DE2928998A1

DE2928998A1 - Verfahren und vorrichtung zur entockerung von wasserbrunnen

Info

Publication number: DE2928998A1
Application number: DE19792928998
Authority: DE
Inventors: Heinz Ing Grad Baeumler; Guenter Dr Holzaepfel; Peter Dipl Ing Mueller; Hans Prof Dr Rickert
Original assignee: WESTFAEL ELEKT WERKE
Current assignee: WESTFAEL ELEKT WERKE
Priority date: 1979-07-18
Filing date: 1979-07-18
Publication date: 1981-01-29
Also published as: DE2928998C2

Description

Bezeichnung : "Verfahren und Vorrichtung zur Entockerung von
Wasserbrunnen" Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entockerung von Wasserbrunnen.
Bei Wasserbrunnenanlagen, die zur Gewinnung von Trink-und Brauchwasser dienen, wird in der Regel ein Brunnenrohr in die Erde eingelassen, das mit Ausnehmungen zum Durchtritt des Wassers versehen ist, beispielsweise mit Filterschlitzen, durch welche das Wasser in das Innere des Brunnenrohres gelangt und von hier aus mittels einer Pumpe an die Oberfläche gefördert wird, oder aber, im Falle eines Schluckbrunnens, in diesen von der Oberfläche aus eingespeist und unterhalb des Grundwasserspiegels der Umgebung zugeführt wird. Zur Verhinderung von Verunreinigungen ist entweder die unmittelbare Umgebung des Filterrohres mit einer Kiesschüttung versehen oder aber das Filterrohr selbst ist mit Filterstoffen umkleidet, beispielsweise mit einem Kuststoffgranulat.
Beim Brunnenbetrieb kann es zur Bildung von Ablagerungen und Verstopfungen an den Ausnehmungen z.B. den Filterschlitze? der Brunnenrohre kommen, die im Falle von unlöslichen Eisen- und Manganverbindungen als Verockerung bezeichnet werden. Durch das Zusetzen der Filterschlitze im Laufe der Zeit wird die Förderleistung der Brunnen, unabhängig davon, ob es sich um Saug- oder Schluckbrunnen handelt, herabgesetzt, bis im schlechtesten Falle der Brunnen unbrauchbar wird. Die Bildung derartiger Verockerungen kann auf chemischem Weg wie auch auf biologischem Weg infolge der Lebenstätigkeit von eisen- und manganspeichernden Mikroorganismen entstehen.
Es sind bereits eine Reihe von Verfahren bekannt, der Verockerung von Brunnen entgegenzuwirken.
So ist es bekannt, den Eintritt von Luftsauerstoff in den Umgebungsbereich des Filterrohres zu verhindern (DE-OS 14 09 703, DE-OS 14 09 706). Auch ist es bekannt, zurVerhinderung der biologisch bedingten Verockerung radioaktive Substanzen im unteren Brunnenbereich vorzusehen, um das Wachstum von Bakterien zu verhindern (DE-OS 16 09 069).
Weitere Maßnahmen, wie beispielsweise eine Preßluftspülung oder die Befreiung von Eisen- und Manganionen aus dem Wasser,sind in einer Veröffentlichung von Prof. Dr. Ing.
C.F. Seyfrid, Universität Hannover, beschrieben.
Die bekannten Verfahren bedingen bei ihrer Durchführung in der Regel einen ganz erheblichen apparativen Aufwand und vermögen im Ergebnis nicht zu befriedigen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, mit welcher mittels relativ einfacher und besonders wirksamer technischer Mittel das Auftreten von Verockerungen ganz verhindert wird,iDereits vorhandene beseitigt werden können.
;:11t einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, day unmittelbar am Brunnenrohr an den gefährdeten Stellen eine oder mehrere Anoden wenigstens zeitweise r,lit einet anodischen Strom beaufschlagt werden.
Durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise wird bei gezieltem Anlegen eines anodischen Stromes an Anoden in unmittelbarer Nähe des Filterrohres einrnal erreicht, da3 sich vorhandene Verockerungserscheinungen auflösen und zum anderen, daß keine festen Verbindungen mit Eisen- bzw. Nanganionen sich bilden können.
In besonderer Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß der anodische Strom derart eingestellt wird, daß sich Sauerstoff entwickelt und damit Wasserstoffionen entstehen.
Besonders zweckmäßig ist es, die anodische Strombelastung intermitierend in Abständen erfolgen zu lassen, wie dies die Erfindung vorsieht, wobei in weiterer Ausgestaltung nach der Erfindung vorgesehen sein kann, daß die Zeitdauer der anodischen Strombelastung relativ zur belastungsfreien Zeit klein gehalten wird. Diese erfindungsgemäßen Maßnahmen bedingen eine besonders wirtschaftliche Betreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die einzustellenden Zeiten können dabei je nach Belastungsgrad des zu fördernden Wassers und Durchsatz der Pumpenanlage Stunden, Wochen oder sogar Monate betragen.
Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn die Strombelastung nur beim Ruhen des Brunnenbetriebes erfolgt, zum einen, um eine schnellere Beeinflussung des das Pumpenrohr umgebenden Wassers zu erreichen, um somit eine schnellere Auflösung der Verockerung zu erzielen und zum anderen, um zusätzlich belastende Faktoren durch eine Wasserströmung durch Pumpen bzw. Versickern zu verhindern.
Eine besonders zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens mit einem seitliche Durchbrechungen aufweisenden Brunnenrohr besteht nach der Erfindung darin, daß an der dem Erdreich zugewandten Seite des Brunnenrohres wenigstens eine Anode und im Abstand vom Brunnenrohr im Erdreich eine Kathode vorgesehen sind, wobei zwischen Anode und Kathode eine wenigstens zeitweise aufschaltbare Gleichstromquelle vorgesehen ist.
In Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß die Anode aus einem gegen anodische Belastung inerten Material besteht, wie z.B. aus platiniertem Titan, aus ruthiniumoxidbeschichtetem Titan, aus Ferrit oder Kohle od. dgl., insbesondere um eine Zerstörung bei längerem Betrieb der Anoden zu verhindern.
Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung liegt nach der Erfindung darin, daß daß Brunnenrohr selbst aus Titan besteht und die Umgebung der Durchbrechung platiniert oder mit Ruthiniumoxid beschichtet ist.
Eine weitere Möglichkeit der Anodengestaltung besteht nach der Erfindung darin, daß die Durchbrechungen im Brunnenrohr mit Drahtanoden aus beschichtetem Titan versehen sind.
Je nach Ausführungsform des Brunnenrohres kann es zweckmäßig sein, wenn der Brunnenrohrkörper mit in Längsrichtung verlaufenden Schlitzen und/oder zwischen sich Ausnehmungen bildenden Vorsprüngen ausgerüstet ist, in die bzw.
zwischen denen auf dem Umfang verteilt, mehrere drahtförmige Anoden eingelegt sind, wie dies die Erfindung auch vorsieht.
Eine weitere Ausführung der Erfindung besteht darin, daß das Brunnenrohr mit einer die Außenoberfläche spiralförmig umlaufenden Anode versehen ist.
Eine abgewandelte erfindungsgemäße Ausführungsform ist die, daß 9äle der Außenoberfläche des Brunnenrohres mit flächenförmigen Anoden ausgerüstet sind.
Wird das Brunnenrohr aus einem Kunststoff hergestellt, so kann nach der Erfindung vorgesehen sein, in der Nähe der äußeren Rohroberfläche elektrisch leitendes Blattmaterial entweder streifenförmig oder rohrförmig aus Materialien der oben angegebenen Art mit einzugießen, die dann beim Einschneiden der Filterschlitze in das Rohr freigelegt werden.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Diese zeigt in Fig. 1 eine Prinzipskizze eines Laboraufbaues gemäß dem Prinzip der Erfindung, Fig. 2 - 7 Ausführungsbeispiele der Anodenanordnung am oder im Brunnenrohr in perspektivischer Darstellung.
Zur Messung der elektrochemischen Verhältnisse sowie zum Nachweis der hohen Effektivität der vorliegenden Erfindung wurden Untersuchungen mit der in Fig. 1 wiedergegebenen Anordnung durchgeführt.
An einem mit Schlitzen 1 versehenen Kunststoffrohr 2, das sich in einem Eisen(III)-ionenhaltigen Wasser befand, wurden durch Zugabe von Lauge an den Schlitzen Verockerungserscheinungen erzeugt. Durch die Zugabe der Lauge fiel in der Lösung und an den Schlitzen ein brauner Niederschlag aus Eisenoxidhydrat FeOOH aus. Das Kunststoffrohr 2 war mit einer drahtförmigen inerten Anode 4 in der Nähe der Schlitze 1 uneben. Eine metallische Kathode 5 befand sich in einiger Entfernung von dem Kunststoffrohr 2. Mit Hilfe eines Gleichstrom-Netzgerätes 6 wurde ein anodischer Strom in der Größenordnung 30 mA durch die Anode 4 geschickt.
Nach einer Versuchdauer von ca. 10 Min. hatte sich der Verockerungsniederschlag aufgelöst und die Schlitze des Kunststoffrohres 2 waren wieder frei.
Der pH-Wert in der Nähe der Anode 4 wurde gemessen, wodurch sich dessen Absenkung nachweisen ließ. Die Absenkung des plI-Wertes führt zur Auflösung der Eisenoxidhydrate.
In den Fig. 2 - 7 sind verschiedene Ausführungsformen des Brunnenrohres mit Anode dargestellt.
Das Brunnenrohr ist in den Fig. 2 - 7 allgemein mit 10 bezeichnet, die Ausnehmungen in Schlitzform mit 11, in Kreisform (Fig. 6) mit 12.
Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt ein mit Filterschlitzen 11 versehenes Brunnenrohr 10, welches von vier Stabanoden 13 im Abstand davon umgeben ist. In der Gebrauchslage, d.h. im Erdreich befindet sich in der Regel zwischen den Stabanoden 13 und dem Brunnenrohr eine Kiesschüttung bzw. ein Kunststoffgranualt od. dgl., was in der Figur jedoch nicht näher dargestellt ist.
In Fig. 3 ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Anodenausbildung und -anordnung dargestellt. Das Brunnenrohr 10 ist von Flächenanoden 14 im Abstand davon umgeben. Wiederum kann hier zwischen Brunnenrohr 10 und Flächenanoden 14 eine Kiesschüttung od. dgl. vorgesehen sein, was ebenfalls nicht näher dargestellt ist. Die Flächenanoden 14 sind dabei so angeordnet, daß der Wasserzutritt zum Brunnenrohr 10 nicht behindert ist. Sie können beispielsweise auch. räumlich versetzt und gegeneinander verschoben angeordnet sein.
Das in Fig. 4 dargestellte Brunnenrohr 10 ist mit einer Wendelanode 15 ausgerüstet, die das Brunnenrohr im Bereich der Filterschlitze 11 schraubenförmig umgibt. Die Wendelanode 1; kann wiederum in einem endlichen Abstand voi brunnenrohr 10 angeordnet oder aber direkt mit dessen Oberfläche verbunden sein.
In Fig. 5 ist ein gegenüber Fig. 2 abgewandeltes Ausführungsbeispiel dargestellt, welches Stabanoden 13' ebenfalls wiederum gleichmäßig am Umfang des Brunnenrohres 10 aufweist, jedoch sind die Stabanoden 13' in längsverlaufenden Ausnehmungen 16 am Brunnenrohr 10 angeordnet. Eine derartige Gestaltung ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Brunnenrohre auf eine sehr große Tiefe abgesenkt werden müssen, da dann die Stabanoden 13' aufgrund ihrer Unterbringung in den Ausnehmungen 16 beim Eintreiben des Brunnenrohres kein zusätzlihes Hindernis darstellen.
Fig. 6 zeigt eine weitere Möglichkeit der Anodenanordnung. In diesem Falle sind Plattenanoden 17 direkt in einem aus Kunststoff bestehenden Brunnenrohr 10 bei dessen Herstellung eingebettet und werden durch Einfräsen der Filterschlitze 11 (linke Figurenhälfte) bzw. Filterbohrungen 12 (rechte Figurenhälfte) freigelegt. Auch diese Anordnung ist insbesondere für Brunnenrohre. sehr großer Länge geeignet.
Eine weitere abgewandelte Ausführungsform ist in Fig. 7 dargestellt. Des hier gezeigte Brunnenrohr 10' besteht selbst aus Titan, während die Filterschlitze 11 vnn einer Platinbeschichtung 13 zugeben sind, d.h. das Brunnenrohr 10' kann selbst mit einen anodischen Strom beaufschlagt werden.
Natürlich ist das beschriebene Ausführungsbeispiel noch in vielfacher liinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind neben den dargestellten Gestaltungs- und Anordnungsbeispielen der Anoden weitere Möglichkeiten gegeben. So kann beispielsweise die gesamte Rohroberfläche bei der Herstellung bereits mit einem leitenden Material, wie beispielsweise Titan, z.B. durch Aufdampfen od. dgl. versehen sein. Auch ist die Erfindung nicht auf eine bestimmte Zahl von um das Brunnenrohr herum angeordneten Stabanoden beschränkt, hier können, je nach geologischen oder sonstigen Verhältnissen, eine, zwei oder drei Anoden oder auch mehr als vier vorgesehen sein.
L e e r s e i t e

Claims

Ansprüche 1. Verfahrens @@@ Entockerung von Wasserbrunnen, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar am Brunnerohr an den gefährdeten Stellen eine oder mehrere Anoden wenigstens zeitweise mit einem @@@@@schen Strom beaufschlagt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der anodi@@@@ Strom derart eingestellt wird, daß sicht Sauerstoff entwickelt und damit Wasserstoffionen entstehen.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die anodische Strombelastung intermitierend in Abständen erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer der anodischen Strombelastung relativ zur belastungsfreien Zeit klein gehalten wird.
5. Verfahren nach eine;: der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strombelastung nur beim Ruhen des Brunnenbetriebes erfolgt.
Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem seitliche Durchbrechungen aufweisenden Brunnenrohr, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Erdreich zugewandten Seite des Brunnenrohres (10) wenigtens eine Anode (13.15,17) und im Abstand vom Brunnenronr r. Erdreich eine Kathode vorgesehen sind, wobei zwischen Anode und Kathode eine wenigstens zweitweise aufschaltbarr Gleichstromquelle vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (13-1,,17) aus einem gegen anodische Belastung inerten Material besteht, wie z.B. aus platiniertem Titan, aus ruthiniumoxid-beschnichtetem Titan, aus Ferrit, Kohle oa. dgl.
u. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Brunnenrohr 10' selbst aus Titan besteht und die Umgebung der Durchbrechungen platiniert oder iit Ruthiniumoxid beschichtet ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen (11,12) im Brunnenrohr mit Drahtanoden aus beschichtetem Titan versehen sind.
10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brunnenrohrkörper (10) mit in Längsrichtung verlaufenden Schlitzen (16) und/oder zwischen sich Ausnehmungen bildenden Vorsprüngen ausgerüstet ist, in die bzw. zwischen denen auf dem Umfang verteilt, mehrere drahtförmige Anoden (13') eingelegt sind.
dadurch gekennzeichnet, daß das Brunnenrohr (10) mit einer die Außenoberfläche spiralförmig umlaufenden Anode (15) versehen ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Teile der Außenoberfläche des Brunnenrohres (10) mit flächenförmigen Anoden ausgerüstet sind.
13. Vorrichtung nach einelli der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Kunststoff bestehendes Brunnenrohr in der Nähe seiner äußeren Rohroberfläche mit c der Herstellung de- Rohres (10) elngegossenem Blattmaterial (17) versehen ist, das im Bereich der Öffnungen bei deren Herstellung freigelegt ist, wobei als Blattmaterial insbesondere platiniertes Titan, Kohle, Ferrit od.

dgl. vorgesehen ist.