3中取出以被进一步使用。可选地，被储存的液体可以借助可选择地打开止回阀10而根据需要被使用，以用于产生能量（电力），这是因为，在液体从第二储器3流动至第一储器2中时，涡轮机8被驱动。 [0050] 还可行的是，布置在图中未示出的附加的储器，该储器可以类似地借助矿井M腔形成或者此外例如设置在（地球的）表面O上方。如此设置的储器可以形成为液体供应源或储液器，在所述液体供应源或储液器中，液体被收集和提供。该液体供应源可以被提供用于矿井M本身或甚至用于任何其它目的，例如用于去除或作为用于周围人口或农业的储液器或储水器或者用于恢复目的。该储液器也可以通过已经在之前描述过的储器中的一个、优选地最靠近（地球的）表面O的储器3来形成，这是因为以尤其优选的方式可以阻止或减缓到其它储器的排出（例如借助止回阀10）。 [0051] 如已经提到的，形成储器的矿井M腔可以延伸超出不同的地下蓄水层。可想到，一些储器在未污染层N中延伸而其它储器在被污染层K中延伸。被污染层K大部分位于较大的深度处，其中在矿井M中进行挖掘。被挖出的/待被挖出的材料或者在矿井M中用于挖掘的材料可能引起例如地下水被污染，由此导致地下水的污染以及相应地质层的污染。这在图2中被示例性地示出，图2示出了根据第二示例性实施例的地下液体管理系统20。相对于第一示例性实施例，相同的特征用相同的附图标记表示。相对于所有相对应的特征，完全参考关于第一示例性实施方式的上述陈述。还应该注意的是，示例性实施例的特征以及实施例的任何组合在本发明的范围内都是可能的。 [0052] 图2示出了具有4个储器21、22、23、24的矿井M，这些储器均沿竖直方向上下叠置。然而本发明并不限于储器的特定数量或者所示出的相互之间的布置。相反地任何数量的储器都是可以的，其中至少一个储器（或储器的底部）必须被设置在至少另一个储器（的底部）上方处。 [0053] 根据第二示例性实施例，两个下部的储器21、22设置在被污染层K中。 [0054] 两个上部的储器位于未污染层N中。然而，也可以实现的是，例如未污染层N和被污染层K不同地设置或者一个或多个井状结构或储器延伸超出至少一个或多个地质层，其中层中的至少一个层可能被污染并且层中的至少另一个可能未污染。后者的情况借助图3详细说明。 [0055] 未污染层N和被污染层K之间的分隔通常以天然的方式通过所谓的不透水层（即，不透水的层，例如粘土）实现，所述分隔大多数情况下在含水的天然的层（地下水含水层或地下蓄水层）中延伸。在图2中，不透水层A示例性地且示意性地通过虚线表示。 [0056] 根据第二示例性实施例，两个下部的储器21、22被连接到管道4。同样地，两个上部的储器23、24以及最下部的储器21和最上部的储器24借助管道4连通。最上部的储器24还借助另外的管道26与表面O或与外部环境连接。然而，本发明不限于管道4、26的此种类型的布置。相反地，每个储器可以以任意的方式由一个或多个管道4、26与每个其它储器或表面O连接，管道4、26优选地通过矿井操作已经被提供。 [0057] 如第一示例性实施例中所描述的那样，管道4、26优选地分别布置有用于引导液体的泵送装置P；在应急的情况下，多个管道4也可设置有泵P。泵送装置P至少借助地热装置7的地热能量被驱动，并且此外可选地还借助其它的优选可再生能源被驱动。 [0058] 在储器21、22、23、24之间布置有相应的连接井状结构5，井状结构优选地在矿井M开发时也已经存在。在至少一个、多个或所有井状结构5中（参照图2）可以布置有止回阀10以及涡轮机8，所述涡轮机以流体学方式在下游被连接并且具有发电机9，通过所述发电机可以产生能量。 [0059] 为了防止位于未污染层N中的储器23、24中的液体与位于被污染层K中的储器21、22中的液体的未受控制的混合，以及因此为了避免对地下水的更大的损害和因此对周围生态系统的损害，优选地进一步布置有作为净化级的过滤装置25。如图2所示，净化装置25以流体学方式连接到泵送装置P。优选地，净化装置25设置在连接至少一个、多个或所有管道4、26中，这些管道连接优选地位于泵送装置P下游的储器21、22、23、24，使得当液体通过管道4、26引导时，液体被引导通过过滤装置25并且因此被净化。还可能的是，作为泵送蓄能站（即止回阀10、涡轮机8、发电机9）的替代或补充，过滤装置25设置在井状结构（通道）5中，使得当所述液体从上部的储器被排出或被输送至下部的储器时（例如，在能量产生操作中）发生所述液体的净化。 [0060] 因此可行的是，通过关闭设置在从未污染层N至被污染层K的过渡区的具体储器22、23之间的止回阀10，将下部的层21、22从上部的层23、24以系统工程的方式分隔开。为此，未污染层N中的地下水被保护以防止不必要的污染，而与此同时在被污染层中的污染可被降低，以使矿井周围的环境恢复至其自然的原始状态，即恢复。 [0061] 在下部的储器21、22中，可以提供闭合的净化回路，以净化存在于其中的污染液体。为此，如前述的那样，液体经由泵P以及管道4从最下部的储器21被引导至位于上部的储器22中。在泵送过程或储存过程中，液体借助设置在管道4中的过滤装置被净化。通过打开设置在两个下部的储器21、22之间的止回阀10，被送入储器22中的并且可选地被储存的液体可以在能量产生操作中流入下部的储器21中。设置在液体的流动路径中的涡轮机8被从上部的储器22流出的液体影响。因此可选地在多个净化周期的过程中污染可以减少或去除例如在被污染层K的地下水中的污染，并且与此同时可产生能量并且于是可提供被净化的液体。因此通过减少进入到储器中的地下水的污染或者存在于储器中的地下水中的污染（例如，经历多个净化周期），可以净化存在于相应的地下蓄水层中的地下水并且因此将该层转化成基本上未污染层。 [0062] 实质上，所有示例性实施例的相同方面在于，储器可以具有通风装置，以通过流出或流入液体来平衡储器中的空气体积。该通风装置可以是通风管道（未示出），所述通风管道与（地球的）表面O上方的周围环境连通，并且用于相应储器的通气和排气。 [0063] 直至下部的储器21、22中的液体或被污染层K中的地下水被净化，可以以已经针对产生能量和储存液体的目的描述的方式在两个上储器23、24中相似地设置闭合回路。可选择地，液体也可以在上储器23、24中由过滤装置25净化。 [0064] 当在下部的净化回路中的液体充分地被净化时，该液体可以经由布置有泵P的另一管道4被输送到设置在所述泵上方的一个或多个储器22、23、24中，这些储器作为用于产生能量的泵储器被提供，或者保持在上方储器中的一个中或未被示出的另一储器中可用。 [0065] 在其中使用根据本发明的液体管理系统的一些区域，矿井M周围的地下水和可选地进入矿井M中的地下水具有仅仅大约为2至3的很小的pH值。因此进一步可以实现，在相应位置（优选地在储器21、22、23、24中或这些储器之间），净化级还具有净化装置（未示出），借助该净化装置，液体的pH值可以被改变；取决于液体具有的在0至14之间的pH值以及液体应该具有的所期望的pH值，因此液体的pH值还可以可选地被升高或降低。净化装置可以构造成使得，液体可以有目的地被引导通过天然的或人为布置的白垩层或用白垩涂覆的装置或被沿着白垩层或用白垩涂覆的装置被引导。当液体被输送或被引导经过时，白垩（或，设置在净化装置中的其它物质）缓慢溶解到液体中并且导致pH值的升高/降低并且优选地导致被输送的液体（例如地下水）的中和。净化装置可以形成在例如上述过滤装置25中或形成有所述过滤装置25。例如该净化装置也可布置在含有白垩的储器（例如图2中的储器21、22、23、24中的一个）中，其中例如储器的壁以天然的或人为的方式布置有白垩层。净化装置可以布置在任意的储器中或储器之间，以及布置在各个（被污染的；未污染的）层中。 [0066] 在前述净化装置的进一步发展中，该净化装置可以附加地配置有用于测量一个或所有储器中的pH值的pH值传感器。基于所获得的测量结果以及待被调整的pH值，则液体可以可选地被引导通过净化装置，使得可以根据单独需求来调节pH值。因此可以实现，净化装置不仅包括用于升高pH值的第一部分，而且包括用于降低pH值的第二部分。取决于其pH值需要被改变的液体的pH值应该被保持、升高还是降低，所述液体可选地可以完全不被引导或被引导通过净化装置的第一或第二部分。 [0067] 在最上部的储器24中布置有管道26，该管道朝向周围环境延伸并且优选地延伸至（地球的）表面O上方。管道26具有泵送装置P，该泵送装置可选地设置在储器24中或设置在矿井M外面，例如设置在（地球的）表面O上。例如，管道26还可以通过将最上部的储器24与周围区域连通的井状结构27提供或者可选地被引入。该管道26可选地与泵送装置P及其它连接件一起用于将液体从用作储存容器的储器24中引出，所述管道作为输出系统S。因此，液体管理系统20和输出系统S的组合形成供水系统W。于是，液体优选地是水，例如地下水或地表水或人为地引入矿井M中的水。于是，该液体管理系统20可以被定义为水管理系统。该类型的供水系统W用于提供饮用水或工业用水，其可以根据液体管理系统20的需求被引出。同样的，供水系统促进矿井周围环境以及液体的恢复，并且提供改善的地下水保护。 [0068] 值得关注的是，与最上部的储器24一样，附加地或可选地每个任意的储器21、22、23可以具有管道26，该管道延伸到（地球的）表面O上方而到外部环境中。此外，管道26可以进一步设置有过滤装置25。同样地，管道26的从矿井M伸出的端部可以布置有真空阀6或者用于连接抽吸装置或收集装置等的连接部，以可靠地收集被输出的液体。管道26还可以通到未被示出的储液器中。 [0069] 图3示出了地下液体管理系统30的第三实施方式。相对于前述示例性实施例，相同的特征用同样的附图标记表示。相对于所有相对应的特征，完全参考关于第一示例性实施方式的上述陈述。还应该注意的是，示例性实施例的特征以及实施例的任何组合在本发明的范围内都是可能的。 [0070] 根据图3，地下液体管理系统30包括由矿井M腔形成的3个储器31、32、33。该示例性实施例描述了这样的情况，其中（至少）一个储器32延伸，使得所述储器从未污染层N突出到被污染层K中；也就是说，至少一个储器延伸通过多个地质层，其中至少一个层是被污染层。 [0071] 在这样的情况下，可以实现，例如借助关闭在井状结构5中的最上部的止回阀10，位于被污染层K中的所有储器31、32与未污染层N中的储器33以流体学方式被分隔开。这形成了闭合的净化回路以用于净化储器32、33中的液体，如前面已经描述的那样。如果流体被净化，那么液体可以以任意前述的方式与未污染层中的储器33连通，以用于能量产生、储存和可选的液体的进一步净化。为此关闭的最上部的止回阀10可以再次被可选地打开。 [0072] 然而在此情况下，未污染层N的液体出于某种原因可能与被污染的液体不必要地混合并且因此被污染。根据第三示例性实施例，可以通过适当的结构分离措施来避免液体的未受控制的混合，并且由此提供有效的地下水保护。这优选地如此实现，即在延伸到未污染层N和被污染层K的储器32中设置人工屏障35，该人工屏障将所述储器分隔成下部区域321和上部区域322。屏障35优选地设置成使其沿着将被污染层K和未污染层N分隔开的不透水层A延伸。屏障35优选地由至少不透液体的材料构成。屏障35在储器32中（密封地）设置成，没有液体从储器32的设置在未污染层N中的上部区域322到达设置储器32的在被污染层K中的下部区域321（并且反之亦然）。因此屏障35与不透水层A的组合更有效地避免未污染的液体与被污染的液体的任何混合。 [0073] 此外，在屏障35中可以设置用于可选地连接储器32的两个区域321、322的通道36。该通道优选地借助关闭装置（例如止回阀10）是可关闭的。此外，在通道36中还可以设置涡轮机8，所述涡轮机以流体学方式连接在止回阀10的下游并且具有发电机9。 [0074] 为了避免在上部储器33或储存区域322中的液体的不必要的污染，在下部的两个储器31中或储存区域321中执行净化过程期间，屏障35中的止回阀10关闭，直至液体中的污染被充分去除。 [0075] 如图3所示，上下叠置的储器借助管道4以及与管道4连接的泵送装置P被连接。以同样的方式，中间储器32的两个储存区域321、322也相互连通，其中以流体学方式连通这两个区域的管道37优选地以密封的方式延伸穿过屏障35。此外，在管道4、37中或以其它的方式（例如在井状结构5中或在通道36中）可以设置过滤装置25。在所期望的位置，可以类似地布置未被示出的净化装置，以用于改变液体的pH值。 [0076] 泵送装置P以前述方式接合到地热装置7上。 [0077] 如图3进一步示出的，最下部的储器31经由管道4与位于上方的储器32（更确切的说是储器32的下部区域321）连通。还可能使得，至少最下部的储器31直接连接到最上部的储器33或多个位于上方的储器或储存区域。为了避免不必要的花费（例如用于附加的泵送装置），单独管道4可由连接管道部段4’连接到一起。为此，图3示例性地示出了，将最下部的储器31与中间储器32的下部区域321连通的管道由连接管道部段4’与将中间储器的上部区域322与最上部的储器33连通的管道4连接。优选地，在管道4、4’的连接点处均布置有阀38。该阀38可以可选地用于调节液体流量并且可选地确定流动方向，以便避免被污染的液体与未污染的液体的混合。这种连接管道部段4’可以任意地布置在所有管道4、26、37之间。 [0078] 图4示出地下液体管理系统40的第四实施方式。相对于前述示例性实施例，相同的特征用相同的附图标记表示。相对于所有相对应的特征，完全参考上述陈述。还应该注意的是，示例性实施例的特征以及实施例的任何组合在本发明的范围内都是可能的。 [0079] 根据图4的地下液体管理系统40基本上与图2中的相对应。在图4中，储器41设置在被污染层中，而位于上方的储器42、43布置在未污染层中。 [0080] 第四实施方式的地下液体管理系统40的主要差别在于净化级的布置。作为前述过滤装置25和净化装置的附加或可选的方式，为简单起见它们在图4中未示出，储器至少部分地被多孔材料填充，所述多孔材料于是形成过滤装置44，以用于减少液体（例如地表水或地下水）中的污染或者被污染层本身（例如在液体上）。此类型的过滤装置以可对比的方式在EP 2 058 441 A1中描述。后文将以示例性的方式进行解释。 [0081] 在图4中，存在于被污染层K中的储器41至少部分地被多孔材料45填充，在本发明的范围内，词语“至少部分地”可以理解为意味着储器41被至少填充有所需要的那么多的多孔材料，以便以充分有效的方式储存以及净化液体。 [0082] 优选地，多孔材料45是碎石、砾石、沙（例如石英砂）或者其混合物。然而也可使用砂质粘土、淤泥和/或粘土。还可使用土工织物。也可以使用其它的材料（例如合成材料），只要由于其孔隙度、其全部腔的体积与外部体积的比率都能够用于储存和输送水即可。 [0083] 过滤装置44包括至少一个屏障层46或多个屏障层46（图4），该屏障层设置在储器41内部。屏障层46还布置有用于液体的至少一个通道47。 [0084] 除了可透水的通道47外，屏障层46由基本上不透水的材料制成。在本发明的范围内，词语“基本上不透水的”可以理解为意味着，屏障层46形成为使得，防止渗透穿过储器41的水的主要部分穿过屏障层46而进入屏障层46上方或下方的区域中。 [0085] 屏障层46用于延长待通过储器41中的多孔材料45被净化的液体的渗流路径。通过延长渗流路径，液体可以更长时间地被储存在储器41内部。此外液体可以在较长的时间段内被过滤，从而导致改善了的污染减少并且由此改善被净化了的液体的质量。 [0086] 如果液体到达屏障层46，则借助后续的液体渗流而开始积累液体。在该积累状态下，液体进入多孔材料46的毛细管中。结果，在屏障层46的正上游的区域中，淤泥和污垢颗粒以尤其有效的方式沉积或沉淀在多孔结构中和多孔结构上。 [0087] 优选地，该屏障层46水平地设置，因为当水平地布置所述屏障层时，液体通过过滤装置44的渗流路径是最长的，这对于过滤过的水的质量具有特别积极的作用。然而如果屏障层46的特性（即延长液体的渗流路径）并不因此丧失，那么屏障层46的任何其它倾斜也是可能的。在系统内的单独屏障层46均可以具有相同的倾斜度，然而也可以在其倾斜度方面彼此不同。 [0088] 通道47相对于整个的屏障层46来说仅仅占用小量的表面积。优选地，所述通道占据的表面积是屏障层46的总面积的5%至20%。 [0089] 优选地，通道7设置在屏障层46的外部区域中，使得液体沿着屏障层46经过的路径尽可能大致对应于最大值，这产生尤其好的过滤结果。 [0090] 如图4所示，在至少两个屏障层46的情况下，两个相邻的屏障层46的通道47优选地相互移位，尤其优选地这些通道设置成彼此相对，使得液体的渗流路径最大化。 [0091] 此外，过滤装置包括收集箱48，该收集箱从储器41的底部沿大致竖直的方向向上延伸、优选地至储器41的顶部或至储器41的顶部附近。还可以实现的是，收集箱以井的形式延伸至（地球的）表面（O）。 [0092] 收集箱48至少在最下部的屏障层46下方具有至少一个开口49，净化后的液体可以流经或渗过该开口。于是，净化后的液体可以在收集箱48中被储存并且被提供；或者用于去除，以用于进一步净化和/或能量产生。 [0093] 存在将液体从收集箱48移除的不同可能方式，下面将描述两个优选的方式。 [0094] 根据第一可能方式，过滤装置44优选地在收集箱内部具有泵送装置P。泵送装置优选地设置在储器41的底部上。从该泵送装置P，管道4向上延伸通过收集箱48并且延伸到出口50中，使得向上输送的液体可以被引入储器41或过滤装置44中，用于在最上部的屏障层46上方的重新净化。 [0095] 如图4所示，从收集箱48延伸的管道4可能延伸穿过所有储器41、42、43并且可选地延伸至（地球的）表面上方，以便优选地在完成净化之后还将液体提供到设置在上方的储器42、43或周围区域中。因此在位于储器41、42、43中为此目的所需的位置处，管道4包括阀38，输出管道部段4”从所述阀分支。借助这些阀38，液体流量可以可选地被调节，并且可以可选地确定流动方向，从而避免未污染的液体与被污染的液体的混合。如果净化完成，储器41中的阀38可相对于相应输出管道部段4”关闭，使得液体于是可以由向上开口的管道4可选地引入借助管道4连通的储器42、43中或引入周围区域中。 [0096] 值得注意的是，所有前述管道4可根据图4所示的管道4来形成，并且延伸经过所有储器并且可选地延伸到（地球的）表面O，并且设置有相对应的阀38和输出管道部段4”。以这种简单的方式，可以减少管道4、26、37的数量，因为只需要布置很少数量的管道4以便连接多个储器。还可以想到的是，关于图4所示的实施例，在各储器41、42、43内，在其中延伸经过所有储器41、42、43的管道4中布置有泵，使得仅仅需要单个管道4以用于液体管理系统1、20、30、40的操作。 [0097] 根据用于将液体引出收集箱48的第二可能方式，收集箱可以设置成使得，所述收集箱布置在连接装置（例如井状结构5）上面，该井状结构引向位于下部的储器（未示出），其中收集箱48优选地（大致完全地）包围井状结构5。如之前所述的那样，井状结构5可以借助止回阀10被关闭，并且可选地例如当收集箱48被填充时可选地被打开。液体可以经由止回阀10和井状结构5被引导到布置在下部的储器中。优选地，在井状结构5中类似相应地设置具有发电机9的前述涡轮机8。 [0098] 低于储器41布置的储器同样可以配置有过滤装置44，如图4中的最下部的储器41那样，从而改善净化性能。 [0099] 在本发明的范围内，在液体被放射性物质污染的情况下，尤其有利的是，储器2、3、21、22、23、24、31、32、33、41、42、43或矿井M布置在粘土岩中，如其例如存在于侏罗世纪的硬泥岩粘土地层中。尤其是有利的尤其是在被铀污染的矿井的情况下。粘土中所包含的粘土矿物（如高岭石）用于结合放射性物质，并因此将放射性物质从所述液体去除。与粘土岩中的铁矿物结合，所述铁矿物用于减少放射性物质并将其带入到粘土岩中，从而使水的净化在地下水管理系统1、20、30、40中进一步提高。 [0100] 附加地或可选地，储器2、3、21、22、23、24、31、32、33、41、42、43的壁或矿井M布置有天然的粘土（尤其是所包含的粘土矿物），以用于液体的净化目的。因此粘土层可以被施加到储器2、3、21、22、23、24、31、32、33、41、42、43的内壁上，尤其是当矿井M未布置在粘土岩中时。如果粘土层充分结合放射性物质或饱和有所述放射性物质，则放射性物质可以被去除并且以环保的方式被丢弃或者储存或处理。如果矿井M布置在粘土岩中，例如储器2、3、21、22、23、24、31、32、33、41、42、43的内壁的最外侧的粘土层可以以规则的间距去除，并且被相应地丢弃或处理，从而去除被严重污染的粘土层，并且进一步执行对“新鲜”的粘土层的净化。 [0101] 还可行的是，借助使用粘土以在地下液体管理系统1、20、30、40中布置吸收性分隔壁或分隔层（包括粘土或粘土岩）。为此，由粘土（岩）形成的分隔壁或分隔层优选地布置在矿井M中的位置或者在储器2、3、21、22、23、24、31、32、33、41、42、43中或储器2、3、21、22、23、24、31、32、33、41、42、43之间的位置处或以天然或认为的方式被单独地布置，例如存在（被污染的）液体或所述液体流经所处的矿井M外部。 [0102] 相对于示例性实施例，这意味着包括粘土的分隔壁或分隔层可设置在例如在连接井状结构5、27、过滤装置25、管道4、6、37、屏障35、通道36中或者在矿井M的其它合适位置处。例如屏障35或过滤装置25也可以由相对应的粘土形成。同样可行的，可以将由粘土构成的附加屏障层用作分隔壁和净化装置，尤其用于被放射性物质污染的液体。 [0103] 还可以将粘土用作过滤件，例如作为松散的粘土颗粒布置在矿井M中，使得粘土与被污染的液体接触并且与液体中所包含的放射性物质结合。换言之，粘土不必以层或壁的形式存在，而是可以布置成任何形式，例如“固定的”（粘土砖或粘土块），“固定设置的”（作为分隔层或分隔壁），“松散布置”（作为（被限定的）过滤壳体中的过滤颗粒）或者“任意松散的”（在受污染的液体中冲洗）。优选地，粘土或粘土岩设置成使其在一定量的污染（放射性）物质结合在其中的情况下可以可选择的被替换或移除。这样，提供了用于尤其被放射性物质污染的液体的有效净化装置。 [0104] 下面将对用于操作液体管理系统1、20、30、40的方法进行描述。 [0105] 本发明还包括用于操作矿井M的液体管理系统1、20、30、40的方法，所述方法包括下述步骤：将液体从通过矿井腔形成的至少一个第一储器2、21、22、23、31、32、41、42经由与储器2、3、21、22、23、24、31、32、33、41、42、43连通的用于输送液体的至少一个管道4泵送到其底部设置在第一储器上方的至少一个第二储器3、22、23、24、32、33、42、43中，其中，所述液体借助至少一个泵送装置P通过管道4从第一储器2、21、22、23、31、32、41、42输送到第二储器3、22、23、24、32、33、42、43中，并且其中泵送装置P借助所述液体管理系统的地热装置7被驱动。 [0106] 该方法还包括步骤：借助净化级中的过滤装置25、44净化液体，其中所述过滤装置25与泵送装置P以流体学方式连接，或者以流体学方式设置在与储器2、3、21、22、23、24、31、32、33、41、42、43连通的通道5中，使得流体在泵送过程中或在被引导通过通道5时被净化，或者其中过滤装置44由至少部分地填充储器41的多孔材料45形成，并且液体在被引导通过所述多孔材料45时被净化。 [0107] 而且，在第一储器2、21、22、23、31、32、41、42和第二储器3、22、23、24、32、33、42、43之间可布置有通道5，其中根据本发明的方法还可以包括以下步骤：通过可选地打开布置在通道5中的止回阀10，将液体从第二储器3、22、23、24、32、33、42、43中排出到第一储器 2、21、22、23、31、32、41、42中；以及通过借助经由通道5排出的液体驱动能量产生装置8来产生能量，其中能量产生装置8设置在在通道5中位于止回阀10下游。 [0108] 本发明不局限于之前所描述的示例性实施例。相反地，本文所描述的特征可以任意地相互组合。 [0109] 本发明也不仅限于储器的数量并且也不限于储器之间的连接的数量和构造类型。例如，两个或多个储器可以借助井状结构和/或管道以及相应的泵送装置、涡轮机和止回阀来相互连接。储器必须不是直接相互上下叠置而设置的，而是在水平方向上相互移位和/或在竖直方向上重叠布置，只要在储器中的至少一些之间可以实现前述的流体连接即可。 此外在每个任意的储器中可以布置任意类型和任意数量的净化级（过滤装置；净化装置）。 同样的，除了地热能量，每个任意的能源均可以被用于系统的操作。此外，地热能量可以始终被间接地（发电；冷却能量产生）以及被直接地（热产生）使用。 |
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