Was ist die Inkrustation von Brunnenfiltern und wie kann man entgegenwirken?
Was ist die Inkrustation von Brunnenfiltern und wie kann man entgegenwirken?
Sie möchten mehr über die Inkrustation von Brunnenfiltern wissen und was man dagegen tun kann? In diesem Artikel erfahren Sie mehr über Inkrustationen, Ursachen und Lösungen
Was ist die Brunnenalterung?
Eine Brunnenalterung ist der Prozess, bei dem im Wasser gelöste Substanzen ausgeschieden werden, es bilden sich Ablagerungen in der Umgebung des Brunnens, in den wasserführenden Schichten, in der Filterkiesschüttung und am Filterrohr selbst und die Leistung des Brunnens verringert sich. Diese können chemisch-physikalischer und biologischer Natur sein. Zusammen mit Einflüssen aus dem Brunnenbetrieb kann es so zu Verockerungsprozessen kommen
Was ist die Brunnenalterung?
Eine Brunnenalterung ist der Prozess, bei dem im Wasser gelöste Substanzen ausgeschieden werden, es bilden sich Ablagerungen in der Umgebung des Brunnens, in den wasserführenden Schichten, in der Filterkiesschüttung und am Filterrohr selbst und die Leistung des Brunnens verringert sich. Diese können chemisch-physikalischer und biologischer Natur sein. Zusammen mit Einflüssen aus dem Brunnenbetrieb kann es so zu Verockerungsprozessen kommen
Die Ursachen der Brunnenalterung
Die Brunnenalterung kann von folgenden Faktoren beeinflusst werden:
Chemische Ausfällungen von Eisen- und/oder Manganverbindungen welche durch bakterielle Prozesse aktiviert werden können (biochemisch)
Die Verockerung ist die wohl am häufigsten auftretende Alterungsart. Es sind hauptsächlich Eisen- und Manganschlämme, welche zu Verstopfungen bzw. Inkrustierungen führen. Das meist in allen Grundwässern vorhandene Eisen und Mangan wird in Verbindung mit vorhandenem Boden- bzw. Luftsauerstoff durch Oxidation vom Wasser getrennt. Vorhandene Mikroorganismen beeinflussen den Umwandlungsprozess von gelösten in ungelöste Verbindungen erheblich.
Die Bildung von Biofilm in Verbindung mit der Aktivität von Bakterien (biologisch)
Die biologische Alterung, die sogenannte Verschleimung der Brunnen entsteht, wenn Mikroorganismen sich an Grenzflächen anlagern und dort wachsen. (Bildung von starker Biomasse) Im Grundwasser kann die Bildung eines Biofilms im Zusammenhang mit dem Stoffwechsel bestimmter Bakterien, wie z. B. schwefelbildender- und fadenförmiger Bakterien, die H2S oxidieren, mit Ausfällungen von hauptsächlich Eisen- und Manganoxiden und -hydroxiden verbunden sein, die durch chemische Reaktionsmechanismen verursacht werden. Biologische Verockerung resultieren aus dem Zusammenwirken dieser Bakteriengemeinschaften und können durch anoxische und sulfatreiche Umgebungen sowie durch Sauerstoffzufuhr durch den Brunnenbetrieb begünstigt werden. Für biologische Verockerungen wird auch ein Temperaturanstieg durch den Brunnenbetrieb erwogen obwohl dieser Prozess über eine breite Temperaturbandbreite beobachtet wurde.
Ablagerung von Calcium- und Magnesiumcarbonaten, die Versinterung (chemisch)
Ablagerungen dieser Art werden aufgrund der Destabilisierung des Calcium/Magnesium-Kohlenstoff-Gleichgewichts verursacht.
Partikelaufladung (physikalisch)
Eine Partikelaufladung kann bei der Förderung des Grundwassers durch die Suspension und Mobilisierung feiner mineralischer Partikel im Wasser verursacht werden. Diese Problematik ist bei Brunnen in Lockergesteinsgrundwasserleitern zu beobachten und verursacht eine sogenannte „äußeren Kolmation“. Die Partikel lagern sich dabei besonders an der Bohrlochwand und deren nächstem Umfeld (Filterkies, Grundwasserleitermaterial) ab. Die mobilisierbare Partikelfracht hängt von der Lithologie des Brunnens und von Fördermenge ab, die Zirkulationsgeschwindigkeiten und Erosionskräfte beeinflussen können.
Die Ursachen der Brunnenalterung
Die Brunnenalterung kann von folgenden Faktoren beeinflusst werden:
Chemische Ausfällungen von Eisen- und/oder Manganverbindungen welche durch bakterielle Prozesse aktiviert werden können (biochemisch)
Die Verockerung ist die wohl am häufigsten auftretende Alterungsart. Es sind hauptsächlich Eisen- und Manganschlämme, welche zu Verstopfungen bzw. Inkrustierungen führen. Das meist in allen Grundwässern vorhandene Eisen und Mangan wird in Verbindung mit vorhandenem Boden- bzw. Luftsauerstoff durch Oxidation vom Wasser getrennt. Vorhandene Mikroorganismen beeinflussen den Umwandlungsprozess von gelösten in ungelöste Verbindungen erheblich.
Die Bildung von Biofilm in Verbindung mit der Aktivität von Bakterien (biologisch)
Die biologische Alterung, die sogenannte Verschleimung der Brunnen entsteht, wenn Mikroorganismen sich an Grenzflächen anlagern und dort wachsen. (Bildung von starker Biomasse) Im Grundwasser kann die Bildung eines Biofilms im Zusammenhang mit dem Stoffwechsel bestimmter Bakterien, wie z. B. schwefelbildender- und fadenförmiger Bakterien, die H2S oxidieren, mit Ausfällungen von hauptsächlich Eisen- und Manganoxiden und -hydroxiden verbunden sein, die durch chemische Reaktionsmechanismen verursacht werden. Biologische Verockerung resultieren aus dem Zusammenwirken dieser Bakteriengemeinschaften und können durch anoxische und sulfatreiche Umgebungen sowie durch Sauerstoffzufuhr durch den Brunnenbetrieb begünstigt werden. Für biologische Verockerungen wird auch ein Temperaturanstieg durch den Brunnenbetrieb erwogen obwohl dieser Prozess über eine breite Temperaturbandbreite beobachtet wurde.
Ablagerung von Calcium- und Magnesiumcarbonaten, die Versinterung (chemisch)
Ablagerungen dieser Art werden aufgrund der Destabilisierung des Calcium/Magnesium-Kohlenstoff-Gleichgewichts verursacht.
Partikelaufladung (physikalisch)
Eine Partikelaufladung kann bei der Förderung des Grundwassers durch die Suspension und Mobilisierung feiner mineralischer Partikel im Wasser verursacht werden. Diese Problematik ist bei Brunnen in Lockergesteinsgrundwasserleitern zu beobachten und verursacht eine sogenannte „äußeren Kolmation“. Die Partikel lagern sich dabei besonders an der Bohrlochwand und deren nächstem Umfeld (Filterkies, Grundwasserleitermaterial) ab. Die mobilisierbare Partikelfracht hängt von der Lithologie des Brunnens und von Fördermenge ab, die Zirkulationsgeschwindigkeiten und Erosionskräfte beeinflussen können.
Die Folgen einer Brunnenalterung
Eine Brunnenalterung kann schwerwiegende Folgen nach sich ziehen:
Nachgelassen der Förderleistung führt zu einer geringeren Fördermenge und zu einem Nachlassen der Effizienz.
Erhöhte Korrosion und Abrasion an der Einrichtung. Verstopfungen führen zu erhöhten Turbulenzen und zu Abriebeffekten im Bereich der Filterrohre
Die Folgen einer Brunnenalterung
Eine Brunnenalterung kann schwerwiegende Folgen nach sich ziehen:
Nachgelassen der Förderleistung führt zu einer geringeren Fördermenge und zu einem Nachlassen der Effizienz.
Erhöhte Korrosion und Abrasion an der Einrichtung. Verstopfungen führen zu erhöhten Turbulenzen und zu Abriebeffekten im Bereich der Filterrohre
Begrenzen Sie die Alterungserscheinungen an Brunnen
Bei der Planung des Brunnenbaus und während des Betriebs
Durch Desinfektion:
Der Einsatz eines Desinfektionsmittels zur Abtötung von Bakterien und andere Mikroorganismen, welche sich am Brunnen ablagern können hat sie bewährt. Darum ist es wichtig, die gesamten Brunnenausbaumaterialien, die Ausrüstungsgegenstände und den Kies vor dem Einbau und während sämtlicher Wartungsarbeiten zu desinfizieren. Eine Verkeimung wird dadurch vermieden.
Die richtigen Materialien zu wählen
Wegen der Korrosionsgefahr bevorzugen Sie für Voll- und Filterrohre als auch für die Steigleitungen inerte Baustoffe wie: Edelstahl Typ 316L, 304L oder PVC
Während des Brunnenbetriebes:
Verringerung der Fließgeschwindigkeit im Filterohrbereich:
Die erhöhte Fließgeschwindigkeit, mit dem Wasser in die Filterohrbereich eines Brunnens eintritt, kann ein Risikofaktor für die Bildung von Inkrustationen sein. Tatsächlich kann eine zu hohe Fließgeschwindigkeit zu einer Ansammlung einer Partikelfracht im Filterohrbereich führen und die Filterschlitze verstopfen. Es wird daher empfohlen, die Fließgeschwindigkeit zu reduzieren, um das Verstopfungsrisiko zu minimieren.
In möglichst kontinuierlichem Betrieb arbeiten:
Ein variabler Durchfluss kann zu Druck- und Geschwindigkeitsschwankungen im Bohrloch führen, die die Mobilisierung und Suspendierung feiner Mineralpartikel im Wasser begünstigen können. Ein variabler Durchfluss kann auch zu Schwankungen des piezometrischen Pegels im Bohrloch führen, die das Kalzium-Kohlensäure-Gleichgewicht des Wassers beeinflussen und zur Ausfällung von Kalziumkarbonat führen können.
Mit einer Überwachung der Leistung des Bohrlochs (Durchfluss, Absenkung ...) :
Das Ein- und Ausschalten scheint einer der entscheidenden Faktoren zu sein, die zu Mischprozessen, Sauerstoffaufnahme und erhöhtem Alterungspotential führen. Während der aus dem Einschalten resultierenden Absenkung gelangt Luft in den Bereich des Absenktrichters (vormals gesättigte Zone). Nach dem Abschalten der Betriebspumpe wird der Absenktrichter wieder aufgefüllt, wobei Luftblasen eingeschlossen werden können, die dann im Porenraum verbleiben. Die Gase aus diesen Blasen können nun im Grundwasser gelöst werden und gelangen während der nächsten Betriebsphase in den Brunnen. Folglich begünstigt das häufige Schalten von Brunnen unter den oben beschriebenen hydro-chemischen Bedingungen die Ausfällung von gelöstem Eisen und damit die (bio-)chemische Brunnenalterung
Durch regelmäßige und qualitativ hochwertige Wartung (TV-Inspektion, Probepumpen, Reinigung, Aufbereitung, usw.)
Um die regelgerechte Funktionsweise des Brunnes sicherzustellen wird empfohlen diesen regelmäßig von einer Fachfirma warten zu lassen. Mögliche Problematiken werden früh erkannt bevor sie einen hohen technischen Aufwand und somit hohe Kosten verursachen
Begrenzen Sie die Alterungserscheinungen an Brunnen
Bei der Planung des Brunnenbaus und während des Betriebs
Durch Desinfektion:
Der Einsatz eines Desinfektionsmittels zur Abtötung von Bakterien und andere Mikroorganismen, welche sich am Brunnen ablagern können hat sie bewährt. Darum ist es wichtig, die gesamten Brunnenausbaumaterialien, die Ausrüstungsgegenstände und den Kies vor dem Einbau und während sämtlicher Wartungsarbeiten zu desinfizieren. Eine Verkeimung wird dadurch vermieden.
Die richtigen Materialien zu wählen
Wegen der Korrosionsgefahr bevorzugen Sie für Voll- und Filterrohre als auch für die Steigleitungen inerte Baustoffe wie: Edelstahl Typ 316L, 304L oder PVC
Während des Brunnenbetriebes:
Verringerung der Fließgeschwindigkeit im Filterohrbereich:
Die erhöhte Fließgeschwindigkeit, mit dem Wasser in die Filterohrbereich eines Brunnens eintritt, kann ein Risikofaktor für die Bildung von Inkrustationen sein. Tatsächlich kann eine zu hohe Fließgeschwindigkeit zu einer Ansammlung einer Partikelfracht im Filterohrbereich führen und die Filterschlitze verstopfen. Es wird daher empfohlen, die Fließgeschwindigkeit zu reduzieren, um das Verstopfungsrisiko zu minimieren.
In möglichst kontinuierlichem Betrieb arbeiten:
Ein variabler Durchfluss kann zu Druck- und Geschwindigkeitsschwankungen im Bohrloch führen, die die Mobilisierung und Suspendierung feiner Mineralpartikel im Wasser begünstigen können. Ein variabler Durchfluss kann auch zu Schwankungen des piezometrischen Pegels im Bohrloch führen, die das Kalzium-Kohlensäure-Gleichgewicht des Wassers beeinflussen und zur Ausfällung von Kalziumkarbonat führen können.
Mit einer Überwachung der Leistung des Bohrlochs (Durchfluss, Absenkung ...) :
Das Ein- und Ausschalten scheint einer der entscheidenden Faktoren zu sein, die zu Mischprozessen, Sauerstoffaufnahme und erhöhtem Alterungspotential führen. Während der aus dem Einschalten resultierenden Absenkung gelangt Luft in den Bereich des Absenktrichters (vormals gesättigte Zone). Nach dem Abschalten der Betriebspumpe wird der Absenktrichter wieder aufgefüllt, wobei Luftblasen eingeschlossen werden können, die dann im Porenraum verbleiben. Die Gase aus diesen Blasen können nun im Grundwasser gelöst werden und gelangen während der nächsten Betriebsphase in den Brunnen. Folglich begünstigt das häufige Schalten von Brunnen unter den oben beschriebenen hydro-chemischen Bedingungen die Ausfällung von gelöstem Eisen und damit die (bio-)chemische Brunnenalterung
Durch regelmäßige und qualitativ hochwertige Wartung (TV-Inspektion, Probepumpen, Reinigung, Aufbereitung, usw.)
Um die regelgerechte Funktionsweise des Brunnes sicherzustellen wird empfohlen diesen regelmäßig von einer Fachfirma warten zu lassen. Mögliche Problematiken werden früh erkannt bevor sie einen hohen technischen Aufwand und somit hohe Kosten verursachen
Begrenzen Sie die Alterungserscheinungen an Brunnen
Bei der Planung des Brunnenbaus und während des Betriebs
Durch Desinfektion:
Der Einsatz eines Desinfektionsmittels zur Abtötung von Bakterien und andere Mikroorganismen, welche sich am Brunnen ablagern können hat sie bewährt. Darum ist es wichtig, die gesamten Brunnenausbaumaterialien, die Ausrüstungsgegenstände und den Kies vor dem Einbau und während sämtlicher Wartungsarbeiten zu desinfizieren. Eine Verkeimung wird dadurch vermieden.
Die richtigen Materialien zu wählen
Wegen der Korrosionsgefahr bevorzugen Sie für Voll- und Filterrohre als auch für die Steigleitungen inerte Baustoffe wie: Edelstahl Typ 316L, 304L oder PVC
Während des Brunnenbetriebes:
Verringerung der Fließgeschwindigkeit im Filterohrbereich:
Die erhöhte Fließgeschwindigkeit, mit dem Wasser in die Filterohrbereich eines Brunnens eintritt, kann ein Risikofaktor für die Bildung von Inkrustationen sein. Tatsächlich kann eine zu hohe Fließgeschwindigkeit zu einer Ansammlung einer Partikelfracht im Filterohrbereich führen und die Filterschlitze verstopfen. Es wird daher empfohlen, die Fließgeschwindigkeit zu reduzieren, um das Verstopfungsrisiko zu minimieren.
In möglichst kontinuierlichem Betrieb arbeiten:
Ein variabler Durchfluss kann zu Druck- und Geschwindigkeitsschwankungen im Bohrloch führen, die die Mobilisierung und Suspendierung feiner Mineralpartikel im Wasser begünstigen können. Ein variabler Durchfluss kann auch zu Schwankungen des piezometrischen Pegels im Bohrloch führen, die das Kalzium-Kohlensäure-Gleichgewicht des Wassers beeinflussen und zur Ausfällung von Kalziumkarbonat führen können.
Mit einer Überwachung der Leistung des Bohrlochs (Durchfluss, Absenkung ...) :
Das Ein- und Ausschalten scheint einer der entscheidenden Faktoren zu sein, die zu Mischprozessen, Sauerstoffaufnahme und erhöhtem Alterungspotential führen. Während der aus dem Einschalten resultierenden Absenkung gelangt Luft in den Bereich des Absenktrichters (vormals gesättigte Zone). Nach dem Abschalten der Betriebspumpe wird der Absenktrichter wieder aufgefüllt, wobei Luftblasen eingeschlossen werden können, die dann im Porenraum verbleiben. Die Gase aus diesen Blasen können nun im Grundwasser gelöst werden und gelangen während der nächsten Betriebsphase in den Brunnen. Folglich begünstigt das häufige Schalten von Brunnen unter den oben beschriebenen hydro-chemischen Bedingungen die Ausfällung von gelöstem Eisen und damit die (bio-)chemische Brunnenalterung
Durch regelmäßige und qualitativ hochwertige Wartung (TV-Inspektion, Probepumpen, Reinigung, Aufbereitung, usw.)
Um die regelgerechte Funktionsweise des Brunnes sicherzustellen wird empfohlen diesen regelmäßig von einer Fachfirma warten zu lassen. Mögliche Problematiken werden früh erkannt bevor sie einen hohen technischen Aufwand und somit hohe Kosten verursachen
