Glaskugel- und konventionell geschüttete Vertikalfilterbrunnen: Betrieb und Regenerierung

Transkript

1 Glaskugel- und konventionell geschüttete Vertikalfilterbrunnen: Betrieb und Regenerierung Hella Schwarzmüller, Projektleiterin (KWB) mit Dank an A. Wicklein, D. Homann, L. Schmolke, V. Jordan & Kollegen für die Unterstützung und Datenbereitstellung

2 Das Kompetenzzentrum Wasser Berlin 2

3 Gliederung Einführung Entwicklungen im Brunnenbau Erwartungen der Berliner Wasserbetriebe Fallstudie 1: Hochleistungsentsandung Vorstellung der Brunnen Vergleich der Ergebnisse der ersten Regenerierung Fallstudie 2: Glaskugelschüttung Vorstellung der Brunnen Glaskugel- und konventionell geschüttete Brunnen nach 2 Jahren Betrieb Schlussfolgerungen 3

4 bisher: Neuerungen im Brunnenbau 1 Intensiventsandung (DVGW W119): z.b. abschnittsweises, intermittierendes Entsanden mit bewegter Manschettenkammer Hochleistungsentsandung (HLE) 4

5 HLE: Multiple Packer- bzw. Kolbensysteme bei gleichzeitigem Energieeintrag und Prozesswasserförderung Neuerungen im Brunnenbau 1 Hochleistungsentsandung (HLE) Vorteile der HLE: effektiver Sandaustrag Konsolidierung der Ringraumfüllung 5

6 Neuerungen im Brunnenbau 2 Glaskugeln statt Filterkies? Vorteile der Glaskugeln: + nahezu ideale Kugelform, hohe Gleichförmigkeit + höhere Nutzporosität, geringeres Setzungsmaß + kein Unterkorn, keine Verunreinigungen ~ geringere Leistungsabnahme durch Ablagerungen Praxiserfahrungen zum Langzeitverhalten fehlen derzeit noch 6

7 Erwartungen aus Sicht der BWB Anwendung der technischen Innovationen auf die Verhältnisse der Brunnen der BWB Handhabung / Brunnenbau Instandhaltung / Regenerierung Alterungsverhalten Wirtschaftlichkeit Konkrete Empfehlungen zur Praxistauglichkeit wenn nötig, Optimierung der Brunnenbau-Standards 7

8 Fallstudie 1: Regenerierung von mit HLE entwickelten Brunnen Nillert & Wittstock bbr 05/ 2011 HLE Bemessung nach 30%-Regel einfach geschüttet zweifach geschüttet 8

9 Erkenntnisse nach dem Bau [Berichte zu den geophysikalischen Untersuchungen, Fa. BLM sowie Nillert&Wittstock 2011] für die einfach geschütteten Brunnen: Homogenisierung der Lagerungsdichte mit geringfügiger Erhöhung und Reduktion der Porosität nach Entsanden sowohl mit bewegter Manschettenkammer als auch mit HLE erzielt der große Ausbaudurchmesser in C11 wirkt sich nicht positiv auf die Ergiebigkeit aus, Filter mit 1,0-2,0 mm sehr fein bemessen (30%-Regel) teilweise hohe Austragsraten (zu grobes Schüttkorn und/ oder Feinsedimentlagen bei nicht teufendifferenzierter Schüttung) für die zweifach geschütteten Brunnen mit beiden Verfahren / in allen drei Brunnen durchgängig leichte Erhöhung der Lagerungsdichte und Reduzierung der Porosität Abstufungen der Schüttungen mittels Geophysik nicht differenzierbar mit HLE deutlich höhere Austragsraten als im konventionell entwickelten Brunnen 9

10 Leistungsverlauf der Brunnen % - 36% - 49% - 29% - 65% - 80% 10

11 Schlussfolgerungen 1 einfach und zweifach geschüttete Brunnen sind nur bedingt vergleichbar der Brunnen mit der besten Restergiebigkeit ist zweifach geschüttet, mit abgestufter Schüttung nach W113, und konventionell entwickelt der Brunnen mit der schlechtesten Restergiebigkeit ist zweifach geschüttet, mit durchgehender Körnung, hat den geringsten Durchlässigkeitskontrast Innen- zu Außenschüttung und wurde mit HLE entwickelt hat laut geophysikalischer Untersuchung im Aufschluss nicht erkannte Feinsandlagen, die vermutlich die schlechte Ergiebigkeit bedingen 11

12 Ablauf der Regenerierungen 1. Kurzpumpversuch vor Regenerierung (1 Stufe, 2h) 2. Außerbetriebnahme/ Demontage 3. Kamerabefahrung vor 4. Mechanische Reinigung 5. Sprengschocken 6. Entsandung (konventionell / HLE wie bei Neubau) 7. Kamerabefahrung nach 8. Montage / Inbetriebnahme 9. Kurzpumpversuch nach Regenerierung (wie vor) 12

13 Ergebnis der Regenerierung 2014 vor Regenerierung nach Regenerierung 13

14 Ergebnis der Regenerierung % 92% 85% Sandaustrag gesamt 80% 82% 57% - 54% - 36% - 49% - 29% - 65% - 80% 14

15 Schlussfolgerungen 2 (bisher) keine Korrelation des Sandaustrags und der Restergiebigkeit mit der Art der Schüttung Brunnen Ds i Ds a Ds i/a Durchlässig keitskontrast der Brunnenentwicklung Sandaustrag bei Neubau Qs abs. neu Qs pro m Filter Qs % vor Reg Sandaustrag Reg C /. C /. der höchste Sandaustrag wurde im Brunnen mit der schlechtesten Restergiebigkeit erreicht, der dennoch nach Regenerierung weiter die schlechteste Restergiebigkeit hat C /. Qs % nach Reg Diff Ausbauz / BLM C feinsandiger C feinsandiger vermutlich auf Feinsandlagen in Kombination mit bewusst feiner Innenschüttung zurückzuführen C feinsandiger [Nillert 2011] der Brunnen mit dem geringsten Sandaustrag (einfach geschüttet, DN600) hat einen signifikant erhöhten Filtereintrittswiderstand (seit Neubau) 15

16 5 Testbrunnen Fallstudie 2: Glaskugelbrunnen in 2 Jahren Betrieb einfache / zweifache Schüttung konventionelle Schüttgüter / Glaskugeln konventionelle Entsandung / HLE bei Neubau hatten der Glaskugel- / HLE-Brunnen die höchste Ergiebigkeit; der einfach geschüttete / konventionell entwickelte und der zweifach Kiesgeschüttete / HLE-Brunnen die niedrigste Ergiebigkeit der Glaskugel- / konventionell entwickelte Brunnen den höchsten Filtereintrittswiderstand 16

17 kontinuierliche Aufzeichnung des Wasserstandes im Innen- und Außenpegel mittels Drucksonden Methoden 1. Überwachung der Leistung 2. Entwicklung der mikrobiellen Verockerung alle 6-8 Wochen manuelle Messung der Betriebswasserstände regelmäßige Entnahme zur Bestimmung der Eisenbakterien-Indikatoren 17

18 Ergebnisse des Leistungspumpversuchs 2014 Popiol et al. bbr 03/

19 Schlussfolgerungen 3 Mit dem Leistungspumpversuch wurden die kontinuierlich erhobenen Loggerwerte validiert. In der Restergiebigkeit bezogen auf Neubau unterscheiden sich: die Brunnen mit konventioneller Kies- (zweifach) und Glaskugelschüttung nicht wesentlich die konventionell und mit HLE entwickelten Brunnen nicht wesentlich Einfluss der Betriebsstunden und Schalthäufigkeiten sichtbar Ausblick: Instandhaltung und Regenerierbarkeit der Glaskugeln (Wiederherstellung der Brunnenleistung, Austragsraten, Restergiebigkeit, Entwicklung nach Regenerierung usw.) 19

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: Tel.: Das Projektteam dankt den Berliner Wasserbetrieben und pigadi für die finanzielle, personelle und technische Unterstützung. Teile der Versuche wurden im Rahmen des Projektes ANTIOCKER realisiert, gefördert durch das BMBF (Förderkennkennzeichen 02WT1188). 20

21 noch ein Hinweis in eigener Sache: 21