DE10224677A1

DE10224677A1 - Combined mechanical and chemical regeneration of a well, involves introducing a regenerate to the water via a filter pipe

Info

Publication number: DE10224677A1
Application number: DE2002124677
Authority: DE
Inventors: Harald Munding
Original assignee: AQUAPLUS BRUNNENSANIERUNG H MU
Current assignee: AQUAPLUS BRUNNENSANIERUNG H MU
Priority date: 2002-06-03
Filing date: 2002-06-03
Publication date: 2003-12-18
Anticipated expiration: 2022-06-04
Also published as: DE10224677B4

Abstract

A process for the combined mechanical and chemical regeneration of a well, comprises introducing a regenerate to the water via a filter pipe. The water is forced out of the pipe and circulated in gravel layers. Deposits from the filter pipe wall and the gravel are periodically removed during a cleansing cycle. The process is controlled as a function of water clarity, using a micro-computer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kombinierten mechanisch/chemischen Brunnenregenerierung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. The invention relates to a method for combined mechanical / chemical well regeneration with the in The preamble of claim 1 features specified.

Ein Verfahren der gattungsgemäßen Art unter Verwendung eines Brunnenreinigungsgerätes mit einer in einem Brunnenschacht aus Filterwänden bewegbaren Etagenanordnung ist aus der DE 41 33 531 C1 bekannt. Die Etagenanordnung besteht aus quer zur Schachtlängsachse verlaufenden Trennelementen mit Abdichteinrichtungen zur Bildung von einer oder mehreren aneinandergereihten Kammern, welche z. B. Abdichtungseinrichtungen aus einer oder mehreren, auf der Umfangsmantelfläche von Zylindern aufgebrachten Manschetten, Hohlreifen oder Schläuchen aus elastischem Material bestehen und die mit einem Druckmedium aufblasbar oder auffüllbar sind und dabei abdichtend gegen die Innenwände der Filterwand drücken. Mindestens eine Kammer bildet einen Arbeitsabschnitt, in den ein Regenerat eingebracht wird. Mindestens eine weitere Kammer oder der Bereich ober- oder unterhalb des Arbeitsabschnittes ist als Saugabschnitt vorgesehen, aus dem das Brunnenwasser mit dem Regenerat und gelösten sowie abgetragenen kristallinen Ablagerungsteilen angereichert absaugbar ist. A method of the generic type using a well cleaning device with one in one Well shaft made of filter walls movable tier arrangement is known from DE 41 33 531 C1. The tier arrangement consists of transverse to the longitudinal axis of the shaft Separating elements with sealing devices to form one or more lined-up chambers, which z. B. sealing devices from one or more, applied to the circumferential surface of cylinders Cuffs, hollow tires or tubes made of elastic Material exist and that with a printing medium are inflatable or inflatable and thereby seal against the Press the inside walls of the filter wall. At least one chamber forms a working section in which a regrind is introduced. At least one other chamber or the Area is above or below the work section provided as a suction section from which the well water with the regenerate and dissolved as well as removed crystalline deposit parts can be extracted.

Beim Reinigungsprozess wird in den Arbeitsabschnitt eine Säure oder ein Säuregemisch als Regenerat mit einem bestimmten ph-Wert in einer solchen Menge gepumpt, dass das Gemisch aus Brunnenwasser und Regenerat einen annähernd bestimmten gewünschten ph-Wert annimmt. Zur Prozesssteuerung werden in dem Saugabschnitt oder in einer weiteren Kammer der ph-Wert oder andere elektrische und chemische Größen des Brunnenwassergemisches permanent gemessen. Die Zuführung und Dosierung des Regenerats werden in Abhängigkeit von den Messwerten gesteuert und die Zufuhr in Abhängigkeit vom Unterschreiten eines vorgegebenen Soll- Wertes des Filterdurchlasswiderstandes unterbrochen. During the cleaning process, a Acid or an acid mixture as a regrind with one pumped certain pH in such an amount that the Mixture of well water and regenerate an approximate assumes certain desired pH value. to Process controls are in the suction section or in another Chamber of pH or other electrical and chemical Sizes of the well water mixture measured continuously. The The supply and metering of the regrind are in Depends on the measured values and controls the supply in Dependence on falling below a specified target Filter forward resistance value interrupted.

Aus der EP 0 282 231 B1 ist ein Verfahren zum Prüfen einer Bohrspülung bekannt, das eine periodische Entnahme von Proben von zirkulierenden Bohrspülungen und deren Analyse durch Ionenchromatographie umfasst. Dem wässrigen Filtrat der Spülung werden Proben zum Messen der Anionenmonovalenten Kationen- und bivalenten Kationenkonzentrationen entnommen, um so eine Serie von Daten bezüglich der Konzentrationsänderung der genannten Ionen relativ zu der Zeit zu erhalten. A method for testing is known from EP 0 282 231 B1 a drilling fluid known to have a periodic extraction of samples from circulating drilling fluids and their Includes analysis by ion chromatography. The watery Filtrate of the rinse are used to measure the samples Anion monovalent cations and bivalent Cation concentrations are taken to produce a series of data regarding the change in concentration of the ions mentioned to get relative to the time.

Weiterhin ist aus der EP 0 376 422 B1 ein Verfahren zur Reinigung von Brunnenschächten bekannt, bei dem eine Waschflüssigkeit, bestehend aus dem Grundwasser mit geeigneten Zusätzen, aus dem Brunnenfilterrohr in die an die Filterrohrwandung angrenzenden Kiesschichten gedrückt und wieder zurückgesaugt wird, wobei zu beseitigende leistungsmindernde Ablagerungen gelöst werden. Während des Reinigungsvorgangs wird die Ionenkonzentration verschiedener aus den Ablagerungen gelöster Ionen in der Waschflüssigkeit gemessen. In Abhängigkeit vom Ergebnis dieser Messung wird die Konzentration für den weiteren Reinigungsverlauf geeignet verringert. Die Dauer des Reinigungsvorgangs wird darüber hinaus in Abhängigkeit vom Ergebnis der Messung gesteuert, derart, dass der Reinigungsvorgang beendet wird, wenn kein nennenswerter Anstieg der gemessenen Ionenkonzentration mehr festgestellt wird, obwohl die Waschflüssigkeit zur Aufnahme entsprechender Ionen noch fähig ist. Es hat sich gezeigt, dass dieses Verfahren unvollkommen, stark von einer subjektiven Beurteilung abhängig ist und für eine Prozesssteuerung sich nicht eignet. Darüber hinaus ist der Messaufwand für die Ermittlung der Ionenkonzentration sehr hoch. Das Verfahren lässt ferner keine Schlüsse über die Absprengung der Ablagerungen in den Schlitzen der Brunnenrohrwände und über die Festbestandteile (Sand, Schluff) zu. Furthermore, EP 0 376 422 B1 describes a method for Cleaning wells known in which one Washing liquid consisting of the groundwater with suitable additives, from the well filter tube into the pressed the gravel layers adjacent to the filter tube wall and is sucked back again, whereby to be eliminated performance-reducing deposits are solved. While the cleaning process becomes the ion concentration of various ions dissolved from the deposits in the Wash liquid measured. Depending on the result this measurement becomes the concentration for the further Cleaning process suitably reduced. The duration of the Cleaning process is also dependent on Result of the measurement controlled so that the Cleaning process is ended if there is no significant Rise in the measured ion concentration more noted will, although the washing liquid to take up corresponding ions is still capable. It has been shown that this procedure is imperfect, strong from one subjective assessment and for a Process control is not suitable. In addition, the Measurement effort for the determination of the ion concentration very high. The procedure also leaves no conclusions about the Blasting off the deposits in the slots of the Well pipe walls and over the solid components (sand, silt) to.

Ausgehend vom bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren anzugeben, das eine optimale Prozesssteuerung und die Verwendung kostengünstigerer Messverfahren ermöglicht. Based on the known prior art Invention, the object of an improved method to indicate that an optimal process control and the Enables the use of less expensive measuring methods.

Die Aufgabe löst die Erfindung durch das in den Ansprüchen 1 und 10 angegebene Verfahren. The object is achieved by the invention in the Claims 1 and 10 specified method.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen im einzelnen angegeben. Advantageous developments of the invention are in the Subclaims specified in detail.

Durch die Prozesssteuerung in Abhängigkeit von einer zyklisch oder azyklisch gemessenen Trübung des kontaminierten Brunnenwassers, bei der sowohl die Anteile der festen als auch der ungelösten und der gelösten Stoffe festgestellt werden, werden alle Formen leistungsmindernder Ablagerungen des Brunnens, also auch die Festbestandteile, die angelösten und gelösten Bestandteile, bei der Analyse erfasst. Die notwendigen Feststoff- und Trübungsmessungen sind einfach auf jeder Baustelle und von normal geschultem Regenerierungspersonal durchzuführen. Es sind keine speziellen Laborkenntnisse und Ausrüstungen notwendig. Während eine Messung der Trübung des kontaminierten Brunnenwassers pro Messung nur ca. 2,- EUR kostet, betragen die Kosten beispielsweise bei der Eisen-Ionenkonzentrationsmessung ca. das Zehnfache. Es ist ersichtlich, dass hier ein wesentlicher wirtschaftlicher Vorteil gegeben ist, zudem aber auch ein zeitlicher Vorteil. Als weiterer Prozesssteuerparameter kann auch der Filterwiderstand zusätzlich mit berücksichtigt und insbesondere die mechanische Reinigungszeit davon abhängig gesteuert werden. Ein geringer Filterwiderstand, der durch die Stromaufnahme der Kieswäscher-Pumpe oder durch Druckmessung im Arbeitsabschnitt leicht ermittelt werden kann, mittels derer das Regenerat zusammen mit Brunnenwasser durch die Filterschlitze in der Wandung des Filterrohres in die dahinter befindlichen Kiesschichten gedrückt wird, gestattet eine unmittelbare Aussage über die Verockerungen in den Filterschlitzen und in den Kiesschichten. Bei entsprechender Fortschrittskontrolle des Reinigungserfolges nimmt dieser Filterwiderstand merklich ab. Stimmen darüber hinaus auch die Trübungsmesswerte und der ph-Wert, so kann der Reinigungsvorgang abgeschlossen und das kontaminierte Brunnenwasser abgepumpt werden. Die Maßnahmen der Reinigung dienen dazu, sowohl die Filterschlitze in der Rohrwandung als auch die Ablagerungen in den Kiesschichten abzusprengen und aufzulösen, um den ungehinderten Zufluss des Brunnenwassers aus dem Umgebungsgebirge in dem Brunnen zu ermöglichen, um so die ursprüngliche Ergiebigkeit des Brunnens wieder herzustellen. Die mechanische Reinigungswirkung wird dabei abhängig von der Pumpenleistung und von der Art des Spülverfahrens vom Pumpensystem erbracht. Dies kann beispielsweise eine rotierende Hochdruckdüsenanordnung, ein Druckwellenreinigungssystem oder aber auch eine Unterwasserpumpe sein, die aus dem Arbeitsabschnitt das Wasser in die Kiesschichten verdrängt und durch Wechselsteuerung den Rückfluss wieder ermöglicht. Die Probenentnahme während des Reinigungsprozesses innerhalb eines Reinigungszyklus erfolgt dabei durch ein gesondertes Abpumpen der Proben entweder aus dem Arbeitsabschnitt oder aus benachbarten Abschnitten. Through process control depending on one cyclically or acyclically measured turbidity of the contaminated well water, in which both the proportions of the solid as well as the undissolved and the dissolved substances are found, all forms of performance-reducing Deposits of the well, including the solid components, the dissolved and dissolved components, in the analysis detected. The necessary solid and turbidity measurements are easy on every construction site and normal trained regeneration personnel. There are not any special laboratory knowledge and equipment necessary. During a measurement of the turbidity of the contaminated Well water costs only around EUR 2 per measurement the costs for example at the Iron ion concentration measurement approx. Ten times. It can be seen that given a significant economic advantage here is, but also a time advantage. As another Process control parameters can also be the filter resistance also taken into account and especially the mechanical cleaning time can be controlled depending on this. On low filter resistance caused by current consumption the gravel washer pump or by measuring the pressure in the Working section can be easily determined using which the regenerate together with well water through the Filter slots in the wall of the filter tube in the gravel layers behind it is pressed, allows an immediate statement about the occlusions in the filter slots and in the gravel layers. at Appropriate progress control of cleaning success this filter resistance decreases noticeably. voices in addition, the turbidity measurements and the ph value, so the cleaning process can be completed and that contaminated well water can be pumped out. The measures cleaning both serve the filter slots in the pipe wall as well as the deposits in the Blast off gravel layers and dissolve to the unimpeded inflow of well water from the surrounding mountains in the fountain, so as to preserve the original Restore the productivity of the well. The mechanical cleaning effect depends on the Pump output and the type of flushing process from Pump system provided. This can be, for example rotating high pressure nozzle arrangement Pressure wave cleaning system or a submersible pump that is out the working section the water into the gravel layers displaced and the return flow again by changing control allows. Sampling during the The cleaning process takes place within a cleaning cycle by pumping out the samples separately the work section or from adjacent sections.

Die Messung des Feststoffgehaltes erfolgt beispielsweise mittels eines Spitzglases (Imhoff-Trichter), in welchem sich die Feststoffe absetzen. Die überstehende Menge der Flüssigkeit der Probe wird sodann mit einer geeigneten Lauge, z. B. NaOH oder einer anderen geeigneten Lauge, gemischt, die den ph-Wert auf ca. ph 10 anhebt und eine Ausfällung der gelösten Bestandteile in kolloidialer Suspension bewirkt. Durch geeignetes Mischen entsteht eine homogene, getrübte Flüssigkeit. Diese Flüssigkeit lässt sich durch einen Trübungsmesser erfassen und bewerten. Trübungsmesser sind als solche bekannt, sie arbeiten nach einem rein optischen Messverfahren, wobei ungefiltertes Licht in der Regel verwendet wird. The solids content is measured, for example using a pointed glass (Imhoff funnel), in which the solids settle. The excess amount of Liquid of the sample is then mixed with a suitable one Lye, e.g. B. NaOH or another suitable alkali, mixed, which raises the ph value to approx. ph 10 and one Precipitation of the dissolved components in colloidal Suspension causes. Appropriate mixing creates one homogeneous, cloudy liquid. This liquid leaves register and evaluate yourself using a turbidity meter. Turbidimeters are known as such, they rework a purely optical measuring method, whereby unfiltered Light is usually used.

Durch dieses Verfahren werden sowohl die Feststoffgehalte als auch die Anteile ungelöster und gelöster Bestandteile der leistungsmindernden Ablagerungen erfasst, wobei sämtliche ausgefällten Bestandteile als Hydroxyde mit berücksichtigt werden. In Abhängigkeit davon erfolgt die Prozesssteuerung. Beispielsweise werden die Bestandteile Fe(OH)x, Ca(OH)2, Mg(OH)2, Mn(OH)2 etc. mit berücksichtigt. Die Trübungsmessung erfolgt durch Trübungsmesser bekannter Art, die relativ kostengünstig erworben werden können. Der Material- und Zeitaufwand je Messung sind äußerst niedrig im Vergleich zu Tonenmessungen. By this method both the solids content as well as the proportions of undissolved and dissolved components of the performance-reducing deposits, whereby all precipitated components as hydroxides be taken into account. Depending on this, the Process control. For example, the ingredients Fe (OH) x, Ca (OH) 2, Mg (OH) 2, Mn (OH) 2 etc. with considered. The turbidity measurement is carried out using a turbidity meter known type, which can be purchased relatively inexpensively can. The material and time expenditure per measurement are extremely low compared to tonal measurements.

Die praktischen Versuche mit der neuen Prozesssteuerung haben darüber hinaus ergeben, dass der Reinigungsvorgang entscheidend verkürzt werden kann und Regeneriermittel sparsamer eingebracht werden können, wodurch auch das Brunnenausbaumaterial geschont wird und niedrigere Kosten erzielt werden können. Dieses Verfahren lässt sich darüber hinaus auch mit den bekannten Brunnenreinigungsverfahren gemäß DE 41 33 531 C1, DE 42 43 303 C1, DE 199 32 593 C2 und DE 198 23 401 C1 kombinieren. The practical tests with the new process control have also revealed that the cleaning process can be significantly shortened and regenerant can be introduced more economically, which also means that Well lining material is spared and lower costs can be achieved. This procedure can be moreover with the known ones Well cleaning method according to DE 41 33 531 C1, DE 42 43 303 C1, DE 199 32 593 C2 and combine DE 198 23 401 C1.

Für die Prozesssteuerung werden die festgestellten und gespeicherten Werte einer Messreihe der festen, der ungelösten und der gelösten Stoffanteile bewertet, was zweckmäßigerweise durch einen Computer nach einem Programm erfolgt, der auf die oder den Speicher Zugriff hat, in dem die Messwerte der Messreihen abgespeichert sind. Der Computer steuert ferner nach einem vorgegebenen Programm den Reinigungsprozess. Der Einsatz des Verfahrens ist besonders effizient in Verbindung mit einem Reinigungsgerät, wie es im Anspruch 8 angegeben ist, einsetzbar. For process control, the determined and stored values of a series of measurements of the fixed, the undissolved and the dissolved substance parts rated what expediently by a computer for a program that has access to the memory or memory in which the measured values of the series of measurements are saved. The Computer also controls the according to a predetermined program Cleaning process. The use of the method is particularly efficient in connection with a cleaning device, as specified in claim 8, can be used.

Durch die gesonderte Feststellung der festen Stoffanteile und der ungelösten und gelösten Stoffanteile können die Parameter auch unterschiedlicher Bewertung unterzogen werden. Als weiterer Prozesssteuerparameter kann der Filterwiderstand im Arbeitsabschnitt ermittelt werden. Dieser kann entweder für die Endabpumpung oder für das Zwischenabpumpen des kontaminierten Brunnenwassers mit Regenerat und abgelösten Ablagerungen herangezogen werden. Selbstverständlich können auch weitere physikalische oder chemische Parameter für die Prozesssteuerung mit herangezogen werden, wie die ph-Wert-Messung des mit Regenerat versehenen Brunnenwassers im Arbeitsabschnitt. Due to the separate determination of the solid content and the undissolved and dissolved substances can Parameters also subjected to different evaluations become. As a further process control parameter, the Filter resistance can be determined in the working section. This can either be for the final pumping or for the Intermediate pumping of the contaminated well water with Regenerate and detached deposits can be used. Of course, other physical or chemical parameters for process control with can be used, such as the pH value measurement of the regenerated well water provided in the working section.

Die Probenentnahme erfolgt zyklisch oder azyklisch durch eine Probenpumpung, wobei es zweckmäßig ist, eine gesonderte Messpumpenstrecke vorzusehen, so dass über ein Rohr oder einen Schlauch geringen Durchmessers bestimmte Mengen aus dem Arbeitsabschnitt oder dem Saugabschnitt im Reinigungsabschnittsbereich entnommen werden können. Die Proben entnahmen können auch bei einem Zwischenabpumpen erfolgen, indem die Proben der abgepumpten Flüssigkeit entnommen werden. Sampling is carried out cyclically or acyclically a sample pump, where it is useful to separate measuring pump section to be provided, so that via a pipe or determined a hose of small diameter Quantities from the working section or the suction section in the Cleaning section area can be removed. The Sampling can also take place during intermediate pumping done by taking samples of the pumped liquid be removed.

Ein Verfahren unter Verwendung einer bewegbaren Etagenanordnung in einem Brunnenschachtrohr ist im Anspruch 10 angegeben. Die Erweiterung dieses Verfahrens durch Parameter der festgestellten Filterwiderstandswerte ist im Anspruch 11 angegeben. A method using a movable Tier arrangement in a well shaft is in claim 10 specified. The extension of this procedure by The parameter of the determined filter resistance values is in Claim 11 specified.

Die Prozesssteuerung veranschaulicht das nachfolgende Flussdiagramm:

The process control illustrates the following flow chart:

Claims

1. Process for combined mechanical / chemical regeneration of wells, in which process control introduces a regrind into the well water in a working section in the well filter tube and circulates it out of the well filter tube into adjacent gravel layers, and this with detached deposits from the well filter tube wall and the gravel layers and possibly adjacent mountain ranges or bottom layers of contaminated well water is periodically pumped out after a cleaning cycle, characterized in that the process control is controlled as a function of a cyclically or acyclically measured turbidity of the contaminated well water.

2. The method according to claim 1, characterized characterized that the process control is dependent from the determined proportions of the fixed, the undissolved and the dissolved substances.

3. The method according to claim 2, characterized characterized in that the solid substances by means of a Settling tank determined from a defined sample amount and as the first parameters for process control be used and that the above the sediment layer existing contaminated with undissolved and dissolved substances Mix the liquid of the sample with a suitable alkali which is a precipitation of the dissolved components causes a homogeneous cloudy liquid whose degree of turbidity is the second parameter for the Process control is evaluated.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the measured values of each series of measurements within a working section in be stored in a memory and that the Change the actual values of the determined parameters of the solid, undissolved and dissolved substances for the Process control is evaluated.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the Process control using a microcomputer.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that as the third Process control parameters of filter resistance in Working section is determined.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that more physical and / or chemical parameters for the Process control, such as pH value measurement, of the mixed with regrind Well water detected in the working section and be evaluated.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in

that the working section within the well shaft pipe is defined by a movable tier arrangement of separating elements running transversely to the longitudinal axis of the shaft with sealing devices for forming one or more chambers lined up,

which sealing devices consist of one or more sleeves, hollow tires or hoses made of plastic material applied to the circumferential surface of cylinders, which can be acted upon with a pressure medium in such a way that they bear sealingly on the inner surface of the filter wall,

- that a regrind is introduced into the working section,

- That from the working section or at least from another chamber or an area above or below the working section, the contaminated well water, which has been replenished with regrind and dissolved as well as removed and enriched with crystalline deposition parts, is pumped out, with a regrind, in particular one, at the beginning of a cleaning cycle Acid or an acid mixture with a certain pH value is supplied in such an amount that the mixture of well water and regenerate takes on an approximately certain desired pH value and the supply and metering of the regenerate take place via a separate feed line.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the sampling from the cleaning section, which is the working section and / or an adjacent section can be cyclical or individually controlled by suction via a Measuring pump section and / or by taking samples at the Intermediate pumping takes place.

10. Method for combined mechanical / chemical well regeneration using a well cleaning device with a tier arrangement movable in a well shaft made of filter walls, consisting of separating elements running transversely to the longitudinal axis of the shaft with sealing devices for forming one or more chambers arranged in series, which sealing devices consist of one or more on the circumferential surface of Cylinder-applied cuffs, hollow tires or tubes, made of elastic material, which can be inflated or filled with a pressure medium and thereby press sealingly against the inner walls of the filter wall, at least one chamber forming a working section into which a regrind can be introduced, and at least the chamber In the working section or another chamber or the area above or below the working section is provided as a suction section, from which the well water with regenerate and dissolved and removed protruding crystalline deposits are enriched, can be extracted, characterized by the following process steps:

a) introducing an acid or an acid mixture as regenerate with a certain pH value into the working section in such an amount that the mixture of well water and regenerate assumes an approximately certain desired pH value,

b) loading the mixture of well water and regenerate in the working section with a pressure medium, such as flushing water or compressed air, the pressure of the pressure medium being controlled as a function of the filter passage resistance determined during the pressurization and / or of the values determined after process step c), the Regenerate is pressed periodically into the gravel layers and possibly surrounding mountain or soil layers,

c) cyclical or acyclic sampling from the working section and / or the suction section via a measuring pump section and measurement, and / or the turbidity of the contaminated well water,

d) if the predetermined limit values are exceeded, intermediate pumping of the contaminated regenerant / well water mixture or controlled feeding and metering of the regenerate as a function of the measured values after method step c),

e) Termination of the process control in the event of an analysis result of the values after process step c) below predetermined values and pumping out the regenerant / well water mixture contaminated with solids dissolved and dissolved deposits until the determination of values which correspond to the minimum requirements for the well water quality.

11. The method according to claim 11, characterized characterized that as a further process control parameter the filter resistance is determined and depending on it at least the final pumping process is controlled.