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Der Grund für Regeneriermaßnahmen an Brunnen sind die mit dem Betriebsalter zunehmenden Leistungsminderungen. Diese werden überwiegend hervorgerufen durch Verockerungen oder Versinterungen in den Brunnenrohren, Filterschlitzen und Kiesfiltern sowie im angrenzenden Locker- oder Festgestein.

Bei der so genannten Verockerung werden infolge biologisch induzierter Prozesse, chemische Ausfällungen als Eisen- und Manganoxide gebildet, die die Filterstrecken der Brunnen dauerhaft verschließen können. Je länger die anfänglichen weichen Ablagerungen im Brunnen verbleiben, werden daraus steinähnliche Inkrustierungen (z.B.Geotit) welche sich mechanisch nicht mehr und chemisch nur noch bedingt gelöst werden können. Die Ausfällungen entstehen z.B. wenn reduzierte, eisen- oder manganreiche Tiefenwässer mit sauerstoffreichen Oberflächenwässern zusammentreffen. Die Versinterung kommt vor allem in Brunnen vor, die kalkhaltige Grundwasserleiter erschließen. Außer diesen Belagbildungen gibt es noch Versandungen, Verschleimungen und Aluminiumausfällungen.

 

Eine Leistungsminderung sollte frühzeitig erkannt werden, wenn die Ablagerungen im Porenraum oder den Filterschlitzen noch leicht entfernt werden können. Durch regelmäßige Kontrollen der Ruhe- und Betriebswasserspiegel kann eine sukzessive Verschlechterung der hydraulischen Anbindung an den Grundwasserleiter erkannt werden. Neuerdings bieten sich auch bakteriologische Untersuchungen des Rohwassers an um Brunnenalterungen rechtzeitig erkennen zu können. Nach Ausbau der Pumpe wird über eine Kamerabefahrung der Rohrtour Art und Ausmaß der Verockerungen und ggf. mechanischen Beschädigungen des Brunnenausbaus ermittelt. An der ausgebauten Steigleitung und Unterwasserpumpen können zusätzlich Ablagerungsproben genommen und untersucht werden.

Zur Regenerierung eines Brunnens werden mechanische, hydromechanische und chemische Verfahren eingesetzt. Mechanische Verfahren als Vorreinigung zum schonenden Lösen von Ablagerungen der Brunneninnenwand sind z.B. Bürsten und Niederdruckspülung. Die hydromechanische Regenerierung mit Einwirkung des Verfahrens in den Filterkies durch Hochdruckinnenspülung, durch Verwendung von Druckimpulsgeneratoren, durch Intensiv- oder Hochleistungsentsandung mit oder ohne Pulsunterstützung, werden die Filterschlitze und der Kiesraum sowie Teilweise auch der Nahbereich des Locker- oder Festgesteinsgebirges beeinflusst. Bei der chemischen Regenerierung durch Kieswäscher werden in die Brunnen anorganische Säuregemische gleichmäßig verteilt eingebracht. Vor der Durchführung ist eine wasserrechtliche Erlaubnis gem. § 2 und 7 WHG einzuholen, während mechanische Verfahren lediglich anzeigepflichtig sind.

Grundsätzlich sind mechanische Regenerierverfahren den chemischen vorzuziehen, zum Schutz des Grundwasservorkommen sowie ggf. durch Restmengen chemischer Regeneriermittel nach der Reinigung induzierten möglichen Verkeimungen.

Die durch die Regenerierverfahren gelösten Ablagerungen müssen aus dem Brunnen ausgetragen werden. Neben Mammutpumpen kommen Unterwassermotorpumpen (in durch Packer abgesperrten Teilbereichen) zum Einsatz. Bei chemischen Regenerierungen muss das Regeneriermittel den wasserrechtlichen Auflagen entsprechend abgepumpt, neutralisiert und entsorgt werden.

Nach erfolgter Regenerierung sollte durch einen Pumpversuch die Ergiebigkeit getestet werden um die Wirksamkeit Nachzuweisen. Abschließend sollte eine Wasserprobe zur Bestimmung der chemischen und bakteriologischen Parameter gemäß Trinkwasserverordnung im Labor entnommen werden.

Grundsätzlicher Ablauf von Regeneriermaßnahmen:

Genereller Ablauf der hydromechanischen Regenerierung:

  • Baustelleneinrichtung (Anfahrt, Auf- und Abbau der Ausrüstung am Brunnen)
  • Bestandserfassung: Zusammentragen aller relevanten Informationen über den Brunnen (Wenn im Vorfeld nicht durchgeführt)
  • Demontage des Brunnenkopfes und Ausbau der Betriebspumpe
  • Wasserprobenahme, mineralogischer Diagnose der Ablagerungen sowie geophysikalische Untersuchungen mit mindestens GR, GGD, Sal, Temp, Flow
  • TV-Befahrung zur Inaugenscheinnahme des Brunnens von innen
  • Mechanische Reinigung des gesamten Brunnenausbaus (Entfernung der Beläge mit Bürsten oder Hochdruckdüsen)
  • Ggf. Säubern des Brunnensumpfes bei versandeten Filterbreichen
  • Optische Kontrolle des Brunnenzustandes nach der mechanischen Reinigung mit der Brunnenkamera
  • Ggf. Einbau von GFK oder VA Manschetten oder Einschubverrohrung bei festgestellten Schäden an der Ausbauverrohrung von den Regeneriermaßnahmen
  • Einsatz von hydromechanischen Verfahrenskombinationen aus :
    • Niederdruckspülverfahren
    • Hochdruckspülverfahren
    • hochenergetischer Ultraschall
    • Druckimpulsverfahren
    • Sprengen
    • Schocken
    • Intensiventsandung
    • Hochleistungsentsandung
  • Klarpumpen zur restlosen Entfernung aller gelösten und den noch nicht entfernten Stoffen mittels bewegter Kammer
  • Reinigung des Brunnensumpfes
  • Bei Bedarf: Desinfektion
  • Abschlussuntersuchungen wie TV, Geophysik mit GR, GGD, Sal, Temp, Flow, Pumpversuch
  • Einbau der Betriebspumpe und Montage des Brunnenkopfes (Laborfreigabe und Wiederinbetriebnahme des Brunnens)
  • Dokumentation
  • Auswertung der Brunnenregenerierung durch den Vergleich der gemessenen Leistungskoeffizienten
  • Übergabe aller Protokolle (Brunnentests, Feststoffkontrolle, chemische Regenerierung)
  • TV-Dokumentationen auf DVD

Einsatz von chemischen Regenerierverfahren:

  • Kieswäscher
  • Kolben
  • Einpulsen
  • Parameterkontrolliertes Klarpumpen und Neutralisation des Regenerates
  • Bei Bedarf: Reinigung des Brunnensumpfes
  • Abschlussuntersuchungen (TV-Befahrung, Brunnentest, bei Bedarf Geophysik mit GR, GGD, Sal, Temp, Flow, Pumpversuch)
  • Einbau der Betriebspumpe und Montage des Brunnenkopfes (Laborfreigabe und Wiederinbetriebnahme des Brunnens)
  • Dokumentation
  • Auswertung der Brunnenregenerierung durch den Vergleich der gemessenen Leistungskoeffizienten
  • Übergabe aller Protokolle (Brunnentests, Feststoffkontrolle, chemische Regenerierung)
  • TV-Dokumentationen auf DVD

Auftraggeber sparen leider gern die Kosten für Vor- und Nachuntersuchungen wie Kamerabefahrungen und vor allem Geophysik ein.

Die angebliche Kosteneinsparung führt leider dazu, dass die tatsächlichen Alterungsprozesse im Brunnen nicht richtig erkannt und Veränderungen im Anströmverhalten des Filterbereiches nicht registriert werden können. Und dann muss der Brunnen nach kurzer Betriebsdauer schon wieder regeneriert werden. Wie kann das sein?

Das einfache Messen des Absenkspiegels nach der Regenerierung, welcher natürlich bei fast jeder Regenerierung wieder angestiegen ist sowie die zugenommene Fördermenge, reicht nicht aus um einen angeblichen Regeneriererfolg zu dokumentieren. Dies zeigt sich dadurch, dass Brunnen schon nach kurzer Zeit ihre Leistungsfähigkeit wieder verlieren. Was ist die Ursache dafür?

Die Gründe dafür sind vielfältig, Planungs- und Ausführungsfehler bei Herstellung des Brunnen, schlechtes bis nicht vorhandenes Brunnenmonitoring im Betrieb, schlecht geplante und ausgeführte Regeneriermaßnahmen und bei manchem Brunnenbetreiber das fehlende Bewusstsein und auch fehlendes bis nicht ausreichendes Fachwissen für den Brunnen.

Die Gründe:

  1. A) Der Wille zu Sparen ist oft zu übermächtig und verhindert in der Regel die erforderliche Sorgfalt welche dem Investitionsgut Brunnen zustehen müsste. Der heutzutage hohe Kostendruck bei abnehmenden Gewinnmargen führt zu Sparmaßnahmen im Instandhaltungsbereich und damit auch bei dem Brunnenbauwerk. Dazu kommt, dass das Brunnenbauwerk versteckt im Boden liegt und in Vergessenheit gerät bis plötzlich, unerwartet kein oder zu wenig oder verschmutztes Wasser fördert. Dieses Problem ist auch bei anderen Bauwerken häufig der Fall, wie z.B. Abwasserkanäle, Lüftungs- und Klimaanlagen.

Anderseits: Das eigene Auto geht natürlich ein Mal im Jahr zur Inspektion, der Zahnarzt wird mindestens ein Mal im Jahr besucht, der Schornsteinfeger kommt ein Mal im Jahr zur Überprüfung, ist ja klar! Aber der Brunnen? Wird kein TÜV für verlangt, braucht kein Bonusheft, wird also leider gern vergessen, bis es zu spät ist!

Aufgrund der zunehmend erschwerten Genehmigung von Neubaubrunnen sowie der erheblichen Kosten für ein neues Bauwerk ist der bestehende Brunnen ein schützenwertes Investitionsgut.

  1. B) Bei Regeneriermaßnahmen sollte immer eine gründliche Zustandserfassung durch Grundlagenermittlung wie Geologie und Hydrologie, Auswertung der Brunnenakte, Inaugenscheinnahme des Brunnens mit Kamerabefahrung und Untersuchung des Brunnenringraums durch Geophysik erfolgen.

Nur mit den daraus gewonnen Daten lässt sich eine Regenerierung sinnvoll planen oder auch als Ergebnis herauskommen das eine Regenerierung des Brunnen nicht erfolgversprechend ist weil der Brunnen falsch geplant und oder ausgeführt worden ist. In den letzten Jahren ist auf dem Gebiet der Brunnenalterung viel geforscht worden und auch neue Filterrohrtechnik sowie Filterraumfüllungen wie z.B. Glaskugeln haben Auswirkungen auf den aktuellen Brunnenbau.

Viele ältere Brunnen sind mit Filterrohren mit hohen Eintrittswiderständen oder nicht dauerhaft standfesten Ausbaurohren oder falsch dimensionierten Kiesschüttungen ausgebaut worden. Dazu kommt das mit der damaligen Kolbtechnik die Kiesschüttung nicht ausreichend verdichtet werden konnte und die Intensiventsandung des Brunnens bei der Entwicklung mit den damals verwendeten Techniken nicht ausreichend war. Zusätzlich ist oft eine nicht ausreichende Analyse der anstehenden Lockergesteinsschichten vorgenommen worden wodurch eine falsche Sieblinie ermittelt wurde welches zu einer Fehlbemessung der Filterkiese und Schlitzweiten führte. Gerade die Analysefehler fallen im Brunnenbetrieb erst Jahre später auf da die Brunnen oft überdimensioniert sind und Alterungsprozesse dadurch erst spät erkannt werden. Auch die doppelte Kiesschüttung ist für die Regenerierung oft problematisch, vor allem wenn feine Sande im Aquifer anstehen.

  1. C) Der technische Zustand des Brunnenausbaus ist erst durch eine Kamerabefahrung festzustellen. Die Verschraubung der Rohrverbindungen und ggf- die Dichtheit sind optisch zu erkennen. Ablagerungen Inkrustierungen und Verschleimungen lassen sich so feststellen. Schäden am Ausbau wie Löcher, Risse, Verformungen, Knicke, Hindernisse, Fremdkörper werden damit erkannt. Querschnittsveränderungen durch z.B. Einschubverrohrung werden so nachgewiesen. Wenn auf diese Informationen vor einer Regenerierung verzichtet wird können Schäden und Regenerierabbrüche nicht ausgeschlossen werden.
  2. D) Der Bereich hinter dem Brunnenausbaurohr kann nur durch geophysikalische Messverfahren überprüft werden. Mit der Messung der natürlichen Gamma Strahlung (GR) können Gebirgsschichtung und Tonsperren überprüft werden. Mit der Dichte Messung durch Gamma Gamma Sonden (GGD) mit aktiven radioaktiven Strahlern kann die Dichte hinter dem Brunnenrohr gemessen werden. Damit wird die Lage der Tonsperre und deren Zustand überprüft. Ebenso können Hohlräume in der Ringraumfüllung des Brunnens erkannt werden. Mit einer fokussierten Widerstansmessung (FEL) kann die Dichtheit von Rohrverbindngen bei nicht leitfähigen Verrohrungen (Kunststoff) überprüft werden. Mit der Messung der elektromagnetischen Induktion (IL) kann in nicht leitenden Rohren die Gebirsschichtung sowie die Tonsperre kontrolliert werden. Mittels der Flowmetermessung (FLOW) können Wasserströmungen und Wasserzutrittsbereiche festgestellt werden. Damit können vor allem die Veränderungen vor und nach der Regenerierung nachgewiesen werden. Mit einer Ursprungsmessung nach dem Neubau kann der Alterungsprozess bei Nachfolgemessung besser beurteilt werden. Die Messung der Leitfähigkeit (SAL) und Temperatur (TEMP) zeigt Wasserschichtung und Zutrittsbereiche. Diese Informationen sind unerlässlich um den Regeneriererfolg beurteilen zu können!
  3. E) Kolamation von Brunnen ist für viele Brunnen ein Problem geworden. Die Fehlbemessung der Brunnen führt dazu das Sand und Schluffkorn die Filterkiese verstopft und bei großen Bohrdurchmessern und großen Ringräumen durch Regenerierverfahren oft nicht vollständig entfernt werden können. Diese Brunnen können eventuell nur durch Intensiventsandung oder Hochleistungsentsandung regeneriert werden.

F) Das falsche Regenerierverfahren ist die wichtigste Ursache für die häufig rasche Alterung nach Regeneriermaßnahmen. Wenn ggf. keine ausreichende Zustandsuntersuchung durchgeführt und das falsche Verfahren eingesetzt wurde ist ein rascher Abfall der Förderfähigkeit die Folge. Wichtig ist die Betrachtung von Einwirkmechanismen und Eindringtiefen von Regenerierverfahren. Wenn eine Firma nur ein mechanisches Verfahren neben der chemischen Regenerierung anbietet, ist äußerste Vorsicht geboten. Sandmessungen als Teilstromentnahme aus dem abgeförderten Wasser müssen den Regenerierprozess immer begleiten und ausreichend dokumentiert sein. Einfach nur Chemie reinschütten, ein bischen umpumpen oder nur mit der Hochdruckdüse Spülen reicht nicht aus um die wirksamen Porenräume im Filterkies von Verstopfungen zu befreien und einen Anschluss des Filterkieses an das Gebirge zu erreichen. Auch die Materialbrücken im Gebirg im Randbereich des Brunnenringraums müssen aufgebrochen werden und die gelösten Unterkornfraktionen ausgefördert werden.

Hier ist noch ein nützlicher Link zum Bundesumweltamt für private Brunnenbesitzer: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/378/publikationen/gesundes_trinkwasser_barrierefrei_mai_2013.pdf