BE1027473B1 - Werkwijze voor het voorkomen van biofilm en sedimentatie in waterbronnen - Google Patents

Abstract

Werkwijze voor het voorkomen en/of verwijderen van biofilmen sedimentvorming in boorgatbuizen (5) of distributiebuizen (7), met volgende stappen: (i) het monteren van één of meer ultrasone transducers (9, 9') op een bovengronds deel van de buis (6, 7) ; (ii) het sturen van de ultrasone golven waarbij zowel het vermogen als de frequentie van de ultrasone golven in de tijd gevarieerd worden, met een frequentie tussen 20 en 60 kHz een vermogen tussen 1 en 6 Watt voor kleinere leidingen en tussen 6 en 40 Watt voor grotere leidingen; (iii) het sturen van de variërende ultrasone golven (15a-15e) doorheen het water (2) dat doorheen de buis (5, 7) stroomt of gepompt wordt; (iv) het voorzien van een automatische onderbreking van het effect van de ultrasone golven wanneer de stroming van het water (2) door de buis stopt, ofwel door het uitschakelen van de transducers (9, 9'), ofwel door de automatische werking van een terugslagklep (14) die de waterkolom onderbreekt tussen transducer (9') en de onderliggende watermassa (2).

Description

werkwijze voor het voorkomen van blofilm en sedimentatie in waterbronnen. | 3 De huidige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze | voor het voorkomen @r bestrijden van = biofilm en sedimentatie in waterbronnen. 9 Meer speciaal, is de uitvinding bedoeld voor de populatie 9 10 van boorgaten voor waterbronnen, waarin een pomp wordt | aangebracht tot in het grondwater die water oppompt door 9 cen stijgbuis tot aan de oppervlakte. 9 Deze populatie kan verdeeld worden in kleine waterputten, met een stijgouisdiameter van < 5 cm meestal uit kunststof, en qrote waterputten, met een stijgbuisdianmeter van > 5 cm en meestal uit staal.

Het is bekend dat een hiofilm zich vormt aan de binnenkant van de stijgouis of distributiebuis onder invloed van bacteriën die zich in het water bevinden en zich voeden aan de in het water opgeloste zouten, De bacteriën nestelen zich in een beschermende laag of biofilm met 0,8. gesecreteerde poiyglucanen en ook in microbarsten die de bacteriën mog berer beschermen, zelfs tegen chemische bestrijdingsmiddelen zoals chloordioxide. zo kunnen zwavelreducerende bacteriën (of SRE bacteriën) zorgen voor de omzetting van zwavel tot zwavelzuur (H2804) en waterstofsulfide {H28} met vorming van sedimenten die corrosief zijn voor metalen buizen met corrosie van de buizen tot gevolg.

Dit alles leidt tot het zaanslibben van de buizen aan de [ 59 binnenkant met een steeds dikkere laag bicfilm, waardoor { het debiet van de waterbron of bcorput geleidelijk afneemt, | tot er een volledige verstopping ontstaat en er geen 9 doorvoer van water meer mogelijk is. 9 10 De huidige uitvinding heeft tot doel aan de voornoemde en 9 andere nadelen een oplossing te bieden, doordat zij | voorziet in een werkwijze die toelaat de vorming van | biofilm en sediment in boorcatbuizen of distributiebuizen te voorkomen of te verwijderen indien zich reeds enige biofilm gevormd heeft, Hiertoe betreft de uitvinding een werkwijze voor het voorkomen en/cË verwijderen van biofilm- en sedimentvorming in boorgarbuizen of distributiebuizen, die ten minste volgende stappen omvat: {1} het monteren van één of meer ultrasone geluidsbronnen in de vorm van één of meer ultrasone transducers op een povengronds deel van de boorgatbuis of de distributiebuis; {iij het aansturen van de ultrasone golven van de één of meer uitrasone transducers door middel van een sturingskast waarbij zowel het vermogen als de {frequentie van de u“itrascne golven in de tijd cevariserd worden, en waarbij de frequentie tussen 20 en 60 kHz gestuurd wordt en het vermogen tussen 1 en 6 Watt voor kleinere ieidingen met sen diameter < 5 cm en tussen 5% en 40 Wart voor grotere leidingen met een diameter > 5 on; # {111} het sturen van de variërende ultrasone golven 9 5 doorheen het water dat doorheen de boorgatbuis of 9 distributiebuis stroomt of gepompt wordt; (iv) het voorzien van de mogelijkheid om het effect van de { ultrasone golven automatisch te onderbreken wanneer de 9 10 stroming van het water door de buis stopt, Len gevolge van | het stoppen of afzetten van de pomp die het water door de 9 buis doet stromen cf door een andere oorzaak, waarbij het 9 effect van de ultrasone golven opgeheven wordt, ofwel door # het automatisch uitschakelen van de éên of meer transducers 9 15 al dan niet na een ingestelde wachtperiode, ofwel door de # onmiddelliike automatische werking van een terugslacklep in de buis welke klep de waterkolom onderbreekt tussen de uitrasone transducer(3s) en de onderliggende watermassa in de bron of het distributienet van zodra de pong niet meer ponct of er geen waterstroom meer vanuit de bron kont.

Een voordeel van deze werkwijze is dat de waterbron of het distributienet gevrijwaard wordt van de vorming van biofilm en sediment zolang het water in de buizen stroomt en anderzijds voorkomen wordt dat bij het onderbreken van de stroming van het water maar niet van de ultrasone golven in het water, er te veel biofilm en sediment van de wanden van de buis zouden loskomen en zich zouden accumuleren onderaan in de bron of het distributienet, met verstopping van de buizen tot gevolg.

Het spreekt vanzelf dat het niet nodig is voor een korte waterstroomonderbreking ook de ultrasone golven te moeten onderbreken, maar wel indien de onderbreking zich over een Langere tijdsperiode uitstrekt. 9 5 | Het is daarom wenselijk bij het automstisch uitschakelen | van de éen cf meer transducers een ingestelde maar beperkte 9 wachtperiode, bijvoorbeeld zeven dacen, in te lassen | gedurende dewelke de ultrasons golven nog blijven nawerken : id in het stilstaande water van de poorgatbuis GE distributiebuis.

Bij het automatisch uitschakelen door de automatische werking van een terugslagklep in de buis wordt de bron van de ultrasone golven zelf niet uitgeschakeld, maar wel het effect ervan op het water in de boorgatbuis of distributiebuis, omwilie van het onderbreken van de waterkolom waardcor de ultrasone golven zich moeten bewegen, zodat de ultrasone golven zich niet meer kunnen voortplanten tot in de watertafel of in het stilstaande water in de distributiebuizen, De nitrasone golven kunnen zich over verre afstanden voortpianten door een gesloten waterkolom, vooral in buizen met een grotere diameter en wel tot 4 à 5 km ver.

In buizen met sen geringere diameter zoals pijvoorbeeld kunststoïbuizen voor de watervoorziening van kippenstallien is dit niet zo.

De aanwezigheid van regulatoren of constricties voor het beheersen van het waterdebiet dat bij de dieren terechtkomt: belet een ongehinderde propagatie van de uitrasone golven waardoor het bereik er van tot enkele tientallen meter beperkt kan zijn.

Bij voorkeur worden over een tijdspanne van 12 seconden 9 3 door de sturingskast minstens vijf tot acht verschillende | freguenties door de transducers gestuurd, dit met de | bedoeling om meerdere specifieke resonanties te kunnen : opwekken met de te bestrijden bacteriën en bicfilm, zodat | deze gedcod of losgebroken worden en de fragmenten met de 9 10 waterstroom worden meegevoerd. 9 De één of meer uitrasone transducers op een bovengronds 9 deel van de boorgatbuis of de distributiebuis kunnen 9 gemonteerd zijn Legen het staal van de buis zelf en kunnen | 15 geen rechtstreeks contact maken met de watermassa in de buis.

In dit geval worden de ultrasone golven voornamelijk door het meraal in de buis doorgegeven naar andere delen van de Duis en andere delen van de watermassa in de buis, Alternatief kunnen de één of meer ultrasone transducers op een bovengronds deel van de boorgatbuis of de distributiebuis gemonteerd zijn en, vis een opening in de buis zelf, rechtstreeks contact maken met de watermassa in de buis.

In dit geval planten de geluidsgolven zich continu door de watermassa zelf voort.

Bij voorkeur wordt de terugslagklep in de buis welke klep de waterkolom onderbreekt, geplaatst ussen de ultrasone transducers) en de onderliggende vatermasgsa net stroomopwaarts van de ultrasone transducer.

Bij het stoppen van de waterstroom door de buis, zal de terugslagklep de waterkolom onderbreken tussen de 9 watermassa in de bron of het distributienet en de ultrasone 9 geluidsbron, zodat de ultrasone golven de onderliggende 9 5 watermassa in de bron of het distributienet niet meer | bereiken, | Hiermee wordt voorkomen dat verdere afbraak van biofilm of 9 sediment gebeurt met vorming van puin dat zich kan ophopen 9 10 en verstopping kan veroorzaken van zodra de bron weer in # werking wordt gesteld, # Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende toepassingen beschreven van de werkwijze voor het voorkomen van bicfilm en sedimentatie in waterbronnen volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin:

figuur 1 schematisch en in doorsnede een waterbron uitgerust met een ultrasone geluidsbron volgens de uitvinding weergeeft; figuur 2 op grotere schaal een deel van figuur 1 aangeduid met F2 weargeeft:;

22 figuur 3 schematisch een reeks van verschillende frequenties weergeeft die een ultrasone geluidsbron over een tijdspanne van 10 seconden door de transducer siuurt; figuur 4 in doorsnede een terugslagklep volgens de uitvinding weergeeft stroomopwaarts van de ultrasone transducer,

In figuur 1 wordt schematisch een waterbron 1 weergegeven, van waaruit water Z wordt opgepompt door seen comp 3, die | zich onder de watertafel 4 bevindt, en het water naar boven pompt door een verticale stijgbuis 5 die, éénmaal 9 3 bovengronds een knie 6 vertoont en verder loopt ais | horizontale buis 7 loopt over de begane grond 8, Een | ultrasone geluidsbron kan op meerdere locaties bovengronds 9 worden aangebracht, In een eerste variant wordt de ultrasone transducer 9 op de knie 5 aangebracht, en is de transducer 3 verbonden met sen stuurkast 10 om de ultrasone gciven te sturen, waarbij de transducer 5 contact maakt met het meLaal van de stijgbuis 2 en niet rechtstreeks met de waterkolom 11 in de buis.

in een Lweede variant wordt de ultrasone transducer 2’ op de horlzontaie buis 7 aan de oppervlakte aangebracht en is die ook verconden met een sturingskast 10’ voor de sturing van de ultrasone golven, maar in dit geval is de transducer 9’ in direct contact met het water in de horizontale buis 7 doorheen een opening 12 in de buis waartegen de transducer 9" gepositioneerd is.

Optioneel is er een sedimentfilter 13 voorzien waarmee de hoeveelheid meegevoerd sediment in het cpgepompte water afgefilterd en gemeten kan worden, De hoeveelheid gemeten sediment kan gebruikt worden om, wanneer deze gemeten hoeveelheid over een bepaald tijdsbestek onder een bepaalde drempel valt, de ultrasone transducer 9 uit te schakelen.

Een terugslagklep 14 kan voorzien zijn stroomopwaarts van de transducer 2,

In figuur 2 wordt cg grotere schaal een detail van figuur 1 : weergegeven, waarop Le zien is dat de ultrasone transducer 3 die opn de knie & van de stijgbuis S is aangebracht, | rechtstreeks in contact staat met de metalen wand van de | 5 knie 6, en geen direct contact maakt met het water 2 dat { door de stijgbuis 5 stroom: naar de oppervlakte. De | uitrasone golven planten zich in dit geval via het metaal : van de stiigbuis 5 voort. 9 LO In figuur 3 wordt schematisch een voorbeeld van een reeks 9 ls van in dit geval vijf verschillende frequenties 15a-15e | tussen 20 kHz en 60 kHz, weergeeft die een ultrasone 9 geluidsbron over een tijdspanne van 19 seconden door de transducer stuurt, aangestuurd door een sturingskast 10.

Figuur 4 Loont op grotere schaal de terugslagklep 14 aangeduid met F4 op figuur 1. De terugslacklep 14 opent zich onder inviced van de opgepompte strocm van water 2, maar SiUil zich wanneer geen water meer wordt opgepompt of opgestuwd door de waterbron waarmee de horizontale buis 7 verbonden is, zodat de waterkolom in de stijgbuis 5 onderbroken wordt en de ultrasone golven niet meer tot in de bron doordringen, De werking van de uitrasone installatie is zeer eenvoudig en als volgt. De eén of meer uitrasone transducers 9, 2% op een povengronds deel 6,7 van de stijgbuis 5 sturen ultrasone golven waarvan zowel het vermogen als de frequentie van de ultrasone goivern in de tijd gevarieerd worden, en waarbij de frequentie tussen 20 en 620 kHz gestuurd wordt en het vermogen gestuurd wordt tussen 1 en 6 Watt voor kleinere leidingen met een diameter < 5 cm, en tussen 6 en 40 Watt | voor grotere leidingen met een diameter > 5 cm door middel : & van een sturingskast 10, 10’ die met de één of meer | transducers 9, 9° verbonden is. 3 Het effect van de ultrasone goiven namelijk het voorkomen : en bestrijden van biofilm en sediment in de buizen wordt automatisch onderbroken wanneer de stroming van het water 9 door de puis stopt, doordat de pomp die het water door de 9 buis doet stromen stopt of afgezet wordt of door een andere 9 oorzaak, Dit gebeurt ofwel door het automatisch 9 uitschakelen van de één of meer transducers 9,9’ al dan | 15 niet na een ingestelde wachtperiode van bijvoorbeeld een 9 week, ofwel onmiddeliijk door de automatische werking van ecn terugslagkienp 14 in de buis 7 welke kiep de waterkolon onderbreekt tussen de ultrasone transducer 9’ en de onderliggende watermassa 2 in de bron van zodra de pomp niet meer pompt of er geen stroming meer vanuit de waterbron komt, Zolang de uitrrascne golven door het water in de buizen wordt gestuurd wordt de vorming van biofilm en uiteindelijk sediment voorkcmen of bestreden en blijft de bron operationeel.

Bij stilstand van het water in de bron kan het beter zijn de uitrasone golven te onderbreken, omda zij na verloop van tijd reeds gevormde biofilm of sediment kunnen Losmaken waardoor het loscemaakte als puin naar beneden zakt en aanisiding geeft tot verstopping van de leidingen of van de bron zelf,

De beschermende werking van de ultrasone golven kan zich tot grote afstanden, tot kilcmeters ver uitstrekken bij buizen met een grote diameter.

Dit geldt niet voor buizen 9 met een kleine diameter waarin dikwijls de aanvezicheid van | 3 reguiatoren of constricties voor het beheersen van het 9 waterdebiet een ongehinderde propagatie van de ultrasone 9 golven belet. 9 De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als : 19 voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven 9 uitvoeringsvormen, doch een dergelijke werkwijze voor het 9 voorkomen van blofilm en sedimentatie in waterbronnen kan # volgens verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden, zoals deze in de volgende conclusies beschreven is.

Claims (5)

1. Conclusies. | 1,- Werkwijze voor het voorkomen en/of verwijderen van 9 5 biefilm en sedimentvorming in boorgatbuizen (5) of | distributiebuizen {7}, daardoor Gekenmerkt dat zij [ tenminste volgende stappen omvat : | (ij het monteren van éên of meer ultrasone geluidsbronnen 9 10 in de vorm van één of meer ultrasone transducers (5, 9’: op : cen bovengronds deel van de bocrgatbuis (6) of de | distributiebuis (7); 9 {ii} het sturen van de ultrasone golven van de één of meer 9 15 ultrasone transducers (5, 9’) waarbij zowel het vermogen 9 als de frequentie van de uitrasone golven in de tijd gevarieerd worden, en waarbij de frequentie tussen 20 en 60 kHz gestuurd wordt en het vermogen gestuurd wordt tussen 1 en 6 Watt voor kleinere leidingen met een diameter < 5 cm, en tussen 5% en 40 Watt voor grotere leidingen met een diameter > 5 om; {111} het sturen van de variërende ultrasone golven (15a-15 2} docrheen Het water (2) dat doorheen de bcorgatbuis (5) of distributiebuis (7) stroomt of gepompt wordt; (iv) het voorzien van de mogelijkheid om het effect van de ultrasone golven automatisch te onderbreken wanneer de stroming van het water (2) door de buis stopt, waarbij het effect van de uitrasone goiven onderbroken wordt, ofwel door het automatisch uitschakelen van de één of meer
2. Lransducers (3, S') onmiddeliijk of na een wachtperiode, ofwel onmiddellijk door de automatische werking van een | terugslagklep {14} in de buis welke klep de waterkolom | onderbreekt tussen de uitrasone transducer (3 } an de : 5 onderliggende watermassa (2) zodra de pomp niet meer pompt { of er geen stroming meer vanuit de waterbron komt. 9 2.- Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat : over een tijdspanne van 10 seconden minstens vijf tot acht 9 130 verschiilende frequenties (15a-15e} door de transducers (9, 9 9°) worden gestuurd.
3. 3.- Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de eén cf meer ultrasone transducers (9) op een bovengronds deel (6, 7) van de boorgatbuis (5} of de distributiebuis {7} gemonteerd zijn tegen het staal van de buis zelf, en geen rechtstreeks contact maken met de watermassa in de buis,
4. 4. Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de eén Of meer ultrasone transducers {197} op een bovengronds deel 6, 7) van de Dboorgatbuis of de distributiebuis (7) gemonteerd zijn en via een opening {12} in de buis 17} zelf, rechtstreeks contact maken met de watermassa in de buis.
5. 5.- Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de terugslagklep (14) in de buis welke klep de waterkoiom onderbreekt tussen de ultrasone transducer(s) (59°) en de onderliggende walermassa {2} geplaatst is net stroomopwaarts van de ultrasone transducer (97),

   | 5. Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat | sen sedimentfilter {13} voorzien is waarmee de hoeveelheid 9 meegevoerd sediment in het opgepompte water af gefilterd en 9 gemeten kan worden, zodat wanneer deze gemeten hoeveelheid | 5 over een bepaald tijdsbestek onder een bepaalde drempel 9 valt, de ultrasone transducer 3 uitgeschakeld wordt,