Cause and Prevention of Clogging of Wells Abstracting Groundwater from Unconsolidated Aquifers

Abstract

Cover: Air lifting at the beginning (front cover) and end (back cover) of the rehabilitation of a clogged well near El Toad, Kom Hamada (Beheira Water And Drainage Company, Damanhour, Egypt) van Beek, Cornelius G.E.M. Cause and prevention of clogging of wells abstracting groundwater from unconsolidated aquifers. Oorzaak en preventie van verstopping van putten, die grondwater onttrekken uit niet verkitte watervoerende pakketten This thesis was started by the author after his retirement from KWR Watercycle Research Institute (formerly Kiwa Water Research). The data used in this thesis were mainly collected during his service in the Joint Research Programme of the water sector (BTO) by KWR Watercycle Research Institute and the participating water companies, and contract research for individual water companies. The SEM/EDS data were provided by ASPEX Corporation, Delmont, PA, USA. KWR BTO 2010.041 ISBN 978-90-74741-93-4 VRIJE UNIVERSITEIT Cause and prevention of clogging of wells abstracting groundwater from unconsolidated aquifers ACADEMISCH PROEFSCHRIFT ter verkrijging van de graad Doctor aan de Vrije Universiteit Amsterdam, op gezag van de rector magnificus prof.dr. L.M. Bouter, in het openbaar te verdedigen ten overstaan van de promotiecommissie van de faculteit der Aard-en Levenswetenschappen op donderdag 2 december 2010 om 13.45 uur in de aula van de universiteit, De Boelelaan 1105 door Cornelius Gerardus Engelinus Maria van Beek geboren te Tilburg promotor: prof.dr. P.J. Stuyfzand Summary R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 neerslagen ondiep grondwater, dat zuurstof bevat, en dieper grondwater, dat ijzer(II) bevat. Bij de vorming van ijzer(III)hydroxide neerslagen kunnen drie oxidatie processen actief zijn: homogene, heterogene en biologische oxidatie. Bij homogene oxidatie worden ijzer(II) en zuurstof gemengd, en slaan ijzer(III)hydroxiden neer.Onder neutrale omstandigheden is dit een traag proces, en de snelheid neemt toe bij toenemende pH en toenemende ijzer(II)-en zuurstofconcentratie. Zodra enig ijzer(III) hydroxide neerslag aanwezig is, zal heterogene oxidatie optreden, gekenmerkt door adsorptie van opgelost ijzer(II) door deze neerslagen en daaropvolgende oxidatie van geadsorbeerd ijzer(II). In dit twee traps proces is de adsorptie eigenlijk snelheidbepalend. Onder neutrale omstandigheden is adsorptie snel, en de snelheid neemt toe met toenemende pH, en met toenemende ijzer(II) en ijzer(III)hydroxide concentratie, of beter ijzer(III)hydroxide oppervlakte. Overal waar omstandigheden ook maar enigszins acceptabel zijn, zullen bacteriën die aan deze omstandigheden zijn aangepast, aanwezig zijn. Bijgevolg, in watervoerende pakketten die zowel zuurstof als ijzer(II) bevatten, zullen IJzerOxiderende Bacteriën (IOB) aanwezig zijn, die vroeger of later zullen worden aangetrokken door de onttrekkingsput. Zodra IOB aanwezig zijn, zal biologische oxidatie optreden, gekenmerkt door adsorptie van opgelost ijzer(II) door de celwanden van IOB en door "Extracellular Polymeric Substance" (EPS) en daaropvolgende oxidatie van geadso...