TRENCHLESS TECHNOLOGY ROADSHOW May 28-29, 2014 – Scotiabank Convention Centre, Niagara Falls, ON

Brian Thorogood – EnvirologicsDr. Rizwan Younis ‐ University of Waterloo

Cities in North America may have 100s of kilometers of these aging, congested pipes

Tuberculation found in metal water distribution pipes

Our municipal water pipes are reaching the end of their useable lives

Why should we care about the condition of these pipes?• Main breaks, service outage• Damage to infrastructure • Poor water quality • Reduced fire flows• Increased energy costs to 

pump water through pipes

Good News: Trenchless linings offer cost‐effective renewal solutions

They are required to extend the life of the pipe for several decades

However, these solutions require that you first clean and prepare the pipe for lining

Foam Pigs

Current Cleaning Methods ‐ AWWA M28

Drag Scraping

Power Boring

Water Jetting

Current Cleaning Methods – AWWA M28

Challenges:

• Foul a lot of clean water and generate wet waste

• Current methods can damage services connections, joints and 

pipe wall

• Often slow to achieve results, requiring multiple passes

• Linings such as coal tar or bitumen may not be fully removed

• Pipe may be cleaned but not fully prepared for liner bond

• Proper cleaning and preparation helps to prevent liner leaks and structural failures

• Clean – reduces stress concentration points in liner• Prepared – high degree of surface cleanliness and 

dryness to ensure liner bonding to pipe wall 

Left – cleaned pipe

Right – cleaned and prepared, ready for liner 

bond

Clean and Prepared Pipe is Desired Result

Tomahawk™ System – A Novel Solution

In‐ground watermainup to 450’ long

Standard vacuum truckPatent‐Pending Tomahawk™ System

Video link

• Removes tuberculation and old bitumen or coal tar linings 

• Waterless, dust‐free process • Dries the pipe for immediate bonding• Faster and more efficient than drag scraping, power 

boring or water jetting • Target cleans service connections for superior 

bonding

AdvantageFast, Dry, Bonded

Trenchless Rehab

Small 4’ x 8’ pits to access underground pipe Minimal surface disruption over “dig and replace”

Small 4’ x 8’ access pits

• After cleaning, the Tomahawk Scout™ is instantly deployed without connection changeover to help inspect and prepare the pipe

• Airstream driven, integrated CCTV camera and abrasive deflector 

Pipe PreparationConcurrent Cleaning, Drying  and Inspection

Pipe Preparation Using Tomahawk Scout™

② Draw (vaculate)   pooled water and debris from joints

and crevices

③ Vaculate trapped water or debris from service connections

① Target clean along pipe, at joints, around service connections

Check out envirologics.ca for actual video

• Pipe cleaned and prepared in USA and Canadian municipalities

• Same Day Return to Service• 4” to 8” diameter pipe• Up to 450 feet• 30% tuberculation• 45° elbows

Proven Capability

Pilot Projects Results:

Removes Corrosion and Coal Tar Lining

Removes Tuberculation and Bitumen Lining(same day return to service)

Removes Tuberculation From Unlined Pipe(same day return to service)

“The Tomahawk is an effective trenchless system that quickly removes tuberculation and bitumen lining from cast‐iron pipes. The pipe is left clean and dry, ready for lining.”

John Campbell, City of Saint John Engineering

Advantage – Same Day Return to ServiceNo costly service bypass piping   

save up to 30% of project costMinimal surface disruption, short duration

reduces inconvenience to residentsReduction in project timeline

no bypass piping setup, disinfection, approval, operation and teardown

MOE will be publishing an interpretative document that will include a statement that rehabilitated watermains can be reinstated under a boil water advisory following disinfection according to AWWA C651. This will open the door for “same day return to service” in Ontario  – to be issued summer of 2014           

(OWWA Conference, London on May 5, 2014)

• 250mm (10 ”) to 300mm (12”) diameter pipe sizes

• > 30% tuberculation• Cleaning hydrant laterals• Cleaning and drying asbestos cement 

pipe – stop by booth #30 to discuss• Integrated airborne polymer lining

Developing CapabilityAlthough the Tomahawk cleaning system is commercially available 

in 2014, Envirologics is committed to ongoing development

The Future – Tomahawk Airborne Lining

Inject lining material into airstream

The Future – Tomahawk Airborne Lining

Research Partnership

•Possible Influence Factors (operational parameters)• Pipe diameter, pipe length, geometric and physical features (bends, appurtenances, etc.)

• Temperature, airflow pattern, air pressure, volume and moisture ratio

• Crushed stone (shape, size, etc.)•Ultimate Objective: Optimization of Operational Parameters

•Phase 1: Develop and test an instrumentation system to measure some of the above parameters

Phase 1 Project (2012 – 13)

Instrumentation of the Pipe Cleaning Technology

• RH Sensors 

• Pressure Transducers

• Thermocouple

• Pitot tube

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• Data Acquisition System

Field Testing of the Instrumentation System

Field Testing

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Field Testing

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Pilot Project – City of Cambridge

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Pilot Project – Lab testing

Flexural Test

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Tensile Test Bond Strength

Novel Water Technology for Liveable Communities• Three year project (2014 – 17) 

• Optimize the Tomahawk cleaning, preparation and airborne lining process and to develop liner design and quality standards

• The City of Waterloo will host the beta site

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Task 1: Pipe Cleaning Technology• Parametric Analysis (Dr. David Johnson, Mechanical and Mechatronics Engineering)

• Flow of aggregates in air stream• Wind tunnel testing

• Development/modification of uWaterloo test facility• Improved deflector and camera system

• Modifications to data acquisition system based on the analysis of field operational data

• Field validation

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Task 2: Development of an in Air Stream Polymeric Lining System• Develop Polymeric and Urethane Linings

• uWaterloo test facility to develop application method and system

• Field Trials

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Task 3: Development of in‐service performance needs• Liner Design Tool 

• Lab and Field Test Program

•QA/QC Procedures

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Task 4 – Numerical Simulations for Scout Deflector and Camera Design• Literature and state of practice review• Improve camera system• Development of uWaterloo test facility• Wind tunnel testing• Field trials and testing

envirologics.caPhone: (800) 267‐9810