„Edel & Stark“ - Pigadi

GERMAN WATER and ENERGY GROUP

Symposium 12. Berlin-Brandenburger Brunnentage 23.05. & 24.05.2016

„Edel & Stark“Gestiegene Anforderungen an

Brunnenausbaumaterialien

Vortragsinhalte

− Anforderungen an Brunnenausbaumaterialo Hygiene

o Regelwerk

o Technik

− Gestiegene Anforderungen an Brunnenausbaumaterialo Internationalisierung

o Werkstoffe

o Verbindungstechnik

o Filterrohrsysteme

o Festlegung der neuen Standards

− Praxisbeispiele für hohe Anforderungen

Anforderungen an Brunnenausbaumaterial

- Hygiene -

„Trinkwasser muss so beschaffen sein, dass durch seinen

Genuss oder Gebrauch eine Erkrankung des Menschen nicht zu

besorgen ist.“

Übrigens:Diese Forderung bezieht sich auf alle Materialien und Verfahrenstechniken, die beim Bau und im Betrieb des Brunnens zum Einsatz kommen!

„Der Bauherr erwartet von dem Brunnenausbaumaterial, dass es den

ausgesetzten Belastungen zu jeder Zeit Stand hält und auf Dauer eine

sichere und ungestörte Wasserentnahme garantiert.“


- Technik -


- Zusammenfassung -

Hygiene− KTW-Empfehlung

− DVGW W 270 (Vermehrung von Mikroorganismen auf Werkstoffen für den Trinkwasserbereich - Prüfung und Bewertung)

Technik− Langlebigkeit

− stabil gegenüber dynam. und stat. Belastungen beim Einbau und im Betrieb

− Sandfreie Wasserförderung

− Geringe Filtereintrittswiderstände

− Abdichtung gegenüber Fremdwasserzutritten

− Korrosionsbeständigkeit (chemische Beständigkeit)− Regenerier- und Rückbaubarkeit

− etc.

Regelwerke und Normen- DVGW Regelwerke

- DIN Normen

Hygiene− KTW-Empfehlung

− DVGW W 270

Technik− Langlebigkeit

− stabil gegenüber dynam. und stat. Belastungen beim Einbau und im Betrieb

− Sandfreie Wasserförderung

− Geringe Filtereintrittswiderstände

− Abdichtung gegenüber Fremdwasserzutritten

− Korrosionsbeständigkeit (chemische Beständigkeit)

− Regenerier- und Rückbaubarkeit

− etc.

Regelwerke und Normen- DVGW Regelwerke

- DIN Normen

Gestiegene


Gestiegene Anforderungen an Brunnenausbaumaterial

- Internationalisierung -

Hygiene:

- KTW, KIWA (NL), ACS (F), BS 6920 (GB), FDA,NSF,�

- DVGW W 270, ATP (NL), MDOD (GB), �

Probleme:

− Organoleptische (Geruch, Geschmack) und Migrationsanforderungen (TOC,

Chlorzehrung, Metalle usw.) sind noch länderspezifisch geregelt.

− Die mikrobiologischen Anforderungen liegen im europäischen Wettbewerb

(siehe oben)

− Rohstoff-Positivlisten sind nicht deckungsgleich und erschweren erheblich

die Variationsmöglichkeiten.

„Nationale (Hygiene-) Zertifikate werden international häufig

nicht anerkannt“.

Entspannung???



Status:

- Nationales Regelwerk mit hohen Qualitätsstandards

- Außerhalb D-A-CH deutlich geringeres Qualitätsniveau

- Erster europäischer Normungsvorstoß aus Frankreich

- In internationalen Ausschreibungen Anforderungen nach ASTM- und API-

Standards

„Der deutsche Brunnenbau ist mit seinen Normen und Regel-

werken auch international gefragt“.

Regelwerke und Normen

- DVGW Regelwerke

- DIN Normen



- Werkstoffe

- Verbindungstechnik

- Fiterrohrsysteme

Status:

Regelmäßige Anpassung der Produkte durch:

− Gestiegene Anforderungen der Brunnenbauer und -Betreiber

− Neue Fertigungsmöglichkeiten der Hersteller

− Neue Werkstoffe bzw. bessere Werkstoffverfügbarkeit

− Erfahrungen aus der Vergangenheit

Standard vs. Sonderlösung“ – (Fast) alles ist möglich.

„


- Technische Entwicklung -

PVC-U:

− Diskussionen der 80er und 90er Jahre sind insbesondere für die

Verwendung von PVC-U als Brunnenausbaumaterial verstummt

− Rohre aus PVC-U sind:

− frei von Weichmachern− haben keine Bleistabilisatoren

− PVC-U erfüllt alle hygienischen Anforderungen (KTW, W270)

Stahl -verzinkt:

- Spielt im Brunnenbau zur Wasserversorgung keine Rolle mehr


- Werkstoffe -

Stahl -kunststoffbeschichtet:

− Beschichtungssysteme, wie z.B. HAGULIT® erfüllen alle hygienischen

Anforderungen (KTW, W270).

− Die weltweite Verbreitung von rostfreien Edelstählen drängt die Verwendung

von kunststoffbeschichteten Brunnenausbaumaterialien in den Hintergrund

Edelstahl -rostfrei:

− Edelstahl rostfrei hat sich (in Deutschland) zum absoluten Standardmaterial

für Brunnenausbaumaterialien entwickelt

− große Vielfalt an Edelstahllegierungen und -Materialien

− gute Verfügbarkeit

− z.Zt. gutes Preis-/Leistungsverhältnis


- Werkstoffe -


- Vielfalt der austenitischen Edelstähle -

PVC-U:

− Gewindeverbindung nach DIN 4925 setzt sich im Standardbereich durch

− Für Einschubverrohrungen stehen schlanke herstellerspezifische TNA-

Gewindeverbindungen zur Verfügung

− Bei hohen Anforderungen an Dichtheit muss auf herstellerspezifische Ver-

bindungssysteme zurückgegriffen werden


- Verbindungstechnik -

DIN 4925 SBF-NORIP® NORESTA®

Stahl- und Edelstahl rostfrei:

− Bis DN 500 setzt sich die zugfeste Steckmuffenverbindung nach DIN 4922-4

durch

− Bei größeren Nennweiten wird auf die Flanschverbindung nach DIN 4922-3

zurückgegriffen

− Höhere Anforderungen an Tragfähigkeit und Dichtheit werden durch

herstellerspezifische Verbindungssysteme erfüllt.


- Verbindungstechnik -

PVC-U:

− Geschlitzte Filterrohre nach DIN 4925

− Kiesbelagfilter spielen keine Rolle mehr

− Herstellerspezifische Hochleistungsschlitzungen gehen immer zu Lasten der

Stabilität

− Für noch größere freie Eintrittsflächen und kleinere Spaltweiten stehen

herstellerspezifische Lösungen zur Verfügung, wie z.B. PVC-Wickeldrahtfilter


- Filterrohrsysteme -

Hochleistungsschlitzung PVC-Wickeldrahtfilter

Schlitzbrückenfilter:

− Einsatz in Brunnen mit groben Kiesschüttungen und geringem

Regenerierungsbedarf

Edelstahl-Wickeldrahtfilter:

− Hohe freie Eintrittsflächen selbst bei kleinen Spaltweiten

− Sehr gute Regenerierbarkeit durch 360° Zugang zur Kiesschüttung

− Hohe axiale Zug- und Druckfestigkeiten und hohe Außendruckfestigkeit

möglich

− Wickeldrahtfilter haben sich in Deutschland zum absoluten Standard für

Brunnenfilter entwickelt


- Filterrohrsysteme -

DIN 4925:

Die aktuelle Ausgabe der DIN 4925 Filter- und Vollwandrohre aus PVC-U wurde

im Jahr 2013 redaktionell überarbeitet

DIN 4922:

Stahlfilterrohre für Brunnen, Teil 1 – 4, wird zusammengefasst in die neue DIN

4900 Teil 1, Vollwandrohre und Schlitzbrückenfilter

− Einführung von ISO-Rohrabmessungen− Entfall der Verbindungsarten Schweißlasche, Schraublasche und Gewinde− Werkstoffe Stahl reduziert auf Stahl kunststoffbeschichtet und rostfreier

Edelstahl

DIN 4935:

Wickeldrahtfilter aus nichtrostendem Stahl, Teil 1 – 3, wird zusammengefasst in

die neue DIN 4900 Teil 2

− Gewindeverbindung analog zu DIN 4900 Teil 1− Reduzierung der Ausführungsarten


- Festlegung der neuen Standards -

Globale Wasserverteilung

Globale Wasserverteilung

Brunnenfeld

� 55 Förderbrunnen 400 – 600 m

� 9 Monitoringbrunnen 400 – 600 m

Praxisbeispiele für hohe Anforderungen

- Disi - Amman Projekt, Jordanien -

Design der Förderbrunnen

0 – 40 m : 26“ Conductor Casing

0 – 300 m : 18 5/8“ API Casing

280 – ET : 10 3/4“ Casing & Screen

stainless steel AISI 304L



Filterspezifikationen

Zugfestigkeit: 96 to

Aussendruck-

festigkeit: 800 psi (55 bar)

Spaltweite: 0,75 mm

Verbindungs-

technik: API-STC

Abnahme: 100% Sichtkontrolle

10% Röntgenprüfung

der Schweißnähte



Overshot:

oberer Abschluss des Production-Liners

Drilling - Completion Well data

1. 0 - 40 m, Drilling 34”, Casing 28 “

2. 40 - 450 m, Drilling 24”, Casing 20”, temporarily Casing 13 3/8”

3. 450 - 1500 m, Drilling 12 ¼”, Casing 9 5/8” with Liner Hanger 9 5/8” x 20”

4. 1500 - 1900 m, Drilling 8 ½”, Casing 7” with Liner Hanger 7” x 9 5/8”, Screen 7” Stainless steel


- 6 Tiefbrunnen mit Edelstahlausbau -

Liner-hanger Systeme


- 6 Tiefbrunnen mit Edelstahlausbau -

11 Brunnen zur Injektion und Förderung von Süßwasser aus einem Aquifer

− PVC Filter- und Vollwandrohre DN 300− Pumpensteigrohre DN 100 Hagulit® beschichtet− PVC Injektionsrohre DN 80 − PVC Monitoring Rohre DN 35 für Datenlogger zur Messung von Temperatur, Leitfähigkeit und

Wasserspiegel


- Salzwasserbarriere in Barcelona -


- Hangentwässerung in Lohme, Insel Rügen -

• gerichtete Entwässerungsbohrungen in Richtung Küste

• 4 x 130 m lange Bohrungen

• Aufweiten der Bohrungen mit gleich-zeitigem Einzug der Entwässerungs-leitungen

• Edelstahlwickeldrahtfilter DN 150 mit angebundenen PE-Vollwandrohren DN 150

• Zugkraft ~ 10 to

Akute Erdrutschgefahr durch Starkregenereignisse und ansteigende Grundwasserstände

Anbindung des Filters an HDPE Leitung

Zugfestigkeit >15 to


- Hangentwässerung in Lohme, Insel Rügen -

Einzug der Filterstrecke mit

angeschlossener PE Leitung


- Entwässerungsbrunnen in einer Mine -


- Entwässerungsbrunnen in einer Goldmine -

Die Herausforderung:

• Regelmäßige Sprengarbeiten in

Brunnennähe

• Wasserqualität pH Wert 2 – 4

• Einbautiefe 500 m

Die Lösung:

• Schlitzbrückenfilter DN 350 in AISI 316

• Vollwandrohre HAGULIT® beschichtet

DN 350

• Außendruckfestigkeit 54 bar

• Zugfestigkeit > 50 to

• Stranggewicht ~ 37,5 to

• Spezialbrunnenkopf für UEE Anlagen

• Forderung nach einem Innendruckdichten

Rohrsystem

bis 5 bar


- Wasserwerksbrunnen mit Insitu-Enteisenung -

Wickeldrahtfilter DN 400, Gewebekorb, Glaskugeln

Druckrohrsystem NORESTA®DN 400


- Wasserwerksbrunnen mit in situ Enteisenung -

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Fazit und Ausblick

• Die in den deutschen Normen und

technischen Regelwerken dargestellten

Produkte und Verfahren gewährleisten

einen hohen Qualitätsstandard und decken

die üblichen Bedarfe des (deutschen)

Brunnenbaus ab.

• Kombinationen von Brunnenausbauma-

terialien verschiedener Normen oder

Werkstoffe, wie z.B. PVC-Vollwandrohre mit

Edelstahlwickeldrahtfiltern sind möglich,

bedürfen jedoch nahezu immer einer

Beurteilung der Tragfähigkeit der Rohr-

verbindungen.

37

Fazit und Ausblick

• Besondere Einbausituationen oder

erhöhte Anforderungen an die Dichtheit

von Rohrverbindungen können in der

Regel von den Standardprodukten nicht

erfüllt werden.

• In diesen Fällen empfiehlt es sich den

Hersteller der Brunnenausbaumaterialien

frühzeitig mit in die Lösungsfindung ein-

zubeziehen, um ein, für alle Beteiligten,

zufriedenstellendes Ergebnis zu erzielen.

Vielen Dank

für Ihre Aufmerksamkeit!

Kontakt:

Christoph Harms

GWE pumpenboese GmbH

Moorbeerenweg 1

31228 Peine

Tel.: 05171-294-132

E-Mail: [email protected]

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