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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 und eine Brunnenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
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Horizontalfilterbrunnen
sind aus der Praxis bekannt. Wenn nach Jahren die Eintrittsöffnungen des
einen bzw. der üblicherweise
mehreren vorgesehenen Horizontalfilterstränge verstopft sind, können diese
durch eine Druckwasser-Rückspülung geöffnet und
von den Verstopfungen befreit werden. Dabei ist nachteilig, dass
die Zeit bis zur nächsten
erforderlichen Reinigung der Horizontalfilterstränge vergleichsweise kürzer ist,
so dass mit zunehmender Betriebsdauer eines Horizontalfilterbrunnens
die Reinigungsintervalle üblicherweise
immer kürzer
werden und der Horizontalfilterbrunnen insofern unwirtschaftlicher
wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren
dahingehend zu verbessern, dass der Horizontalfilterbrunnen über einen
möglichst
langen Zeitraum möglichst
wirtschaftlich betrieben werden kann. Weiterhin liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, eine dazu geeignete Brunnenanordnung anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Verfahrensschritten des
Anspruchs 1 und durch eine Brunnenanordnung mit den Merkmalen des
Anspruchs 9 gelöst.
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Die
Erfindung schlägt
mit anderen Worten vor, bei der Reinigung der Horizontalfilterstränge die freigesetzten
Verschmutzungen abzuziehen. Während
ohne einen derartigen Abzug der Verunreinigungen die Verunreinigungen
in der Nähe
des Hori zontalfilterstranges im Boden verbleiben und anschließend angesaugt
werden, so dass sie vergleichsweise schnell wieder an den Horizontalfilterstrang
gelangen, ist erfindungsgemäß vorgesehen,
durch einen in der Nähe
des Horizontalfilterstranges abgeteuften Vertikalbrunnen Wasser
dann zu fördern,
wenn der Horizontalfilterstrang durch Rückspülung gereinigt wird, so dass
innerhalb des Untergrundes eine Wasserströmung zum Vertikalbrunnen bewirkt
wird, welche die Verunreinigungen mit sich trägt, so dass diese mittels des
Vertikalbrunnens aus dem Untergrund entfernt werden können. Von
einer durchgeführten Reinigung
bis zur nächsten
erforderlichen Reinigung des Horizontalfilterstranges kann auf diese
Weise ein langer Zeitraum ermöglicht
werden, so dass der Horizontalfilterbrunnen möglichst lange besonders wirtschaftlich
betrieben werden kann.
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Vorzugsweise
wird das Wasser, welches aus dem Vertikalbrunnen gefördert wird,
gefiltert und unmittelbar wieder verwendet, nämlich zum Rückspülen des Horizontalfilterstranges,
so dass dieses Wasser regelrecht im Kreislauf gepumpt wird. Auf
diese Weise wird der Eingriff in den unterirdischen Wasserhaushalt
möglichst
gering gehalten.
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Alternativ
kann vorgesehen sein, das aus dem Vertikalbrunnen geförderte Wasser,
welches mit den Verunreinigungen befrachtet ist, in einem Zwischenbehälter zu
lagern und später
aufzubereiten. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn zur
besseren Reinigungswirkung im Druckwasser, mit welchem der Horizontalfilterstrang
rückgespült wird,
ein Reinigungsmittel zugegeben wird. Diese mit Reinigungsmitteln
befrachteten Abwässer
können beispielsweise
in einem Tankwagen, der als der vorerwähnte Zwischenspeicher dient,
zwischengelagert werden und anschließend zu einer entsprechenden Aufbereitungsanlage
verbracht werden.
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Bei
der Reinigung des Horizontalfilterstranges wird die Förderleistung
dieses Stranges die zuvor kontinuierlich abgesunken war, wieder
verbessert. Die Förderleistung
wird allerdings nicht nur durch verstopfte Einlassöffnungen
im Horizontalfilterstrang selbst beeinträchtigt, sondern auch dadurch,
dass im umgebenden Erdreich Spalte und andere kleine Hohlräume, durch
die das Wasser zum Horizontalfilterstrang gelangen kann, verschlossen werden.
Bei der Reinigung des Horizontalfilterstranges, wenn das Wasser
durch den Vertikalbrunnen abgefördert
wird, kann daher vorteilhaft zusätzlich auch
das umgebende Erdreich „gereinigt" bzw. aufgelockert
werden. Hierzu ist ein Hochdruck-Einpress-Strang vorgesehen, der
in der Nähe
des Horizontalfilterstranges horizontal in den Boden eingebracht
wird. Bei zwei benachbarten Horizontalfiltersträngen, die beispielsweise im
Winkel von 90° angeordnet
sind, wird der Hochdruck-Einpress-Strang zugunsten einer möglichst
gleichmäßigen Wirkung
für die
benachbarten Horizontalfilterstränge
etwa im Bereich der Winkel halbierenden zwischen den Horizontalfiltersträngen eingebracht.
Das Einpressmaterial, welches durch den Hochdruck-Einpress-Strang
in den Untergrund eingepresst wird, lockert den Untergrund auf und
löst Verockerungen,
die im Untergrund vorhandene Zwischenräume zugesetzt hatten, so dass
nunmehr die erneut geöffneten
Zwischenräume anschließend vom
Grundwasser durchströmbar
sind.
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Der
bereits vorerwähnte
Vertikalbrunnen in der Nähe
des horizontalen Förderstranges
oder ein eigens abgeteufter Vertikalbrunnen, der in der Nähe des Hochdruck-Einpress-Stranges
vorgesehen ist, kann dazu genutzt werden, das Einpressmaterial oder
auch die im Untergrund gelockerten Verockerungen aus dem Untergrund
abzupumpen, wobei auch hier entweder das aus diesem Vertikalbrunnen gelangende
Wasser filtriert und erneut verwendet wird, also im Kreislauf gefördert wird
während
des Reinigungsvorgangs, oder alternativ dazu zwischengelagert und
zu einer Aufbereitungsanlage verbracht wird.
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Zusätzlich zu
den vorgenannten Verfahrensschritten kann vorgesehen sein, dass
die Horizontalfilterstränge
auch konventio nell mechanisch gereinigt werden, beispielsweise mittels
einer Reinigungslanze und mit Druck, wie dies an sich bekannt ist.
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Der
vorliegende Vorschlag wird mittels der rein schematischen Zeichnungen
nachfolgend näher erläutert. Dabei
zeigt
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1 in
einer Gesamtübersicht
eine Brunnenanordnung, bestehend auf einem Horizontalstrangfilterbrunnen
sowie aus einem Vertikalbrunnen,
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2 einen
Vertikalschnitt durch den Brunnenschacht eines Horizontalfilterbrunnens,
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3 einen
Vertikalschnitt durch einen Teil eines Horizontalfilterbrunnens,
mit eingesetztem Einzelstrangflanschadapter, und
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4 einen
Horizontalschnitt durch den Horizontalfilterbrunnen von 1.
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In
den Zeichnungen ist mit 1 insgesamt ein Horizontalfilterbrunnen
bezeichnet, mit einem Brunnenschacht 2 und einer darüber angeordneten
Brunnenstube 3. Unten im Brunnenschacht 2 münden mehrere
Horizontalfilterstränge 4,
wobei in 1 lediglich ein derartiger Horizontalfilterstrang 4 vorgesehen
ist. Der Horizontalfilterstrang 4 verfügt über eine Vielzahl von Eintrittsöffnungen 5,
die in 1 als Schlitze angedeutet sind und durch die das
Wasser aus den umgebenden Bodenschichten in den Horizontalfilterstrang 4 eintritt.
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Im
Inneren des Brunnenschachtes 2 ist der Horizontalfilterstrang 4 an
einen Reversionseinzelstrangflanschadapter 6, nachfolgend
kurz REFA genannt, angeschlossen. Der REFA 6 weist an seinem oberen
stirnseitigen Ende einen Anschluss für eine Druckwasserleitung 7 auf,
wobei eine Druckpumpe 8 vorgesehen ist, durch die das unter
Druck gesetzte Wasser durch die Druckwasserleitung 7 in
den REFA 6 gelangt.
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Zur
Reinigung des Horizontalfilterstranges 4 wird das Druckwasser
mittels der Druckpumpe 8 und der Druckwasserleitung 7 in
den REFA 6 gepumpt. Es gelangt von hier in den Horizontalfilterstrang 4 und tritt
durch die Eintrittsöffnungen 5 aus
dem Horizontalfilterstrang 4 in die umgebenden Bodenschichten aus.
Dabei werden Verunreinigungen, die in 1 schematisch
angedeutet sind, aus den Eintrittsöffnungen gelöst, so dass
diese Eintrittsöffnungen 5 wieder
frei werden.
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Dem
Horizontalfilterstrang 4 benachbart ist ein Vertikalbrunnen 9 abgeteuft,
der zur Schaffung von Eintrittsöffnungen
eine vergleichsweise grobe Perforation 10 aufweist. Auf
diese Weise kann durch Betrieb dieses Vertikalbrunnens 9 nicht
nur das Druckwasser, welches zur Freispülung des Horizontalfilterstranges 4 verwendet
wurde, gefördert
werden, sondern es können
auch die Verunreinigungen in den Vertikalbrunnen 9 gelangen
und ebenfalls abgepumpt werden, so dass ein lange anhaltender Reinigungseffekt
für den
Horizontalfilterstrang 4 bewirkt wird und nicht etwa Verunreinigungen
in der Nähe des
Horizontalfilterstranges 4 verbleiben, die nach dem Reinigungsvorgang
dazu führen,
dass die Eintrittsöffnungen 5 nach
vergleichsweise kurzer Zeit wieder verstopfen.
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Das
aus dem Vertikalbrunnen 9 geförderte, zuvor zur Reinigung
des Horizontalfilterstranges 4 verwendete Wasser kann durch
eine Ringleitung 11 zur Druckpumpe 8 geführt werden
und von dort durch die Druckwasserleitung und den REFA 6 erneut
in den Horizontalfilterstrang gelangen und auf diese Weise erneut
zur Reinigung verwendet werden.
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Alternativ
kann vorgesehen sein, das aus dem Vertikalbrunnen 9 geförderte Wasser
durch eine Abgabeleitung 12 in einen Zwischenspeicher zu
geben, beispielsweise in einen Tankwagen, so dass dieses Wasser
später
aufbereitet werden kann.
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Insbesondere
wenn dem Druckwasser Reinigungsmittel zugesetzt werden, kann eine
derartige spätere
Aufbereitung des Wassers vorgesehen sein. Die Reinigungsmittel können aus
Tanks 14 über
entsprechende Leitungen zu Injektionsstellen 15 gefördert werden,
wo sie in den REFA 6 eingespritzt werden und anschließend gemeinsam
mit dem Druckwasser in den Horizontalfilterstrang 4 gelangen.
Die lediglich rein beispielhaft angedeuteten drei Tanks 14 verdeutlichen,
dass dem Druckwasser unterschiedliche Zusätze beigegeben werden können, wobei
diese Zusätze
unabhängig
von ihrer Beschaffenheit und Wirkung im Rahmen des vorliegenden
Vorschlags als „Reinigungsmittel" bezeichnet werden.
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Mehrere
Ventile 16 sind in 1 rein schematisch
angedeutet – wobei
nicht sämtliche
Ventile 16 mit einem Bezugszeichen versehen sind – und ermöglichen
die unterschiedliche Führung
des Wassers entweder im Kreislauf oder zur Abgabeleitung 12.
So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass aus dem Vertikalbrunnen 9 geförderte Wasser
zunächst
einer Zentrifuge 17 zuzuführen, so dass Verunreinigungen,
die in den Vertikalbrunnen 9 gelangt und aus dem Boden
abgefördert
worden sind, in der Zentrifuge 17 aus dem Wasser entfernt
werden können,
so dass das gereinigte bzw. gefilterte Wasser aus der Zentrifuge 17 zu
der Druckpumpe 8 gelangt und dort erneut zur Reinigung
des Horizontalfilterstranges 4 verfügbar ist.
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Vorteilhaft
baut die Druckpumpe 8 einen Druck von mehr als 5 bar auf,
um die zuverlässige Reinigung
der Eintrittsöffnungen 5 des
Horizontalfilterstranges 4 zu ermöglichen.
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Weiterhin
ist in 1 ein Hochdruck-Einpress-Strang 18 dargestellt,
wobei aufgrund der rein schematischen Darstellung der Hochdruck-Einpress-Strang 18 dem
Horizontalfilterstrang 4 gegenüberzuliegen scheint, tatsächlich jedoch
erstreckt sich der Hochdruck-Einpress-Strang 18 in der
Winkelhalbierenden zwi schen zwei Horizontalfiltersträngen 4,
wie dies insbesondere aus 4 deutlich wird.
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Neben
der Brunnenstube 3 ist ein Vorratsbehälter 19 vorgesehen,
in welchem Einpressmaterial gelagert ist. Auch dieses Einpressmaterial
kann der Druckpumpe 8 zugeführt werden, beispielsweise
mithilfe einer Kreiselpumpe 20, wobei anschließend das Einpressmaterial über die
Druckwasserleitung 7 und den REFA 6 in den Hochdruck-Einpress-Strang 18 gefördert wird.
Zu diesem Zweck wird der REFA 6 innerhalb des Brunnenschachtes 2 versetzt
und über entsprechende
Anschlussflansche, die sowohl am REFA 6 als auch an den
einzelnen Strängen 4 bzw. 18 vorgesehen
sind, miteinander verbunden. Dabei wird vorzugsweise zwischen den
REFA 6 und dem jeweiligen Strang 4 bzw. 18 ein
Verschlussschieber 21 angeordnet, der aus der Ferne, beispielsweise
in der Brunnenstube 3, betätigt werden kann, wie mittels
eines schematisch dargestellten Handrades 22 angedeutet
ist.
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2 zeigt
eine Betriebsweise des Horizontalfilterbrunnens 1 bei der
Wassergewinnung. Rein beispielhaft ist dargestellt, dass der REFA 6 an
einen der drei in 2 dargestellten Horizontalfilterstränge 4 angeflanscht
ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass an jeden der Horizontalfilterstränge 4 jeweils
ein REFA 6 angeschlossen ist.
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Bei
dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Wasserleitungen 24 dargestellt,
die von den Horizontalfiltersträngen 4 bzw.
von den REFAs 6 zu einer Wasser-Sammel-leitung 25 führen. Die
Horizontalfilterstränge 4 sind
jeweils um 90° versetzt
zueinander angeordnet, so dass ein vierter Horizontalfilterstrang 4 zwar
vorhanden, aber aufgrund der schnittbildlichen Darstellung in 2 nicht
erkennbar ist. Auch von diesem vierten Horizontalfilterstrang 4 verläuft eine
in 2 ebenfalls nicht dargestellte Wasserleitung 24 zu
der Wasser-Sammelleitung 25.
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Bei
dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Brunnenschacht 2 in
einer so genannten „trockenen" Betriebsweise gefahren
werden, in welcher sich der Wasserspiegel des Grundwasserabsenktrichters 27 nicht
im Brunnenschacht 2 selbst einstellt, sondern vielmehr
im REFA 6 bzw. in den Wasserleitungen 24 der einzelnen
Horizontalfilterstränge 4.
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Im
REFA 6 ist eine Tauchpumpe 26 vorgesehen, welche
das Wasser des betreffenden Horizontalfilterstranges 4 zu
der Wasser-Sammelleitung 25 fördert.
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Insbesondere
wenn jedem der vier Horizontalfilterstränge 4 ein eigener
Flanschadapter in Form eines REFA 6 und darin angeordnet
eine eigene Tauchpumpe 26 zugeordnet sind, kann jeder Horizontalstrang
individuell befördert
und beprobt werden.
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3 zeigt
einen Schnitt durch den unteren Bereich des Brunnenschachtes 2 und
einen Teil des REFA 6, der Anschlussflansch 23 kann
nicht nur zum Anschluss eines weiteren Horizontalfilterstranges 4 dienen,
sondern auch dazu, ein Reinigungswerkzeug gegenüber dem Horizontalfilterstrang 4 in
den REFA 6 einzuführen
und durch den REFA 6 in den Horizontalfilterstrang 4 zu
führen,
so dass dieser mittels des Reinigungswerkzeuges mechanisch, oder
mit Druckluft bzw. Druckwasser von innen auf konventionelle Weise
gereinigt oder mit einer Kamera befahren werden kann.
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Innerhalb
des REFA 6 ist der Wasserspiegel mit 27 angedeutet,
und innerhalb des Wassers befindet sich eine Wassersonde 28,
die entweder zur Analyse des Wassers dienen kann oder zumindest
die Höhe
des Wasserspiegels 27 ermittelt, so dass bei sinkendem
Wasserspiegel 27 die Beförderung dieses Horizontalfilterstranges 4 reduziert
oder abgestellt werden kann. Auf diese Weise wird die Tauchpumpe 26 vor
einem Trockenlaufen geschützt
und es kann sichergestellt werden, dass an einem Einlauf 29 dieser
Tauchpumpe 26 stets Wasser vorhanden ist.
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Die
Injektionsstellen 15 werden im Reversionsbetrieb des REFA 6,
also bei der Reinigung des Horizontalfilterstranges 4,
zum Einbringen von Reinigungsmittel in das Druckwasser genutzt.
Während des
Förderbetriebs
des Brunnens können
diese Injektionsstellen 15, die jeweils einen Anschlussflansch aufweisen,
zum Einbringen von Sensoren genutzt werden, die auf diese Weise
andere Messungen des geförderten
Wassers ermöglichen
als die Wassersonde 28.
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Weiterhin
weist der REFA 6 unterhalb des Anschlussflansches 23 noch
einen vergleichsweise kleinen Entleerungsanschluss 30 auf,
mit dessen Hilfe der REFA 6 vollständig entleert werden kann.
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4 zeigt
schematisch die Anordnung eines Brunnenschachtes 2 mit
vier jeweils um 90° versetzt
angeordneten Horizontalfiltersträngen 4 sowie mit
vier Hochdruck-Einpress-Strängen 18,
die sich jeweils Winkel halbierend zwischen den Horizontalfiltersträngen 4 erstrecken
und mit rein schematisch um diesen Horizontalfilterbrunnen 1 herum
verteilt angeordneten Vertikalbrunnen 9, über welche
bei einer Regeneration des Horizontalfilterbrunnens 1 Wasser
sowie Reinigungsmittel sowie Verunreinigungen und ggf. auch Einpressmaterial
abgefördert
werden kann.