Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Bohrbrunnen zur Wassergewinnung sind weit verbreitet. Da in vielen Brunnen die Leistung mit fortschreitendem Alter infolge komplexer chemischer und biologischer Vorg\u00e4nge immer weiter abnimmt, m\u00fcssen sie in regelm\u00e4\u00dfigen Abst\u00e4nden gereinigt werden. Hierbei kommen chemische oder mechani-sche Verfahren zum Einsatz. Eines der letzteren ist die Brunnenregenerierung mit Ultraschall. Das vergleichsweise neue und umweltfreundliche Verfahren weist neben dem v\u00f6lligen Verzicht auf den Einsatz chemischer Stoffe k\u00fcrzere Ausfallzeiten und eine das Brunnenbauwerk schonende Bearbeitung auf. Durch die Untersuchung m\u00f6glicher Einflussfaktoren auf die Wirkungsweise des Ultraschalls bei der Reinigung von Brunnen sollen Kriterien f\u00fcr erfolgreiche Einsatzm\u00f6glichkeiten dieser Methode festgelegt werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Projekt gliederte sich in zwei Hauptphasen. Ein wesentlicher Bestandteil der ersten Phase waren Laborversuche im halbtechnischen Ma\u00dfstab an einer eigens f\u00fcr die Versuche konzipierten Versuchsan-lage. Mit der Konstruktion und Inbetriebnahme des Modellbrunnens steht nun ein weltweit einzigartiger Versuchsstand zur Simulation der Bedingungen in echten Vertikalfilterbrunnen zur Verf\u00fcgung. Im Modell wurden Brunnen- und Systemparameter, die die Regenerierung beeinflussen, nachgebildet und unter Laborbedingungen umfassend untersucht. Dazu wurden Schallfeld-, Tr\u00fcbe- und Partikelmessungen bei verschiedenen Brunnenausbauten, Belagsmaterialien und Brunnentiefen, simuliert durch \u00dcberdruck, durchgef\u00fchrt. In der zweiten Phase wurden die Erkenntnisse auf die Anwendung in der Praxis \u00fcbertragen, indem drei reale Brunnen wissenschaftlich begleitet regeneriert wurden. Dazu wurde, neben den eigentlichen Regenerierschritten, ein umfangreiches Untersuchungsprogramm eingesetzt. Neben Kamerabefahrungen der Brunnen und der Durchf\u00fchrung von Pumpversuchen zur Ermittlung der Brunnenleistung vor und nach der Regenerierung fanden ausf\u00fchrliche geophysikalische Bohrlochuntersuchungen Anwendung. Damit war es m\u00f6glich, die Wirkung des Ultraschalls bis in den Ringraum des Brunnens zu bewerten. Parallel wurden Daten bereits abgeschlossener Ultraschallregenerierungen der letzten Jahre gesammelt und ausgewertet, um daraus weitere Hinweise auf die optimalen Bedingungen sowie die Nachhaltigkeit der Methode abzuleiten und ein Mindestma\u00df an erforderlichen Brunnendaten festzulegen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Insgesamt konnte das Projekt erfolgreich abgeschlossen werden. Abweichungen vom Zeitplan ergaben sich lediglich beim \u00dcbergang von den Labor- zu den Praxisversuchen, welcher erst nach einer Gutachter-Runde vollzogen wurde und bei der Auswahl der Brunnen f\u00fcr die Praxisversuche. Das Gesamtbud-get konnte dennoch eingehalten werden. In allen durchgef\u00fchrten Versuchen im Labor konnte der Ultraschall bzw. das Schallfeld bis mindestens 35 cm Abstand zum Schallgeber, d. h. bis zur Wandung des Modellbrunnens, nachgewiesen werden. Die Schallfeldmessungen im Modellbrunnen wiesen dabei i. d. R. bis zur maximalen Entfernung zum Schallgeber noch mehr als 50% der Schallfeldintensit\u00e4t direkt vor dem Schallgeber auf. Die Wirkung im Ringraum eines Brunnens ist damit zweifelsfrei gegeben. Die geophysikalischen Messungen und der Vergleich der Ringraumdichte und der Filterdurchl\u00e4ssigkeit im Brunnen vor und nach der Ultraschallbehandlung zeigten deutlich, dass die Ultraschallbehandlung Materialumlagerungen und das L\u00f6sen von Verockerungen bewirken konnte. Die Laborversuche zeigten wei-terhin eine klare Druckabh\u00e4ngigkeit der Ultraschallwirkung. Diese konnte in den Praxisversuchen und der begleitenden Datensammlung nicht best\u00e4tigt werden. Vermutlich wirken in flachen Brunnen andere Mechanismen als in tiefen Brunnen. Die verschiedenen Filtermaterialien zeigten hingegen kaum materialabh\u00e4ngige Unterschiede. Lediglich zwischen der Form der Filter\u00f6ffnungen, d. h. Querschlitzen oder Schlitzbr\u00fccken, konnte differenziert werden. Die Auswertung der Laborversuche und der Praxiseins\u00e4tze zeigte klar, dass der Erfolg einer Regenerierung nicht von Einzelfaktoren abh\u00e4ngt, sondern vielmehr von einem Zusammenspiel verschiedener Faktoren und Mechanismen. Bez\u00fcglich der Nachhaltigkeit unterschied sich das Verfahren nicht wesentlich von anderen Methoden. Positiv fiel auf, dass der Ultraschall keine Oberfl\u00e4chenaufrauung bewirkte, was eine anschlie\u00dfende Wiederverockerung beschleunigen w\u00fcrde. Damit ist das Ultraschallverfahren ein modernes, leistungs- und konkurrenzf\u00e4higes Verfahren zur Regenerierung eines gealterten Brunnens. Die Eindringtiefe des Ultraschalls und die Reinigungswirkung konnten sowohl im Labor als auch in den Praxisversuchen gezeigt werden. Hinzu kommen weit \u00fcber 300 bisher erfolgreiche Regenerierungen seit Beginn der Anwendung im Jahre 1997. Im Vergleich zu anderen mechanischen Verfahren fallen besonders die bauwerkschonende und z\u00fcgige Arbeitsweise positiv auf. Im Vergleich zu chemischen Verfahren ist es sehr umweltfreundlich, da auf den Einsatz aggressiver Chemikalien v\u00f6llig verzichtet werden kann. Im Zuge dessen entf\u00e4llt auch die komplizierte Beantragung wasserrechtlicher Genehmigungen. Trotz des v\u00f6lligen Verzichts auf chemische Stoffe im Grundwasser wird eine hohe Reinigungsleistung erzielt. Durch die kurze Ausfallzeit des Brunnens, das positive Kosten-Leistungs-Verh\u00e4ltnis und die Chemiefreiheit der Methode ist sie insgesamt als \u00f6kologisch und \u00f6ko-nomisch sinnvolles Verfahren einzustufen. Die Ergebnisse wurden in einem Abschlussbericht zusammengefasst und als Sonderdruck des ESWE-Instituts herausgegeben.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Das Projekt und seine Inhalte wurden w\u00e4hrend der gesamten Projektlaufzeit und dar\u00fcber hinaus der \u00d6ffentlichkeit und dem Fachpublikum pr\u00e4sentiert. Dazu dienten die Internetseiten der Fa. BRM und des ESWE-Instituts, zwei Fachforen mit Anwendern der Ultraschallmethode bzw. f\u00fcr Brunnenbetreiber, Wasserbeh\u00f6rden und Regenerierfirmen, zwei Publikationen in der bbr, Fachmagazin f\u00fcr Brunnen- und Leitungsbau sowie Artikel in Regionalzeitungen aus dem Umfeld der Brunnenbetreiber, bei denen Feldver-suche durchgef\u00fchrt wurden. Dar\u00fcber hinaus wurde das Verfahren auf insgesamt acht nationalen und internationalen Fachtagungen pr\u00e4sentiert und ist als Kurzfassung im jeweiligen Tagungsband enthalten. Das Projekt war weiterhin Grundlage f\u00fcr drei Diplomarbeiten und eine Dissertationsschrift.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Alle durchgef\u00fchrten Versuche best\u00e4tigten die Wirksamkeit von Ultraschall zur Brunnenregenerierung. Nachgewiesen wurden in Labor- und Praxisversuchen die Schallausbreitung und die Reinigungswirkung des Ultraschalls bis tief in den Ringraum des Brunnens. Die durchgef\u00fchrten Versuche ergaben umfassende Erkenntnisse \u00fcber die Vorg\u00e4nge im Brunnen, die Wirkmechanismen der Regeneriermethode und die Abh\u00e4ngigkeit des Regeneriererfolges von den Eigenschaften des Brunnens. Das Ultraschallverfahren zur Brunnenregenerierung ist damit eines der wenigen mechanischen Verfahren, das umfangreich wissenschaftlich untersucht wurde und dessen Wirksamkeit mit eindeutigen Messungen zweifelsfrei belegt werden konnte. Nicht zuletzt ist das Verfahren dank der Arbeit in diesem Projekt heute eine fachlich anerkannte Methode zur mechanischen, und damit chemikalienfreien und umweltfreundlichen Brunnenregenerierung und hat Eingang sowohl in die Arbeitsbl\u00e4tter des DVGW als auch in Fachb\u00fccher gefun-den.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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