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WO2013152977A1 - Verfahren zur erfassung und/oder überwachung des feststoffgehalts bei der rohwasserförderung aus brunnen - Google Patents

Verfahren zur erfassung und/oder überwachung des feststoffgehalts bei der rohwasserförderung aus brunnen Download PDF

Info

Publication number
WO2013152977A1
WO2013152977A1 PCT/EP2013/057061 EP2013057061W WO2013152977A1 WO 2013152977 A1 WO2013152977 A1 WO 2013152977A1 EP 2013057061 W EP2013057061 W EP 2013057061W WO 2013152977 A1 WO2013152977 A1 WO 2013152977A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
raw water
solids content
turbidity
determined
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2013/057061
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rene Neumann
Peter Lindmüller
Stephan MOSCH
Ralf MOCHE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser Conducta Gesellschaft fuer Mess und Regeltechnik mbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser Conducta Gesellschaft fuer Mess und Regeltechnik mbH and Co KG filed Critical Endress and Hauser Conducta Gesellschaft fuer Mess und Regeltechnik mbH and Co KG
Publication of WO2013152977A1 publication Critical patent/WO2013152977A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
    • G01N21/53—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/18—Water

Definitions

  • the present invention relates to a method for the determination and / or
  • raw water is understood to be untreated water before it (for example, for the purpose of
  • Drinking water production is cleaned or treated.
  • Solid fraction during the production operation advantageous.
  • a known and widely used method for determining the solids content is to remove a certain amount of water from the flow and fill it into a sedimentation vessel. After complete sedimentation, a quantity measurement of the sedimented particles takes place and taking into account the flow rate, the determination of the solids content. This value is comparable to a given limit.
  • the object of the invention is to provide a method for determining the solids content in water, which is automatically carried out.
  • the object is achieved by means of a in the raw water
  • the turbidity of the raw water or the number of particles per volume of raw water is determined and that is determined on the basis of the turbidity or the number of particles, the solids content in the raw water.
  • Solids content is directly related. This relationship can be stored as a function of the expected concentration or nature of the solids, so that an automatic conversion of the measured turbidity or particle concentration into the solids content, defined in mass per volume, and thus an automatic indication of the solids content can take place.
  • a first embodiment of the method is that the sensor determines the turbidity with an optical method, in particular scattering, or by means of ultrasound.
  • the sensor is, for example, a turbidity sensor, also called a nephelometer, in which the intensity of stray light emerging at a specific angle, for example 90 °, relative to the irradiation direction of an optical measuring signal is measured. Serves as an optical measurement signal
  • the light of a light emitting diode which preferably emits light in the infrared range.
  • a turbidity sensor is manufactured and sold by Endress + Hauser Conducta GmbH under the name Turbimax.
  • the sensor may be a particle sensor which
  • the turbidity can be measured by means of ultrasonic transducers, in which case the
  • the turbidity sensor is introduced into a pipeline, preferably into a vertically arranged pipeline.
  • the volume flow of the raw water through the pipeline is detected.
  • a flow meter for example, a on the magnetic-inductive principle based flow meter, introduced into the pipeline.
  • the flow meter is preferably introduced into the same pipeline as the particle measurement sensor, so that the solids content determined therefrom can be related to the flow.
  • the flowmeter is preferably funded by the main flow of the
  • Delivery volume can be determined.
  • the absolute amount of solids transported over a certain period of time with the raw water is determined.
  • One embodiment provides that the solids content in the raw water is continuously monitored during the operation of the well. According to one embodiment, a temporal evolution of the solids content and / or the turbidity is graphically represented.
  • At least one measured value of the sensor is supplied to an evaluation unit and the solids content of the evaluation unit is determined from the measured value on the basis of a stored model.
  • the measured values for the turbidity or particle number are model-based converted to a solids concentration.
  • the model is based on the expected composition and nature of the solids. For example, it will be different
  • the determined solids content or turbidity is compared with a predefinable limit value or a predefinable limit criterion, and an alarm signal is generated when the limit value or the limit criterion is reached or is exceeded.
  • a predefinable limit value or a predefinable limit criterion For all new well construction and maintenance work processes, where raw water is extracted from a well, these are limit criteria to be determined in advance, which must meet the turbidity or solids content, so that the well meets the defined specifications.
  • the defined specifications can be legal or legal
  • Fig. 1 shows a system for determining and / or monitoring of
  • FIG. 1 an implementation example of a plant for determining and / or monitoring the solids content of raw water is outlined, which is installed in a measuring house 6.
  • a feed pump is mounted, which transports the raw water to the surface. The raw water is over a
  • the pipe 5 is arranged vertically in sections.
  • a first flow meter 41 is introduced for detecting the flow.
  • it is an on the
  • the first flow meter 41 detects the
  • Main flow or the current flow rate In the flow direction behind the first flow meter 41 is a valve in which the turbidity sensor 2 is mounted.
  • the turbidity sensor 2 is introduced in this embodiment via a fixed fitting directly in the vertical line section 51, so that the turbidity sensor 2 is immersed in the main stream.
  • the turbidity sensor 2 is installed in a retractable fitting.
  • a configuration is possible in which the turbidity sensor 2 is arranged in a bypass.
  • the turbidity sensor 2 is based on an optical principle. A light beam is radiated into the raw water contained in the pipe 5. By scattering of solid particles contained in the raw water, the light beam of his
  • Turbidity Sensors 2 At low particle density, a large portion of the light is scattered at an angle of 90 ° to the direction of incidence. Many turbidity sensors 2 therefore have at least one stray light receiver positioned at this angle to the light source. From the detected by the scattered light receiver
  • Amount of light, the turbidity of the raw water is determined. Furthermore are
  • Turbidity sensors 2 in the form of so-called transmitted light sensors, which detect the transmitted amount of light and determine on the basis of this the turbidity.
  • transmitted light sensors which detect the transmitted amount of light and determine on the basis of this the turbidity.
  • scattered light sensors and transilluminators are equally suitable.
  • the use of a particle counter is possible, which, for example, investigates different scattering directions and thus can determine the particle size distribution and also the particle number.
  • Size distribution of the particles present in the raw water provides additional
  • a further alternative to the turbidity sensor 2 is an arrangement with two ultrasonic transducers for detecting particles by means of ultrasound signals reflected thereon. Methods for determining the concentration and size of particles contained in a fluid by means of ultrasound are described, for example, in the publication WO 03/102512 A1 or US Pat DE 102009046159 A1 describes.
  • a measuring transducer 3 On a wall of the measuring house 6, a measuring transducer 3 is mounted, to which the measured values of the turbidity sensor 2 are fed.
  • the measuring transducer 3 forms the evaluation unit of the turbidity sensor 2, ie it determines the turbidity of the turbidity sensor
  • Raw water and determined by hand deposited models the solids content are preferably stored from which the most suitable model for the respective site of use is selected.
  • the different models arrange one
  • Turbidity unit usually in FNU - formazine nephelometry units - specified, different amounts in milligrams per liter or cubic meters of a material, the models each based on a reference substance.
  • the model is selected depending on the general conditions of location, type and condition of the well.
  • the kaolin model is suitable for fine silt particles, while for larger particles the silica model is more suitable.
  • a suitable model is, for example, also by means of
  • Soil samples can be determined in the laboratory. Similar considerations apply to the
  • Determination of the solids content is automatic without the intervention of operators, so there is no need for continuous monitoring or manual performance of the solid content determination process. Furthermore, it is not necessary to divert a partial flow to determine the solids content, since the turbidity measurement takes place in a resource-saving manner directly in the main flow.
  • a further advantage of the detection of the solids content by means of the turbidity sensor 2 lies in the improved accuracy over manual methods using measuring sieves 7.
  • a comparison of the measured value or a variable derived therefrom with a predefinable limit value takes place in the transmitter 3.
  • the limit value corresponds, for example, to the maximum permissible solids content during well operation. By setting this limit, an automatic monitoring of the solids content is possible. Exceeding the Limit can be indicated by the output of an alarm signal to take timely measures to reduce the solids content.
  • a display unit is also present, which graphically represents the time course of the turbidity and / or the solids content.
  • the display unit may be part of the transmitter 3 or be designed as a separate device and has at least one memory and / or arithmetic unit in addition to a display. A change in turbidity or solids content is thus immediately recognizable to the operating personnel.
  • the display unit may be part of the transmitter 3 or be designed as a separate device and has at least one memory and / or arithmetic unit in addition to a display. A change in turbidity or solids content is thus immediately recognizable to the operating personnel.
  • the display unit may be part of the transmitter 3 or be designed as a separate device and has at least one memory and / or arithmetic unit in addition to a display. A change in turbidity or solids content is thus immediately recognizable to the operating personnel.
  • the display unit may be part of the transmitter 3 or be designed as a separate device and has at least one memory and / or a
  • the display unit on a modem, so that the information provided by the display unit are available online.
  • the display unit may further, for example, the volume flow determined by the first flow meter 41 or the absolute or relative transported solid amount depending on
  • Graph volume flow In addition to the parameters of solids content and flow, a new parameter turbidity related to flow can also be specified for the well, which is determined by the quotient of the measured values of the
  • Turbidity sensor 2 and the first flow meter 41 for example, also time-integrated, is formed.
  • the measuring house 6 is still a device for the conventional determination of the solids content in the raw water.
  • the device has at least one measuring screen, preferably two measuring screens 7. This device is purely optional part of the system.
  • the solids content can already be determined with the turbidity sensor 2.
  • the measuring sieves 7 allow, for example, a filtering of certain particles according to the selected mesh size for optical control of the discharged solids.
  • the raw water can be supplied via the main flow or via a partial flow with a second flow meter 42 to the measuring sieves 7.
  • the sieves are alternately charged after a given cycle, so that a
  • the screenings remaining in the respective measuring screen 7 are measured, for example by determining the mass or the volume of the screenings.
  • the flowmeters 41 and 42 the volume flow to the measuring sieves can be determined.
  • the amount of raw water is known, which passes through the respective measuring screen 7 during the predetermined period of time.
  • the solids content in the pumped raw water can be determined.

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Description

Verfahren zur Erfassung und/oder Überwachung des Feststoffgehalts bei der
Rohwasserförderung aus Brunnen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung und/oder
Überwachung des Feststoffgehalts in Rohwasser.
Ein wichtiges Qualitätskriterium bei der Förderung von Rohwasser, wie z.B. bei der Grundwassergewinnung, der Brunnenentwicklung oder Brunneninstandhaltung, ist der Feststoffanteil, d.h. der Anteil an ungelösten Stoffen und Mineralien in einer bestimmten Menge Wasser. Im Allgemeinen versteht man unter Rohwasser unbehandeltes Wasser, bevor es (beispielsweise zum Zweck der
Trinkwassergewinnung) gereinigt oder aufbereitet wird.
Beim Brunnenneubau werden die angesprochenen Feststoffe vor allem von Sanden gebildet. Bei der Brunneninstandhaltung bzw. -regenerierung kommen Agglomerate wie beispielsweise Verockerungen hinzu, welche sich während des Betriebes des Brunnens bzw. aus Alterungsprozessen gebildet haben. Für den maximal zulässigen Feststoffanteil existieren Vorgaben, wobei ein typischer Grenzwert bei hundert Milligramm pro Kubikmeter liegt. Daher ist es erforderlich, bei allen Arbeitsprozessen im Rahmen des Brunnenneubaus und der -Instandhaltung, bei denen Rohwasser aus einem Brunnen gefördert wird, eine möglichst detaillierte Erfassung des
Feststoffanteils zu gewährleisten. Weiterhin ist eine Überwachung des
Feststoffanteils während des Förderbetriebs vorteilhaft. Ein bekanntes und weit verbreitetes Verfahren zur Ermittlung des Feststoffanteils besteht darin, eine bestimmte Wassermenge aus dem Förderstrom zu entnehmen und in ein Sedimentiergefäß zu füllen. Nach vollständiger Sedimentation erfolgt eine Mengenmessung der sedimentierten Partikel und unter Berücksichtigung der Fördermenge erfolgt die Bestimmung des Feststoffanteils. Dieser Wert ist mit einem vorgegebenen Grenzwert vergleichbar.
Dieses Verfahren ist zeitaufwendig und erfordert darüber hinaus eine ständige Betreuung durch Aufsichts- oder Bedienpersonal. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Ermittlung des Feststoffanteils in Wasser anzugeben, welches automatisch durchführbar ist.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass mittels eines in das Rohwasser
eingebrachten Sensors die Trübung des Rohwassers oder die Anzahl an Partikeln pro Volumen Rohwasser bestimmt wird und dass an Hand der Trübung oder der Partikelanzahl der Feststoffgehalt im Rohwasser ermittelt wird. Zwischen der
Trübung oder der Konzentration der Streukörper im Messvolumen und dem
Feststoffgehalt besteht ein direkter Zusammenhang. Dieser Zusammenhang ist in Abhängigkeit der erwarteten Konzentration bzw. Beschaffenheit der Feststoffe hinterlegbar, sodass eine automatische Umrechnung der gemessenen Trübung oder Partikel konzentration in den Feststoffgehalt, definiert in Masse pro Volumen, und somit eine automatische Angabe des Feststoffgehalts erfolgen kann.
Eine erste Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, dass der Sensor die Trübung mit einem optischen Verfahren, insbesondere Streuung, oder mittels Ultraschall bestimmt. Bei dem Sensor handelt es sich beispielsweise um einen Trübungssensor, auch Nephelometer genannt, bei welchem die Intensität von in einem bestimmten Winkel, beispielsweise 90°, relativ zur Einstrahlrichtung eines optischen Messsignals austretendem Streulicht gemessen wird. Als optisches Messsignal dient
beispielsweise das Licht einer Leuchtdiode, welche vorzugsweise Licht im Infrarot- Bereich emittiert. Ein derartiger Trübungssensor wird von der Endress+Hauser Conducta GmbH unter dem Namen Turbimax hergestellt und vertrieben. Weiterhin kann es sich bei dem Sensor um einen Partikelsensor handeln, welcher
beispielsweise verschiedene Streurichtungen untersucht und die Konzentration und Größe der Feststoffpartikel im Rohwasser bestimmt. Alternativ zu einem optischen Verfahren ist die Trübung mittels Ultraschallwandlern messbar, wobei hier die
Reflektion von Ultraschallsignalen an den Partikeln ausgenutzt wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Trübungssensor in eine Rohrleitung, bevorzugt in eine vertikal angeordnete Rohrleitung, eingebracht.
In einer Ausgestaltung wird der Volumendurchfluss des Rohwassers durch die Rohrleitung erfasst. Hierzu wird ein Durchflussmessgerät, beispielsweise ein auf dem magnetisch-induktiven Prinzip beruhendes Durchflussmessgerät, in die Rohrleitung eingebracht. Das Durchflussmessgerät wird vorzugsweise in dieselbe Rohrleitung wie der Sensor zur Partikelmessung eingebracht, sodass der mittels diesem bestimmte Feststoffgehalt auf den Durchfluss beziehbar ist. Weiterhin wird das Durchflussmessgerät vorzugsweise von dem Hauptstrom des geförderten
Rohwassers durchflössen, sodass mittels des Durchflussmessgerätes das
Fördervolumen bestimmbar ist.
Gemäß einer Ausgestaltung wird die über einen bestimmten Zeitraum mit dem Rohwasser transportierte absolute Feststoffmenge bestimmt.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens beinhaltet, dass der Feststoffgehalt im
Rohwasser bei allen Arbeitsprozessen im Rahmen des Brunnenneubaus und der -Instandhaltung, bei denen Rohwasser aus einem Brunnen gefördert wird, ermittelt wird.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Feststoffgehalt im Rohwasser während des Betriebes des Brunnens fortlaufend überwacht wird. Gemäß einer Ausgestaltung wird eine zeitliche Entwicklung des Feststoffgehalts und/oder der Trübung graphisch dargestellt.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird mindestens ein Messwert des Sensors einer Auswerteeinheit zugeführt und der Feststoffgehalt von der Auswerteeinheit an Hand eines hinterlegten Modells aus dem Messwert ermittelt. Die Messwerte für die Trübung oder Partikelanzahl werden modellbasiert auf eine Feststoffkonzentration umgerechnet. Das Modell beruht hierbei auf der erwarteten Zusammensetzung und Beschaffenheit der Feststoffe. Beispielsweise wird aus verschiedenen
Standardmodellen, welche sich auf Referenzpartikel beziehen, das der Anwendung am besten entsprechende ausgewählt.
In einer Ausgestaltung wird der ermittelte Feststoffgehalt oder die Trübung mit einem vorgebbaren Grenzwert oder einem vorgebbaren Grenzkriterium verglichen und ein Alarmsignal erzeugt, wenn der Grenzwert bzw. das Grenzkriterium erreicht oder überschritten ist. Bei allen Arbeitsprozessen im Rahmen des Brunnenneubaus und der -Instandhaltung, bei denen Rohwasser aus einem Brunnen gefördert wird, handelt es sich dabei um vorab festzulegende Grenzkriterien, welche die Trübung oder der Feststoffgehalt erfüllen muss, damit der Brunnen den definierten Vorgaben entspricht. Die definierten Vorgaben können etwa gesetzliche oder rechtliche
Vorgaben sein. Es findet eine Annäherung von oben statt, d.h. es werden so lange geeignete Maßnahmen zur Verminderung des Feststoffgehalts vorgenommen, bis die Grenzkriterien erfüllt sind. Bei der kontinuierlichen Überwachung eines Brunnens im Betrieb und bei der Durchführung von Pumpversuchen darf dagegen ein vorab festgelegter Grenzwert nicht überschritten werden. Hierbei wird überwacht, ob der Feststoffgehalt insgesamt überschritten ist, oder im Laufe der Förderung,
beispielsweise auf Grund von Verockerung, zunimmt. Wird der festgesetzte
Grenzwert für den Feststoffgehalt erreicht, kann dies als ein Kriterium zur
Brunneninstandhaltung herangezogen werden.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figur näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Anlage zur Bestimmung und/oder Überwachung des
Feststoffgehalts von Rohwasser.
In Fig. 1 ist ein Realisierungsbeispiel einer Anlage zur Bestimmung und/oder Überwachung des Feststoffgehalts von Rohwasser skizziert, welche in einem Messhaus 6 installiert ist. Im Brunnen 1 ist eine Förderpumpe montiert, welche das Rohwasser an die Oberfläche transportiert. Das Rohwasser wird über eine
Rohrleitung 5 oder einen Schlauch zu dem Messhaus 6 geleitet.
In dem Messhaus 6 ist die Rohrleitung 5 abschnittsweise vertikal angeordnet. In diesem Rohrabschnitt ist ein erstes Durchflussmessgerät 41 zum Erfassen des Durchflusses eingebracht. Beispielsweise handelt es sich um ein auf dem
magnetisch-induktiven Prinzip beruhendes Durchflussmessgerät 41 zur Erfassung des Volumendurchflusses. Das erste Durchflussmessgerät 41 erfasst den
Hauptstrom bzw. die aktuelle Fördermenge. In Durchflussrichtung hinter dem ersten Durchflussmessgerät 41 befindet sich eine Armatur, in welcher der Trübungssensor 2 montiert ist. Der Trübungssensor 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel über eine Festeinbauarmatur direkt in dem vertikalen Leitungsabschnitt 51 eingebracht, sodass der Trübungssensor 2 in den Hauptstrom eintaucht. In einer Variante ist der Trübungssensor 2 in einer Wechselarmatur installiert. Alternativ zu der Anordnung in der Steigleitung 51 ist eine Ausgestaltung möglich, bei welcher der Trübungssensor 2 in einem Bypass angeordnet ist.
Der Trübungssensor 2 beruht auf einem optischen Prinzip. Ein Lichtstrahl wird in das in der Rohrleitung 5 befindliche Rohwasser eingestrahlt. Durch Streuung an in dem Rohwasser enthaltenen Feststoff-Partikeln wird der Lichtstrahl von seiner
ursprünglichen Richtung abgelenkt. Zur Trübungsbestimmung existieren
verschiedene Messmethoden und entsprechende Ausführungsformen von
Trübungssensoren 2. Bei geringer Partikeldichte wird ein großer Anteil des Lichts in einem Winkel von 90° zur Einfallsrichtung gestreut. Viele Trübungssensoren 2 weisen daher mindestens einen in diesem Winkel zur Lichtquelle positionierten Streulichtempfänger auf. Aus der von dem Streulichtempfänger detektierten
Lichtmenge wird die Trübung des Rohwassers bestimmt. Weiterhin sind
Trübungssensoren 2 in Form von so genannten Durchlichtsensoren bekannt, welche die transmittierte Lichtmenge erfassen und an Hand dieser die Trübung bestimmen. Für die vorliegende Anwendung sind Streulichtsensoren und Durchlichtsensoren gleichermaßen geeignet.
Alternativ zu dem Trübungssensor 2 ist der Einsatz eines Partikelzählers möglich, welcher beispielsweise verschiedene Streurichtungen untersucht und somit die Partikelgrößenverteilung und auch die Partikelanzahl bestimmen kann. Die
Größenverteilung der im Rohwasser vorhandenen Partikel liefert zusätzliche
Informationen über die Brunneneigenschaften. Eine weitere Alternative zu dem Trübungssensor 2 stellt eine Anordnung mit zwei Ultraschallwandlern zur Detektion von Partikeln mittels an diesen reflektierten Ultraschallsignalen dar. Verfahren zur Bestimmung von Konzentration und Größe von in einem Fluid enthaltenen Partikeln mittels Ultraschall sind beispielsweise in der Offenlegungsschrift WO 03/102512 A1 oder der DE 102009046159 A1 beschrieben. An einer Wand des Messhauses 6 ist ein Messumfornner 3 montiert, welchem die Messwerte des Trübungssensors 2 zugeführt sind. Der Messumformer 3 bildet die Auswerteeinheit des Trübungssensors 2, d.h. er ermittelt die Trübung des
Rohwassers und bestimmt an Hand hinterlegter Modelle den Feststoffgehalt. Zur Umrechnung der Trübung in einen Feststoffgehalt sind vorzugsweise verschiedene Modelle hinterlegt, aus welchen das für den jeweiligen Einsatzort am besten geeignete Modell ausgewählt wird. Die verschiedenen Modelle ordnen einer
Trübungseinheit, üblicherweise in FNU - Formazin Nephelometrie Units - angegeben, verschiedene Mengen in Milligramm pro Liter oder Kubikmeter eines Materials zu, wobei den Modellen jeweils ein Referenzstoff zu Grunde liegt. Das Modell wird in Abhängigkeit der Rahmenbedingungen aus Standort, Bauart und Zustand des Brunnens ausgewählt. Beispielsweise ist das Kaolin-Modell für feine Schluff-Partikel geeignet, während für größere Partikel das Siliziumdioxid-Modell besser geeignet ist. Ein geeignetes Modell ist beispielsweise auch mittels
Bodenproben im Labor ermittelbar. Ähnliche Überlegungen gelten für die
Umrechnung der Messwerte des Partikelzählers oder Ultraschalltrübungssensors in den Feststoffgehalt. Die zu einem bestimmten Zeitpunkt vorliegenden Messwerte bzw. die daraus ermittelten Größen Trübung und Feststoffgehalt sind hinterlegbar und somit bei Bedarf von dem Messumformer 3 abrufbar. Hierdurch ist eine automatische Dokumentation gegeben.
Die Bestimmung des Feststoffgehalts erfolgt automatisch ohne das Eingreifen von Bedienpersonal, sodass keine ständige Überwachung oder manuelle Durchführung des Prozesses zur Ermittlung des Feststoffgehalts erforderlich ist. Weiterhin ist kein Abzweigen eines Teilstroms zur Bestimmung des Feststoffgehalts notwendig, da die Trübungsmessung ressourcenschonend direkt im Hauptstrom erfolgt. Ein weiterer Vorteil der Erfassung des Feststoffgehalts mittels des Trübungssensors 2 liegt in der verbesserten Genauigkeit gegenüber manuellen Verfahren unter Verwendung von Messsieben 7.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt in dem Messumformer 3 ein Vergleich des Messwerts oder einer daraus abgeleiteten Größe mit einem vorgebbaren Grenzwert. Der Grenzwert entspricht beispielsweise dem beim Brunnenbetrieb maximal zulässigen Feststoffgehalt. Durch die Vorgabe dieses Grenzwertes ist eine automatische Überwachung des Feststoffgehalts ermöglicht. Ein Überschreiten des Grenzwerts kann durch die Ausgabe eines Alarmsignals angezeigt werden um rechtzeitig Maßnahmen zur Verminderung des Feststoffgehalts ergreifen zu können.
Auch im laufenden Förderbetrieb des Brunnens 1 ist die Vorgabe eines Grenzwertes vorteilhaft. Durch einen ständigen Vergleich des aktuell vorliegenden Feststoffgehalts mit dem Grenzwert ist es möglich, eine Zunahme des Feststoffgehalts auf einen kritischen Wert zu detektieren und somit rechtzeitig Maßnahmen zur Verminderung des Feststoffgehalts ergreifen zu können, bevor der Brunnen 1 die zulässigen Grenzen übersteigt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist weiterhin eine Anzeigeeinheit vorhanden, welche den zeitlichen Verlauf der Trübung und/oder des Feststoffgehalts graphisch darstellt. Die Anzeigeeinheit kann Teil des Messumformers 3 oder als separates Gerät ausgeführt sein und weist neben einem Display zumindest eine Speicher- und/oder Recheneinheit auf. Eine Veränderung von Trübung oder Feststoffgehalt ist für das Bedienpersonal somit unmittelbar erkennbar. Vorzugsweise weist die
Anzeigeeinheit ein Modem auf, sodass die von der Anzeigeeinheit bereitgestellten Informationen online abrufbar sind. Die Anzeigeeinheit kann weiterhin beispielsweise den mit dem ersten Durchflussmessgerät 41 bestimmten Volumendurchfluss oder die absolute oder relative transportierte Feststoffmenge in Abhängigkeit des
Volumendurchflusses graphisch darstellen. Neben den Kenngrößen Feststoffgehalt und Durchfluss ist für den Brunnen auch eine neue Kenngröße Trübung bezogen auf Durchfluss angebbar, welche durch den Quotienten der Messwerte des
Trübungssensors 2 und des ersten Durchflussmessgerätes 41 , beispielsweise auch zeitintegriert, gebildet wird.
In dem Messhaus 6 befindet sich weiterhin eine Vorrichtung zur konventionellen Bestimmung des Feststoffgehalts im Rohwasser. Die Vorrichtung weist mindestens ein Messsieb, bevorzugt zwei Messsiebe 7 auf. Diese Vorrichtung ist rein optionaler Bestandteil der Anlage. Der Feststoffgehalt ist bereits mit dem Trübungssensor 2 bestimmbar. Die Messsiebe 7 erlauben beispielsweise eine Filterung bestimmter Partikel entsprechend der gewählten Maschenweite zur optischen Kontrolle der ausgetragenen Feststoffe. Das Rohwasser ist über den Hauptstrom oder über einen Teilstrom mit einem zweiten Durchflussmessgerät 42 den Messsieben 7 zuführbar. Die Siebe werden nach einem vorgegebenen Zyklus abwechselnd beschickt, so dass eine
kontinuierliche Überwachung des Rohwassers gegeben ist. Nach jeder Beschickung wird das im jeweiligen Messsieb 7 verbliebene Siebgut vermessen, beispielsweise indem die Masse oder das Volumen des Siebguts bestimmt wird. Mittels der Durchflussmessgeräte 41 bzw. 42 ist der Volumenzufluss zu den Messsieben bestimmbar. Somit ist die Menge des Rohwassers bekannt, welche während der vorgegebenen Zeitdauer das jeweilige Messsieb 7 passiert. Somit ist aus der Masse des Siebguts der Feststoffanteil im geförderten Rohwasser bestimmbar.
Bezugszeichenliste
1 Brunnen
2 Trübungssensor
3 Messumformer
41 Erstes Durchflussmessgerät (Hauptstrom)
42 Zweites Durchflussmessgerät (Teilstrom)
5 Rohrleitung
51 Vertikaler Rohrleitungsabschnitt
6 Messhaus
7 Messsiebe

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Bestimmung und/oder Überwachung des Feststoffgehalts in Rohwasser,
dadurch gekennzeichnet,
dass mittels eines in das Rohwasser eingebrachten Sensors (2) die Trübung des Rohwassers oder die Anzahl an Partikeln pro Volumen Rohwasser bestimmt wird
und
dass an Hand der Trübung oder der Partikelanzahl der Feststoffgehalt im Rohwasser ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor (2) die Trübung mit einem optischen Verfahren, insbesondere Streuung, oder mittels Ultraschall bestimmt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor (2) in eine Rohrleitung (5), bevorzugt in eine vertikal angeordnete Rohrleitung (51 ), eingebracht wird.
4. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Durchfluss des Rohwassers durch die Rohrleitung (5), bevorzugt in einer vertikal angeordneten Rohrleitung (51 ), erfasst wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die über einen bestimmten Zeitraum mit dem Rohwasser transportierte absolute Feststoffmenge bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoffgehalt im Rohwasser bei allen Arbeitsprozessen im Rahmen des Brunnenneubaus und der -Instandhaltung, bei denen Rohwasser aus einem Brunnen (1 ) gefördert wird, ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Feststoffgehalt im Rohwasser während des Betriebes des Brunnens (1 ) fortlaufend überwacht wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine zeitliche Entwicklung des Feststoffgehalts und/oder der Trübung graphisch dargestellt wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens ein Messwert des Sensors (2) einer Auswerteeinheit (3) zugeführt wird, und
dass der Feststoffgehalt von der Auswerteeinheit (3) an Hand eines hinterlegten Modells aus dem Messwert ermittelt wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der ermittelte Feststoffgehalt oder/und die Trübung mit einem
vorgebbaren Grenzwert oder einem vorgebbaren Grenzkriterium verglichen wird, und
dass ein Alarmsignal erzeugt wird, wenn der Grenzwert bzw. das
Grenzkriterium erreicht oder überschritten ist.
PCT/EP2013/057061 2012-04-12 2013-04-04 Verfahren zur erfassung und/oder überwachung des feststoffgehalts bei der rohwasserförderung aus brunnen Ceased WO2013152977A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012103135.5 2012-04-12
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