Brunnenregenerierung

Brunnenregenerierung nach DVGW Arbeitsblatt W130

Mechanische Reinigung
Bürsten

Das mechanische Verfahren „Bürsten“ dient zur Lösung von gering verfestigten Ablagerungen an der Brunneninnenwand und zum Teil in den Filterschlitzen.
Bürsten ist in allen Brunnentpyen und Ausbaumaterialen einsetzbar. Allerdings sollte es nur als eine schonende Vorreinigungsstufe angewendet werden, da die Filterschlitze dabei nicht oder nur unvollständig gereinigt werden. Der Einsatz von speziell geformten Bürsten kann auch zu einem Kolbeffekt bei der Ein- und Ausfahrt des Bürstenkörpers führen, welches Materialbrücken und Verstopfungen im Kiesfilter und den Filterschlitzen löst.
Das Ablösen der Ablagerungen erfolgt durch kontinuierliches Auf- und Abbewegung und/oder Rotieren von Rundbürsten. Borstenart und –material richten sich nach dem Brunnenausbaumaterial.

Die Fahrgeschwindigkeit sollte bei 1 m/min bis maximal 4 m / min liegen um keine zu großen Verdichtungseffekte oder sogar Umlagerungen der Kiesschüttung zu bewirken. Es muss langsam begonnen werden um ggf. vorhandene Kiesnester und Materialbrücken aufzubrechen. Nach der Bürstung muss der Brunnenboden ausgesaugt und der Brunnen klar gepumpt werden.

Wird nur gebürstet ist das Verfahren nur eine Reinigung.

Bei gleichzeitigem Pumpen während des Bürstens, werden die Kriterien des gleichzeitigen Lösens, Mobilisierens & Abförderns des DVGW Arbeitsblattes W130 erfüllt und das Verfahren kann als Regenerierung angesehen werden.

Kolben

Das mechanische Verfahren „Kolben“ dient bis zu einem gewissen Grad zur Lösung von gering verfestigten Ablagerungen an der Brunneninnenwand und zum Teil in den Filterschlitzen. Der Wirkeffekt ist in der Kiesschüttung größer.
Kolben ist in allen Brunnentpyen und Ausbaumaterialen einsetzbar. Allerdings sollte es nur als eine schonende Vorreinigungsstufe angewendet werden, da die Filterschlitze dabei nicht oder nur unvollständig gereinigt werden.

Kolben ohne gleichzeitiges Pumpen
Reines Kolben mit einem Scheibenpacker mit Ventil erzeugt bei der Auf und Niederfahrt Druckschwankungen welche für Saugeffekte im Brunnen sorgen und so mobilisierbares Material aus der Kiesschüttung herausarbeitet. Die gelösten Partikel sinken dann zum Brunnenboden. Die Fahrgeschwindigkeit sollte bei 1 m/min bis maximal 4 m / min liegen um keine zu großen Verdichtungseffekte oder sogar Umlagerungen der Kiesschüttung zu bewirken. Es muss langsam begonnen werden um ggf. vorhandene  Kiesnester und Materialbrücken aufzubrechen. Nach der Kolbung muss der Brunnenboden ausgesaugt und der Brunnen klar gepumpt werden.

Kolben mit gleichzeitigem Abpumpen
Kolben und Intensiventnahme (partielles Entsanden) ist eine gute und schonende Regeneriermethode, aber nur bei weichen Ablagerungen. Allerdings ist der Reinigungseffekt an den Brunnenrohren und den Filterschlitzen sehr begrenzt. Die Wirktiefe reicht bis weit in die Kiesschüttung, oft sogar bis zur Bohrlochwand und ins Gebirge.

Brunnenboden Aussaugen

Zur Beseitigung der im Brunnensumpfrohr und am Brunnenboden sedimentierten Ablagerungen wird der Brunnenboden ausgesaugt bis zur möglichst vollständigen Entfernung aller Partikel und ggf. Fremdkörpern. Erst dann wird ein Blick auf den Brunnenboden gelingen um zu überprüfen, ob ein Brunnenboden vorhanden ist, oder noch vorhanden ist und ober der Brunnenboden noch hydraulisch dicht gegen Sandeintrag ist.

Dazu werden mittels Saugpumpen, Mammutpumpen, Düsenstrahlpumpen oder einer Kombination davon, alle Abgelagerten Substanzen entfernt.

Teilweise werden dabei auch verlandete Filterstreckenbereiche freigelegt, welche dann erst regeneriert werden können.

Hydromechanische Regenerierung
Niederdruckspülung

Die Niederdruckwasserspülung wird als schonendes Verfahren für empfindliche Ausbaumaterialien wie z.B. Steinzeug und OBO – Pressholzfilter zur effektiven Regenerierung von Brunnen eingesetzt.

Dieses Verfahren wird aber auch bei anderen Ausbaumaterialen zum Einsatz gebracht, denn diese Technologie leistet gute Arbeit bei der Freispülung der wirksamen Porenräume im Brunnenringraum. Die Entfernung der gelösten, leistungsmindernden Ablagerungen aus dem Filterraum und das Abfördern durch eine UW-Pumpe aus dem Brunnen wird z.B. nach dem Einsatz des Fluidpulsers eingesetzt.

Massive Wasserstrahlen, mit mittlerer kinetischer Energie, werden durch einen Spülkopf mit hoher Geschwindigkeit auf das Filterrohr gerichtet und im Filterkies umgelenkt. Dabei werden die Ablagerungen gelöst und abgefördert.

Hochdruckinnenspülung

Mit dem Hochdruckverfahren werden hydromechanisch weiche, geringe bis mittel verfestige Ablagerungen von der Brunnenrohrwand und den Filterschlitzen gelöst. Das Hochdruck System, bestehend aus Hochdruckpumpe und Rotationskopf, kann auf alle Ausbaumaterialien und Brunnenzustände durch Veränderung von Düsenköpfen, Düsenstocklängen, Einspritzdruck und -menge angepasst werden und kann so erfolgreich in allen Vertikal- und Horizontalfilterbrunnen eingesetzt werden. Es muss allerdings darauf geachtet werden, dass beschichtete Rohre oder Steinzeugrohre nicht an der Oberfläche beschädigt werden.

Das Hochdruck Regeneriersystem besteht aus einem rotierenden Düsenkopf. Aus den Düsen wird bei gleichzeitiger Ein- und Ausfahrt ein Wasserstrahl auf die Rohrinnenwand gerichtet. Der Wasserdruck, die Düsendgeometrie, die Strahlrichtung und der Vortrieb sind frei einstellbar. Das Hochdruckregime richtet sich vor allem nach dem Ausbaumaterial der Brunnen. Durch die angepasste Fahrgeschwindigkeit des Hochdruckgerätes kann eine lückenlose Reinigung des Brunnens gewährleistet werden.

Wir halten verschiedene Rotationsdüsentypen für die Hochdruckreinigung vor. Je nach Anforderung des zu reinigenden Brunnens werden einfache Rotationsdüsen, Düsenstockrotationsdüsen, Doppelrotationsdüsen, Doppeldüsenstockrotationsdüsen oder Vibrationsdüsen eingesetzt. Bei Wurzeleinwuchs werden auch schneidende Rotationsdüsen verwendet.

Zur effektiven Entfernung der gelösten Ablagerungen wird gleichzeitig eine UW-Pumpe eingesetzt, um die während der Reinigung abgelösten Ablagerungen kontinuierlich abzufördern. Gemäß DVGW Arbeitsblatt W 130 wird dabei der Feststoffgehalt kontrolliert. So sind der Reinigungsfortschritt zu erkennen und das Beendigungskriterium zu bestimmen.

Da die alleinige Hochruckreinigung nur eine begrenzte Eindringtiefe im Filterkies hat und bei Fehlanwendung zu unerwünschten Umlagerungen in der Kiesschüttung führen oder zu Beschädigung der Rohrwand führen kann, ist der kombinierte Einsatz von Zusatzgeräten sinnvoll. Mit unseren kombinierbaren Regenerierverfahren können die Hochdruckdüsen mit Bürstensystemen, Well Burst Generator Systemen und Entnahmekammern kombiniert werden, um eine optimale Eindringtiefe im Filterkies und in dem anstehenden Locker- oder Festgesteinsgebirge zu gewährleisten. So sind eine erfolgreiche Lösung der Ablagerungen am Brunnenausbaumaterial, am Filterkies oder den Glaskugeln und ggf. am anstehenden Locker- oder Festgesteinsgebirge sowie der optimale Austrag der gelösten Stoffe aus dem Brunnen zu erreichen, wodurch das Ziel der Reinigung des wirksamen Porenraums erreicht wird.

Hochdruckinnenspülung mit induziertem Druckwellenimpuls

Hochdruckinnenspülung mit induziertem Druckwellenimpuls mit Doppelrotationsdüsen Die Hochdruckinnenspülung mit einer Doppelrotationsdüse hat Einwirkungstiefen bis vieleicht 45 cm hinter die Filterohraußenwand bei Spüldrücken von 250 bar bis 500 bar! Dabei ist jedoch zu beachten, dass bei den verwendeten Drücken von 250 bis 500 bar, Umlagerungen der Kieschüttung sowie Zerreibungen der Kieskörner die Folge seien können! Der hohe Sandaustrag in diesem Fall ist dann eventuell zum Teil dem Abrieb der Kieskörner geschuldet, welches dann als Unterkorn durch die Filterschlitze gesaugt wird. Das gleichzeitig trennen, austragen und kontrollieren bei gleichzeitigem Abpumpen ist gewährleistet. Die Fördermenge kann, in Abhängigkeit des Durchmesser des Brunnen, ein Vielfaches der Spülwassermenge sein. Je größer der Faktor, desto besser die Wirkung.

Intensiventnahme mit statisch oder bewegtem Scheibenseiher mit und ohne induziertem Druckwellenimpuls

Bei den sog. Intensiventsandungsmaßnahmen nach dem DVGW W 117 heute W 119 kommt in der Regel ein Entsandungsseiher in Verbindung mit Luftförderung zum Einsatz.

Der Entsandungsseiher besteht aus einem gelochten Entnahmerohr mit zwei Packerscheiben aus Gummi oder Schaumstoff sowie einem Einblasstück über der oberen Manschette. Diese quasi verschleißfreie Pumpe ohne bewegte Teile wird mittels Druckluft betrieben. Tief liegende Wasserspiegel. bzw. große Absenkungen setzen ihm evtl. Grenzen. Dabei ist zu beachten das eine 2/3 Wassersäule über dem auszupumpenden Abschnitt ansteht. Bei geringeren Wasserspiegeln muß ggf. mit einer Düsenstrahlpumpe ergänzend unterstützt werden.  Der Vorteil liegt in der Tatsache, daß nur Luft zur Förderung eingesetzt wird und kein sandhaltiges Wasser in die Filterstrecke gepumpt wird. Außerdem lässt sich der Seiher auch in engen Brunnen einsetzen. Der Erfolg beim Abpumpen kann durch das sogenannte „Schocken“ gesteigert werden. Hierunter versteht man das abwechselnde Ein- und Ausschalten der Fördereinrichtung welche Druckimpulse erzeugt. Nach dem Ausschalten strömt das in der Steigeleitung befindliche Wasser in den Brunnen zurück und zerstört die aufgebauten Kornbrücken. Beim erneuten Anschalten kommt es zu einem Anreißen des Wassers mit entsprechend besserer Entsandungswirkung. Die Intervalle beim Ein- und Ausschalten sollten so gewählt werden, daß der maximal mögliche abgesenkte Wasserspiegel (Beharrungszustand) beim Abpumpen annähernd erreicht wird. Die Fördereinrichtung sollte so lange ausgeschaltet bleiben, bis beim Zurückströmen der Ruhewasserspiegel fast erreicht ist. Druckwellenimpulse können auch durch einen Fluidpulser erzeugt werden welche an dem Seiher überhalb der Manschettenkammer befestigt wird. Der Entsandungsseiher kann statisch oder bewegt gefahren werden, wobei die bewegte Fahrweise ebenfalls für Druckschwankungen sorgt.

Intensiventnahme mit statisch oder bewegter Manschettenpumpe mit und ohne induziertem Druckwellenimpuls

Einsetzbar bei der Entwicklung von Neubaubrunnen und der Regenerierung von Brunnen im Bestand.

Die klassische Entwicklung eines Brunnens erfolgt durch Intensiventsandung.

Die Verwendung einer Unterwasserpumpe mit Packerscheiben, bei ggf. gleichzeitigem Eintrag von Druckstößen durch das Impulsverfahren oder durch Druckschwankungen durch bewegte Fahrweise und / oder intermittierendem Pumpen macht es möglich, eine leistungsgesteigerte Intensiventsandung mit extremen Feststoffaustragsraten durchführen zu können. Das gilt sowohl für Vertikal- wie auch für Horizontalfilterbrunnen.

Die Scheibenpumpe ist ein Werkzeug zur Intensiventnahme für den Einsatz in Filterrohren von vertikalen und horizontalen Brunnen. Aufgabe des Entnahmeseiher ist die Porenreinigung des Filterkorns im Ringraum zwischen Filterrohr, dem natürlichen Gebirge, sowie der angrenzenden Bohraureole.

Die Abmessungen des Entnahmeseiher werden dem zu bearbeitenden Brunnenausbau angepasst. Die Verbindung der spezifisch Förderrate und dem Anwendungsverfahren, gewährleistet, dass an allen zu reinigenden Orten in der äußeren Umgebung des Brunnenfilterrohres ausreichend hohe Transportgeschwindigkeiten (Schleppkräfte) des Grundwassers für eine optimale Porenreinigung erzeugt werden.

Der Entnahmeseiher ist für die abschnittsweise Förderung in einem Brunnenfilter geeignet. Er kann stationär oder bewegt eingesetzt werden.

Im DVGW Merkblatt W 130 „Brunnenregenerierung“ wird auf die entscheidende Bedeutung der gleichzeitigen Trennung des Verbundes zwischen Ablagerungen und Filterkorn und Austrag der abgelösten Partikel hingewiesen.

Somit ist es möglich, alle lös- und austragbaren Feststoffe wie Schluff- und Feinsandkorn sowie Ocker- und Manganpartikel, mit ausreichender Strömungsgeschwindigkeit, also Schleppkraft, durch die nutzbaren Porenkanäle durch den Brunnenfilter in den Brunnen zu transportieren und abzufördern. Der gleichzeitige kontinuierliche Impulseintrag durch bewegte Fahrweise oder intermittierender Impulseintrag durch Schockpumpen oder Pulsen sorgt für die permanente Lockerung des Korngefüges und bricht die sich ständig bildenden Materialbrücken (Verstopfungen) auf. Dies ermöglicht die andauernde Mobilisierung des anstehenden transportfähigen Materials.

Allerdings ist bei der Verwendung von Druckstoßwellen zu beachten, dass die Filterschüttung verdichtet werden kann. Vor allem bei Brunnen mit nicht ausreichend konsolidierter Filterschüttung kann es zu Setzungen kommen. Hier ist eine geophysikalische Voruntersuchung des Kiesfilters und der Tonsperre erforderlich.

Die kontinuierliche Lösung und Mobilisierung des Unterkorns bei gleichzeitigem, intensivem Abfördern, erfüllt die Anforderung an Brunnenregenerierungen gemäß DVGW W130 „parallele Aufhebung des Verbundes bei gleichzeitiger Entfernung der gelösten Ablagerungen“ und ist somit Garant für eine qualitativ hochwertige Entsandung und Entwicklung des Brunnenbauwerkes. Nur so lässt sich die volle Leistungsfähigkeit herstellen.

Die Erfolgskontrolle erfolgt durch kontinuierlich Austragskontrolle aus dem Voll- oder Teilstrom und durch die Ermittlung der spezifischen Ergiebigkeit. Die Brunnenentwicklung ist dann abgeschlossen, wenn im Anschluss an eine der beschriebenen Methoden keine Änderung der spezifischen Ergiebigkeit mehr erfolgt und die für den späteren Betrieb geforderte Sandfreiheit ( < 1 g Sand pro m³ Wasser) gewährleistet ist.

Als Filterkornmaterial können Kies, Sand oder Glaskugeln im Brunnen eingebaut sein. Die für jeden Filtertyp und Durchmesser angepassten und speziell konfektionierten Dichtungselemente der Doppelkolbenkammer, garantieren die Vermeidung von Strömungsverlusten zwischen Kammerkolben und Filterrohr.

Die Scheibenpumpe kann in Filterrohren mit Durchmesser 100 mm bis 1500 mm aller handelsüblichen Bauarten mit Filterkorn im Ringraum mit einfacher und zweifacher Ringraumschüttung verwendet werden. Auch in Einschubverrohrungen bis zum Brunnenkopf oder verlorene Filterrohreinschübe (Inliner) wie z.B. eingestelltem Stahl-Wickeldrahtfilter mit zusätzlichem Stützkornmaterial im Ringraum zwischen den eingeschobenen Filterrohren und dem Brunnenrohr können erfolgreich mit dem Verfahren Hochleistungsentsandung bearbeitet werden.

Chemische Regenerierung
Mit unserer Umspülkammer wird ein Regeneriermittel in die Filterstrecke eingebracht. Die Dosierung des Regeneriermittels wird den Ablagerungen und hydrogeologischen Verhältnissen entsprechend angepasst und in Lösungsversuchen ermittelt.
Durch den Kieswäscher wird das Regeneriermittel zirkulierend über ein Mehrkammersystem im Filterkies bewegt. Der Regenerierungsprozess wird bei unserem Verfahren über Tage kontinuierlich überwacht und gesteuert. Hierbei werden alle relevanten Prozessdaten protokolliert und die Regenerierung mittels Nachdosieren von Regeneriermittel oder Zwischenabpumpen geregelt. Die Anforderungen des DVGW-Arbeitsblattes W 130 werden in allen Punkten erfüllt.