Lebensdauer der Bohrbrunnen

Eine erste Betrachtung des Verfahrens führt zu der Vermutung, dass es durch den Verbleib der Reaktionsprodukte im Aquifer zu Verstopfungen im Brunnenbereich kommen kann. Das Gegenteil ist der Fall: Die Lebensdauer der Brunnen wird beim Verfahren der In-situ-Aufbereitung deutlich verlängert, weil natürliche Verockerung nicht mehr stattfinden kann. Eine Verringerung der hydraulischen Durchlässigkeit in der Oxidationszone wird in der Praxis nicht beobachtet. [1]

Das tatsächlich anfallende Volumen an Oxidationsprodukten wird in der Regel erheblich überschätzt, während die Größe des Reaktionsraums im Aquifer unterschätzt wird:

Ein Fallbeispiel

Annahmen:  
Wasserentnahme in 30 Jahren: 10.950.000 m³
Wasserentnahme: 1.000 m³/Tag
Eisengehalt: 5 mg/l
Betriebszeit: 30 Jahre

Die im Beispiel angenommene Wassermenge enthält 54,75 t Eisen, das – als Eisenblock angenommen – ein Volumen von 6,97 m³ einnimmt. Diese Eisenmenge ergibt durch die unterirdische Wasseraufbereitung 87,6 t kristallines Eisenoxidhydrat mit einem Volumen von nur 21,4 m³.

Das reale Porenvolumen eines natürlich gewachsenen Aquifers (Feinsand bis Grobkies) beträgt 36% bis 42%. Bei der Annahme von nur 36% könnte man rechnerisch das gesamte Eisenoxidhydrat aus der Wasserförderung von 30 Jahren in nur knapp 60 m³ Sand unterbringen. Bei einer mittleren Aufbereitbarkeit mit einem Ergiebigkeitsfaktor von KE = 5 werden jedoch bei der o.a. Rechnung ca. 850 m³ Bodenvolumen vom Sauerstoffeintrag erreicht. Damit sind nach den ersten 30 Betriebsjahren noch deutlich mehr als 90% des Porenvolumens im Aquifer verfügbar.

 

Ausschnitt aus einem Poren-grundwasserleiter nach [4]

Darüber hinaus findet die Ablagerung der Oxide vornehmlich in den hydraulisch nicht relevanten dead-end-pores (Porenzwickeln) statt. Und schließlich vergrößert sich der Reaktionsraum in dem Maß, in dem aktives Porenvolumen durch Ablagerung geschlossen wird, denn die Rückführung von mit Sauerstoff angereichertem Wasser bleibt in der Menge gleich.

Diese Ergebnisse werden durch zahlreiche Veröffentlichungen in der Fachliteratur (z.B. [2]) und durch eigene Erfahrungen bestätigt. Im Wasserwerk Rheindahlen der NiederrheinWasser GmbH wird seit über 30 Jahren eine unterirdische Enteisenung betrieben, ohne dass negative hydraulische Effekte feststellbar sind [3]. Die erste FERMANOX®-Anlage wurde 1983 mit einer Eisenkonzentration von 6,7 mg/l in Betrieb genommen. Die Anlage läuft bis heute störungsfrei, obschon der Bohrbrunnen inzwischen ca. 60 Jahre alt ist und nie regeneriert wurde.

[1] Groth, Peter ; Czekalla, Christian ; Dannöhl, Rainer ; Kölle, Walter ; Ließfeld, Rainer ; Meyerhoff, Ralf ; Olthoff, Reinhold ; Rott, Ulrich ; Wiegleb, Klaus: Unterirdische Enteisenung und Entmanganung - aktualisierter Statusbericht. In: gwf - Wasser/Abwasser (Sonderdruck)  138 (1997) Nr. 4, S. 182-187
[2] Friedle, Matthias ; Rott, Ulrich: Grundlagen und Anwendungen von Verfahren zur subterrestrischen Aufbereitung von Grundwasser. Handbuch Wasserversorgungs- und Abwassertechnik. Vulkan-Verlag, 1998, S. 79-107
[3
Ewert, Thomas; Wisotzky, Frank; Schindler, Roland; Schumacher, Detlef; Rott, Ulrich: Erfahrungen mit der unterirdischen Enteisenung an den Wasserwerken der NiederrheinWasser GmbH. In: gwf - Wasser/Abwasser 152 (2011) Nr. 2, S. 170-175
[4] Schulte-Ebbert et al.: Verhalten von anorganischen Spurenstoffen bei wechselnden Redoxverhältnissen im Grundwasser. Veröffentl. Des Instituts für Wasserforschung GmbH Dortmund und der Dortmunder Stadtwerke AG, Nr. 32; 1991