DE1409706A1 - Verfahren zur Vermeidung der Verockerung oder Versinterung von Brunnen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Vermeidung d.er Vexkaorcerun,.g

  nd$r Versinterrng vixä hruainen.

  Brunnen, insbesondere @ührbrunnce-c las3en hä@@fi@g naG::i einiger Zeit in ,

  der Ergiebigkeit nach, teil sie ve°oc'£ert oder versintert sind. 'n

  beider= FR-3len haben sich aus dem in den 1.ruilne:i ei..:3trömenden fasser

  Salze am Filter, im Filterkies ts'e@@ i--11 den anschliessenden Erc?achichten

  abgeschieden und festgesetzt. Diese Abscheiläungen können sehr fest

  Werder: und die Eintrittsfläche in den Brunnen ao sehr verengen, dass der

  fasss--rdurchfl uss erheblich gehnmn#t ist und die t7öi,=ierung zurückgeht.

  Sei den abgeschiedenen Stoffen £i::ndel t er sich entweder um Kalksalze,

  dann epriaht man von Versänterun-g, eci,ar uzt °ira,,lne Eisensalze, die als

  Yerockerung bezeichnet werden, doch e#?thalten auch die braunen verocker-

  ten SPhiehter.- meist zusätzlich noch Kalksalze. Weae"a §er unerwünschten.

  Folgen einer Verockerung oder Versinterung eines Brunnens hat man sich

  schon lange mit der Frage beschäftigt, warw@,f sie zurückzufahren sind.

  die zier Zeit wohl allgemein anerkannte TüeoTi e lautet, dass das C*rund-

  -rasser durch irgendwelche Ursachen kurz vor dem Eintritt in den- ei 1. ter-

  ties und den Buhnen Gase abgibt, zoB, Kc:hlE.insilure, die den Kalk in

  Lösuaii- gehalten haben, wes:. .a ich ialn Vers.j:.nt:lrungsan handelt. fiir#;h

  das Austretell Bier '-#zugehiir.tgeir" kci4lerisäure eixd das rleichgexicht ge-

  stört, kzh:leüeaurer Kalk @Prl@tt aus un,1 setz-, sich an gewissen Stellen

  fest, wobei der Übergang ;,in aer 1.,minaren zur turbulenten StrötT-i;tig

  liesorh Vorgang begünstigt. Bei. Verocker uriger wird die Abscheldung 3cl

  erklärt, das;i zur Kohlensä.ureabsoheidung noch eine Sauprstoffaufnehme

  dazukommt, die der. Übergang dcs zweiwaartigex; gelösten Eisensalzes' in

  iss dreiwertige unlösliche Elc3enexydhydrst c:rmtiglicht.

  Beide Exsohe;nungen werden verständlich, wenn man die Zusammensetzung

  der Luft betzaolltgt, die s'.ch in dem lufter@ülaten Airdraum über einem

  31

  grundxasserspiegel, aber unter der me@tst vorhandenen Lehm-Ackerschicht

  befindet.,an :ae?t r.:@ra@=.i.h *_'d`::ibg dess fliese z,',.ekr@r-Lehmschicht

  eire:z v-?.@i_-@n.kr-@:dsf:kt dichtrks @@ust;bsc'ri#.ss 131det, d. h. die

  Atreospl.#äre In -i--esei.. '<.re;ärzxum i.st ria@e --an? arc'ere. as die der nor-

  male-,i Luft. F3ef baci@'rti:@@;n @wber: gezeigt, duGE di :a.: e `:nf t f A nen hohen

  Geh.,; i t an Kohlensäure -hat, dafir weniger Sauerster-ff ter:ff als die atmo-

  sphäino'#:s Luf-s : D:vi 3.'ssat ei--x# leicht so z?-!_l är:zu: Durch die vor-

  hältiiismäa::ig affdichte l.ehm-A.c@_erschiclrt drngt liegenwasscr nach

  unten un;l brinit orgaaische Szibatanz mit, d £e dann, in dem lufterfüll-

  ten Erdraum über dem i:rundwasserapiegal vcri#e-stet, wobei Sauerjitoff

  qerzf:hrt wird und Kihlensäure entsteht. So rcirden Gehalte gefunden

  von 1 Nf>lilenuätire oben Im lufter:?üll tcn Erdraum und von

  2 Vol.-%, Ko.Kleiisäuie amten. kur,-. über de.-e- Crund*asserachicht. Der Sauer-

  stoffgehalt betrag oben noch 2() Vol.-%, sank aber unten auf 14 bis

  16 1. Hierzu i:;t aber zu bemerhsn, dass in Zilesem Fall an den benach-

  barten Brunnen keine Versinterung oder `ferecr-erung festzustellen war.

  Wenn ein Wauser länger= Zeit mi.t einer Luftmenge von einer bestimmten

  GaazusaL%aen,>-etrung in Intensive Berührung komrit, darin gleichen sich

  die Gasgehalte von Tasser und Luft nach dem Gesetz von Ilenry-Dalton

  dera3!t aus, dasf. der Partialdruck des bt:trei.f-nrien Gases in der Luft

  multipliziert eilt dem Bunsen'schen Absorptionskoeffizienten .flr das

  betreffende Gaß in Wasser der entsprechenden Temperatur den Gehalt

  des Gases irs Wasser angibt. Wenn also ein Luftgemisch mit 1 bis 2

  Kohlensäure längere Zeit über dem Grundwasser steht, dann muss das

  Wasser auch eine entsprechende Menge Kohlensäure enthalten. Bei lflo

  ist der Bunsen''sche Absorptionskoeffizient für Kohlensäure, in Wasser

  191949 d. h. I. Liter Wasser kann 1,194 Liter Kohlensäure aufnehmen,

  wenn der Partialdruck der darüberatehenden Kohlensäure 1 ist. Bei.

  1 Vol.-% ist der Partialdruck 0.G1, das Wasser kann also enthalten

  0.01194 Liter oder 17 mg/Liter Kohlensäure, bei. 2 Vol.-% Kohlensäure

  34 mir;/Liter. Untersuchungen von Grundwasser, über dem ein Luftgemisch

  von 1 ,bis 2 Vol.-% Kohlensäure stand, ergaben Kohlensäuregehalte von

  23 bis 38 mg/Liter in guter Ubereinstimmung mit der Theorie. Der Aus-

  tausch des Gasas in der Trennschicht Wasser/Luft dürfte sehr intensiv

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  :rutadwaürer bewegt sied auch ücSr 1#__ra s@:. }r 1'rsrr:ich, so (lass es

  Zelt gersug hat zi?.m. Gasauctalü,4h mit ur ci`f'-`k@Z- befindlichen Luft

  und zur geif-ergecl<e 4ei #;ufgenameenen Gas e :n die tieferen Wasser-

  schichten. Selbstverständlich kann auch der Pall eintreten, dass

  Gasse aun dem Weaser in f. lu.@' Gere üIY@ Erdraue. Über der- Grund-

  wasser austreten. iaht ifberail b-atL-I!t Kaper dem ürundwasser ein

  lufterfüllter, verhältnismüssigtr#ec@:.en-: 7'z,dr-um, der seinerseits

  wieder von einer ziemlich gasdir@.x W@i eh; tschicht eilverdeckt ist. Es

  kann sein, dass die Lehmschicht direkt auf dem Grundwasser aufliegt Band dieses unten einem gewissen Uberdruck steht. Dann kann das Grundwasser nur mit der Luft, die sih in der befindet, im Gleichgeoicht stehen, oder ftirert nxt gor Atmosphäre. Aus diesen örtlich unterschiedlichen Verhältnissen ergeben sich auch verschie-dene Einwirkungsmöglichkeiten.
• Nachdem man-erkannt hat, dass das Grundwasser durch die Zusammensetzung der darüber befindlichen Luft beeinflusst wird, können die Erscheinungen der Verockerung und Versinterung zwanglos erklärt und Wege zur Verhinderung dieser Erscheinung gefunden werden. Durch das Bohren eines Bruiznens wird die sonst verhältnismässig gasdichte Lehmschicht an dieser Steile durchbrochen. Um das Brunnenfilter wird lockerer Filterkies gesohüttet, der manchmal bis an die Erdoberfläche reicht, damit- Filterkies nachgefüllt werden kann. Anderenfalls wird der Ringraum zwischen Filteraufsatzrohr lind ursprünglichen Erdreich . mit Bohrgut verfüllt. In den meisten Fällen entsteht also um den Brunnen herum eine mehr oder minder luftdurchlässige Durchbrechung der ursprünglichen dichten Ackerlehmschicht. Der lufterfüllte Erdraum Über dem Grundwasser steht also hier mit der Aussenatmosphäre in Verbindung. Bei huftdruckechwankungen, beim Steigen und Fallen des Grundwasserspiegels kann Frischluft von oben in den Untergrund kommen und damit auch an das Grundwasser, das hier dem Brunnen mit grösserer Geschwindigkeit zuströmt. Bei Schwr@rnkungen ändert sich der Absenkcxngstrichter, und für einen Gasaustausch zwischen Wessen und Frischluft sind. gute Vorbedingungen geschaffen. $s kommt also zu den in der Theorie vermuteten Auäscheidungen von Kohlensäure infolge des Gasaustausches zwischen Wasser und Luft mit der bekannten Folgeerscheinung, dem Ausfallen von Galciumcarbonat, weil die zugehö- rige freie Kohlensäure in die Luft entwichen ist. Gleichzeitig nimmt das Wasser axis der Frischluft mach Sauerstoff auf. Wenn in dem betreffenden Wasser zweiwertige Eisensalze, z.13. Ferrocarbonat gelöst sind, sö kann es durch den Sauerstoff zur Bildung von dreiwertigem Ferrioxydhydrat kommen, das sich dann in der bekannten Form als Ocker (meist zu-sammen mit Galciumcarbonat) abscheidet. Dasselbe gilt für Mangansalze. Um diese unerwürtachten Vnrgänge in der nächsten Nähe des Brunnens zu verhindern, muss man in dem lufterfüllten Erdraum über dem Grundwasser eine derartige Atmosphäre aufrechterhalten oder künstlich schaffen, dass es nicht in der Nähe der Brunnen oder zu diesen Ab-scheidungen usw. kommt, sondern entweder weit entfernt vom Brunnen im Grundwasservorrat oder überhaupt nicht. Der Zweck der Erfindung ist, hierfür geeignete Wege aufzuzeigen.
• Der einfachste Weg ist, den Brunnen gegenüber dem Erdreich so dicht abzuschliessen, dass keine Luft von oben am Brunnen vorbei in den Untergrund kommen oder von dort entweichen kann. Dieser luftdichte Abschluss wird meist nicht erreicht; es ist daher keine Garantie, dass die io@Untergrund von Natur vorhandene Atmosphäre ohne weitere-Yassnahmen erhalten bleibt. Als solche kommt in Fraget Absaugen von Luft direkt am Brunnen derart, dass das Luftgemisch, das in Erdboden über den Grundwasser ansteht, nachströmt. Das Grundwasser bleibt also nur mit einem Luftgemisch in Berührung, mit dem es sich im Gleiehgewicht@ befindet, es kann also keine aase aufnehmen oder abgeben und scheidet dann auch »keine Salze aus. Nur muss dafür gesorgt werden,. dass etwa durch den .Unterdruck in das Erdreich um den Brunnen einets8mende Frischluft nicht mit. den t.rundwasser in Berührung kommt. Ein anderer Weg,

  bei dem die Gefahr des y,iait-retr-ns 7#i11 rrlüc?sluft nicht gegeben ist,

  ist der, dass man ein. Tuf-,@@s;@3. ch der @:»s£:s.ansetzungy flie die Luft

  über dem Grundaases von Natur hat, in das l;rJreic'1 um den Brunnen

  eiti-=zezet und einen gewissen ÜLerdruck hält. fo kann dann Leine

  z,'ri"cliltift an dasi.u;iaerar:@^r '@o^@aien un<es ä'inr?et kcf@n Casaustausoh

  zwi#:C1.0:1 ti*`@.!>;.34ßr lind Plilt- statt, weil ü@@.!@F: 4achon in

  stehün. Es=c finfet SLlzrsn ;zstzitt, 1nt Gegen-

  teil; es ist ttcügliG-, da:is33. @".ibs;euchie-

  de;ne -Salze wieder 1Z:sen. b:::°alts erfolgter Terc

  ocke""rtngen oder Z@arrünte@a@ti@;e:t kann ctur<;':@ ,ss@;:be von -Kohlensäure zu

  der ciigeblasaiie--i hui nuc1 werden- @Je rasch clen '.-c@.Zenwer-

  hüätnissen ist ein '!tu ta i.`t von rri°°chlui''r schner zat vkahindern. Es

  Ist elann be:>;ser; J3..`aa:;z<:3.ns@:tzurtg Oex@ über den Gründwasser

  reicht ::u erhalten soti@?-in in o:tner ge.üp@sclt@.;:T: Itiehturtg zu voriinaern.

  Wenn das '?laz3er kurz -1ror ZeF:ixtt@itt l.ii den 14=iltsrkies doch mit

  frIerher ä,uy'-t :f.» Nera'.t:2.-u:tie ':csu.@t ;>n' dabei üolileneäure abgibt und

  Saiil'ütofa: :11)Tti'ility 0:1lnt iut @-#£1 die sca @lasaW.@rl tausch Schon

  =nett ent-2#';#-a@itt vosa lisan,i;Ti vor vicl=.ulasn zai leasen. Es wird- dann auch

  %ort sigr a'wIk oüor dex Ce'-er seich abtacheiden und Aichl erst im F'ilter-

  l._°i.es, wo er zu V#Irstapfungaa-n flihran nusn. Die Anssaheidungen polt

  z:Trt#:rnt vori :Brunnen aincl aaie folgenzie h1:t#za Übarle"n_tng .

  zeigt

  TA-na v",n 1 nt rUice, I. t-ez.:.t:n,'._iiachrrfysser und 0,5 m

  :@n@tend.itx'o^@searar Bei in lineln:ewi;i:ssll .`:?:@t=°rzur@ @rcsll.t;tänflig verairatess:t.

  Teer Inhalt :e.t @#-@rsi.rc@rtii Zchicht i=;t Oy539 3ß3. ßin Ringraues, be-

  grenzt durca; einen l.#_i@?@-nc.urahl@sz:fser aon 20 a1 und einem I:aiJ`-.yiltt'.j'(9rt3

  neaacr von 40 m, hat 932,4 cbm, al=so dac 1500-Zgoha.

  Kalkabscheidungen in einen derartig i;roc<<e@n'ingraum *dilrften a? in sehr

  lange Zeit bnnntl ";en, bin schädlichy p a) gen Cr treten und es nteht

  nicbts .lm tffge, den beeinilussten Ringr4@um noch viel grösser au machen.

  Die ':rfindung basteht dariny dass r7:nr. ist dg.n lufter:r@Ilten Erdraum

  über dem Grundwasser an einer oder mE:>reren jtellen Luft einpresst

  und an anderer S-Vi,elle, weit von date Einpreßstellen entfernt, Luft

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  hdl i9 f'.'@'.. In 2"z3tcr l@z-sra asus'Z#@21ich al:: in de--1;3 frtini-;`,YBsaer

  oler in dAr@@i't 'iv@aia ;.°_raat @serden.

  Die N.sas°:ahmert ricl@ nach cen örtl?.cl#e:i "-iertkbltiiis3en richten.

  @1 '?1',E%4'!1:3.Tf fl@r:@ :'ie@L@L'f1Z" -?lull -F*rluc.tILft t.#'£Y!.-'fi:t R31'"l erreie.nen'

  dass das 'lbE:r de@a4 :@ a1;d;as3F.@bef indlielae

  Luft --ib;ibt und z e@;n@@ `illtl:3'ßi!T:.:$@ü12.'rr @@e:3lei .to',~':;iol@tea C:1.einmcarbonat

  ib!. Nies > i t:U:r i: ';ri..rxcii kceiixetx:,@,cl@.aadtan.#;n mehr auftreten.

  In rrimitivedI:._n>i ZI.ia Luft üüL:r Ce;i `','iLVil7.,rYa2aed baeinflusst werden-"

  indes m#;:i in aini;f=r Entferwang trat die B:-tin@a°en Gr_E.ben -ieh9v, b,-,i deren

  HerEtellung die gaaici '.e i.ahnavkersr:: @IGFk entfernt und der darunter

  liegende Kle:inc@:nif,;t:@a t@i;; @t@ Tiryer Arsa'nitt rauere dauernd frei-,

  gehalen :ierJen und drf nicht et-qa Dia Luft in dann lufter-

  füllten Niesraual :Fbe-.# Jena i@rundwasaer steht 3F-,rin In direkter Verbindung

  7.31t der °:°10 ihre'=>säz@c@@s;r@=t::;@t. <,-»- ..ich per' der tiusaen-

  luft il. sie f:üfi a .i3 tmd sich an

  üaizer:3tafi Me L v» f des;ikt?E?tF!#.° h°,-finAliche Grunde

  wasaer wirf !ieaeä hf; sein wieev3 -'t.?''@F?t(@.a eI? von Tauft. 4iiese CrU.hen

  k5nuen ancl. 'bis J,aü, tzrur-@rF38ser vertieft veY'den, SG daas diesen Ruf

  einer bestinn"tei-i freiliegt lind Jan der C;b,rfläche ein Gasaxte-

  tuufich zTfi: chen A y-osphf'sre lind @x@nü@a:@r@er erfolgen kann. In beiden

  Fallen bi::tf@hi, iAsnr Cxie: (-eft-:hr elney deu iärundiaaseera, .

  weshalb diccexe:.3s@le fahl nvr eilr@@:@ rc@7clisca@;s@:e r in Frage kommt.

  Die Erfindung gilt fiii- alle Brixnzi=3nbauzirte-n, die unter Verletzung der- -

  vvsprünglicl^aen lärdoberfli*cheLeerlehr@schicit rie@°sestellt werden, wie

  :-'chaclxtbrninnen, hoi#.rbr:innen, l:ru:uien mit Rßrizontal- oder Schrägfas-

  sungen ue-w . Sie 1.-ana catch bei frizirien diecer Tauarten angewendet werden,

  die @inera%z@as@:<:r fördern.

  Die Erfindung kann mit Vorteil auch angewandt werden in Sickerstrecken, wo versickerten Rohivasuer durch längeres Fliessen im Untergrund gerei- nigt werden soll. Hier dürfte namentlich Interesse daran bestehen, den Luftraum über dem Wasser mit Sauerstoff anzureichern, um den Abbau der mit dem Rohwasser kommenden organischen Substanz au fördern.

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e s 1. Verfahren zur Verhinderung. der Verockerung oder Versinterung von Brunnen, inebeeondere Bohrbrunnen,. dadurch gekennzeichnet, dass man in unmittelbarer Bähe des Brunnens indem lufterfüllten Erdraum über dem Grundwasser eine derartige Luftzusammensetzung schafft und aufrechterhält, dass ein Gasauetaueeh zwischen Grundwasser und Luft- polster nicht erfolgen kann, so daäs hier eine.Veränderung der Zu- sammensetzung des Grundwassers mit Ausfällung von gelösten Stoffen unmöglich wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennseiohnet,:das$ mm in Erd- reieh direkt,am Brunnen einen Unterdruck aufreehterhält,*eo dass aus dem Erdraum -über de* Grundwasierspiegel dauernd Luft von der dort herrschenden Zusammensetzung nachströmt, wobei. verhindert wird, . .dass Frischluft von oben an das Grundwasser konxt. . ;. VerfahreB-nach Anspruch 1, dadurch gekenn$eiehnet, daes-nan in, das Erdreich direkt um den Branno; ein Luftgeaieoh geeigneter Zusammen-. .setzung einbläst und dort einen.geringen Uberdimvk h4it, so dann ' Prisehluft. nicht von oben an das Grundwasser kommen kam, "wobei dem Luttgemiaoh Kohlensäure bei engt nein kann, up bereiti ausgeschie- denn,'Verookerunge- oder Versinternngsprodukte wieder in Lösung au - bringen. 4. .'Verfahren Mach Anspruch 1.--dadurch gek enaseichnet # . -delle >fit einen Qasaastanaoh, zwischen Grundwasser. 4und Luftpolster . dar,-Uhe des ens -dadurch verhindert; -ita.@.>ean in . grönserer i@tttltrioirg vorn . Brunnen i ei des lufterlW;sn -a w aber den .Qrnr@rieürrrpii,sel ' eine ltmoopbäre künstlich- sohafttt" di.e einen ßasaag_"t w1q"m 71 i## - des . . Crmntwasssr bewirkt, so dass dt91uitraeitteibarer elrfoi@Qirliob, aleichgswiahtss><t@tll=@tüo -- ' °` - . basier @1d Lt>@t- i pöl#te her".atellt ist. 5. Verfahren nach Anspruch 4_, dadurch gekennzuichn3t, dass die gewünschte Atmosphäre durch Einblasen von Luft in den Erdraum erzeugt wird. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeiehnat, dass die ge- wünschte Atmosphäre durch Absaugen von Luft erzeugt wird, wobei die Luft durch die feinen Kanäle in Boden nachströmen kann oder durch Rohre, die zu diesem Zweck in den Borten getrieben sind. Verfahren nach Patentanspruch 4 bis 6, da&Iurch gekennzeichnet, dass auch Luft in das Grundwasser selbst in einiger Entfernung von dem Brunnen eingeblasen wird, im den Gasaustausch zwischen Grundwaeaer-und äarüberliegender Atmosphäre zu. unterstützen. B. Verfahren nach Patentanspruch 4 bim 7, dadurch gekenaseichnet, dass in den Erdraum über dem Grundwasser oder in dieses selbst eine Base in .fester, flüssiger oder gasförmiger Form zusätzlich -eingebracht wird,.um die dort befindliche freie Kohlensäure zu binden.