Enteisenung/Entmanganung
Birm 3,5 m³/h

Birm-Filteranlage zur Enteisenung und Entmanganung bis 3,5 m³/h

Die Birm-Filteranlage BFE-50-M ist für einen Betriebsdurchfluss von 1,4 bis 3,5 m³/h ausgelegt. Sie eignet sich für größere Brunnenwasser-, Brauchwasser- und Prozesswasseranwendungen, wenn Eisen ohne chemische Regeneration reduziert werden soll und die erforderlichen Wasserbedingungen erfüllt sind.

Unter geeigneten Voraussetzungen kann die Anlage auch Mangan reduzieren. Die Entmanganung stellt jedoch deutlich höhere Anforderungen an pH-Wert, Sauerstoffgehalt und Rohwasserqualität als die reine Enteisenung.

Das zeitgesteuerte Clack-WS1-Zentralsteuerventil übernimmt die automatische Rück- und Klarspülung. Die Anlage wird vormontiert und mit voreingestellten Steuerungsparametern ausgeliefert.

Vorteile der BFE-50-M

• Betriebsdurchfluss von 1,4 bis 3,5 m³/h

• zeitgesteuerte automatische Rückspülung

• keine chemische Regeneration des Birm-Filtermaterials

• Clack-WS1-Zentralsteuerventil mit 1″-Anschlüssen

• 141 Liter Birm-Filtermaterial

• vormontierte und vorprogrammierte Ausführung

• wirtschaftliche Enteisenung bei geeigneter Rohwasserqualität

• Manganreduzierung bei passendem pH-Wert und ausreichendem Sauerstoff

• als Vorfilter vor einer Greensand-Anlage einsetzbar

• geeignet für größere Wasserverbräuche und mehrere Entnahmestellen

Technische Daten der BFE-50-M

Für welche Anwendung ist die 3,5-m³/h-Anlage vorgesehen?

Diese Ausführung ist sinnvoll, wenn der benötigte Betriebsvolumenstrom oberhalb der kleineren Birm-Anlagen liegt. Der tatsächliche Wasserbedarf sollte dabei möglichst innerhalb des Bereichs von 1,4 bis 3,5 m³/h liegen.

Mögliche Einsatzbereiche sind:

• Aufbereitung von eisenhaltigem Brunnenwasser

• Brauchwasserversorgung

• größere Garten- und Bewässerungsanlagen

• technische Wasserversorgung

• Prozesswasseraufbereitung

• Reduzierung brauner Eisenablagerungen

• Schutz von Rohrleitungen und nachgeschalteten Anlagen

• Vorfilterung vor einer Greensand-Anlage

Die maximale Durchflussleistung allein ist nicht ausreichend für die Auswahl. Wasseranalyse, Tagesverbrauch, Spitzendurchfluss, Pumpenleistung und Rückspülmöglichkeit müssen ebenfalls berücksichtigt werden.

Birm ist keine Enthärtung, keine Entsalzung und keine Desinfektionsstufe. Das Filtermaterial entfernt weder Wasserhärte noch Nitrat, Ammonium, gelöste Salze oder mikrobiologische Belastungen.

Funktionsweise des Birm-Filters

Eisen liegt in sauerstoffarmem Brunnenwasser häufig gelöst als zweiwertiges Eisen vor. Dieses gelöste Eisen kann nicht einfach mit einem normalen mechanischen Filter oder einer Filterkerze zurückgehalten werden.

Das eingesetzte Birm-Filtermaterial unterstützt als Katalysator die Reaktion zwischen gelöstem Sauerstoff und gelöstem Eisen. Dabei wird das Eisen in eine unlösliche Form überführt. Die ausgefällten Eisenverbindungen werden im Filterbett zurückgehalten und bei der nächsten Rückspülung ausgespült.

Birm wird bei dieser Reaktion nicht chemisch regeneriert. Das Material stellt aber auch keinen zusätzlichen Sauerstoff bereit. Es kann nur dann zuverlässig arbeiten, wenn das Rohwasser bereits genügend gelösten Sauerstoff enthält.

Fehlender Sauerstoff ist die häufigste Ursache für unzureichende Ergebnisse

Die Birm-Filtration ist unmittelbar vom Sauerstoffgehalt des Wassers abhängig. Fehlt gelöster Sauerstoff, kann das gelöste Eisen nicht vollständig in eine filtrierbare Form überführt werden. Ein Teil des Eisens bleibt dann im Wasser und gelangt durch das Filterbett.

Als Mindestansatz gelten:

• 1 mg/l Eisen benötigt mindestens 0,15 mg/l gelösten Sauerstoff

• 1 mg/l Mangan benötigt mindestens 0,29 mg/l gelösten Sauerstoff

Beispiele für den rechnerischen Mindestbedarf:

Wenn Eisen und Mangan gleichzeitig im Wasser vorhanden sind, müssen beide Sauerstoffbedarfe berücksichtigt werden. Dieser rechnerische Mindestwert ist trotzdem keine Erfolgsgarantie. Auch pH-Wert, Alkalinität, organische Stoffe, Schwefelwasserstoff, Chlor, Phosphate, Kontaktzeit und hydraulische Belastung beeinflussen die Aufbereitung.

Sauerstoff direkt am Filterzulauf messen

Der Sauerstoffwert muss möglichst genau die Bedingungen am späteren Filterzulauf abbilden. Deshalb sollte die Messung bei laufender Brunnenpumpe direkt vor der Filteranlage erfolgen.

Eine Probe, die offen transportiert, umgefüllt, geschüttelt oder längere Zeit gelagert wurde, nimmt Sauerstoff aus der Umgebung auf. Ein später gemessener Wert kann dadurch höher sein als der tatsächliche Sauerstoffgehalt des frisch geförderten Brunnenwassers.

Nicht aussagekräftig für die Birm-Auslegung sind daher:

• eine bereits belüftete Wasserprobe

• eine Probe aus einem offenen Vorratsbehälter

• eine geschüttelte Probe

• eine Probe nach längerem Transport

• eine Messung nach einem Bauteil, das Luft in das Wasser einträgt

Entscheidend ist der Sauerstoffgehalt, der der Birm-Anlage im normalen Betrieb tatsächlich zur Verfügung steht.

Eine größere Birm-Anlage erzeugt keinen Sauerstoff

Eine größere Filterfläche kann den Druckverlust reduzieren und die Kontaktzeit verbessern. Sie beseitigt aber keinen Sauerstoffmangel.

Auch folgende Maßnahmen lösen das Problem nicht:

• mehr Birm-Filtermaterial

• häufigeres Rückspülen

• längere Rückspülzeiten

• geringere Wasserentnahme

• ein größerer Druckbehälter allein

Fehlt der notwendige Sauerstoff, muss ein anderes Aufbereitungsverfahren gewählt werden.

Wasserprobentest mit Vergleichsprobe

Ein einfacher Test mit frisch gefördertem Brunnenwasser kann erste Hinweise auf gelöstes und oxidierbares Eisen liefern. Für eine bessere Beurteilung sollten zwei Proben miteinander verglichen werden.

Durchführung

• Zwei saubere, durchsichtige Gläser oder Flaschen direkt am Brunnen füllen.

• Die erste Probe möglichst ruhig und ohne zusätzlichen Luftkontakt abfüllen und verschließen.

• Die zweite Probe kräftig schütteln oder mehrfach zwischen zwei sauberen Gefäßen umgießen.

• Beide Proben unmittelbar nach der Entnahme vergleichen.

• Nach etwa 10, 30 und 60 Minuten erneut kontrollieren.

• Die Proben zusätzlich nach mehreren Stunden oder am nächsten Tag ansehen.

• Auf Trübung, Farbveränderungen und Ablagerungen achten.

Mögliche Beobachtungen

Der Wasserprobentest zeigt lediglich, ob sich das Wasser nach Luftkontakt sichtbar verändert. Er beweist nicht, dass im geschlossenen Rohrsystem genügend Sauerstoff für einen Birm-Filter vorhanden ist.

Er ersetzt deshalb nicht:

• die Messung des gelösten Sauerstoffs

• die Bestimmung von Eisen und Mangan

• die Messung des pH-Werts

• eine vollständige Rohwasseranalyse

• die technische Auslegung der Filteranlage

Besonders eine sichere Manganentfernung kann mit diesem Test nicht bestätigt werden.

Warum wir keine einfache Belüftung anbieten

Ein zu niedriger Sauerstoffgehalt könnte theoretisch durch Luft- oder Sauerstoffeintrag angehoben werden. Eine technisch funktionierende Belüftung besteht jedoch nicht nur aus einem einfachen Luftinjektor vor dem Filter.

Für eine kontrollierte Oxidation wären eine gleichmäßige Vermischung, ausreichende Reaktionszeit, sichere Entlüftung und eine abgestimmte Filtration erforderlich.

Problem 1: Unzureichende Vermischung

Eingetragene Luft muss sich fein und gleichmäßig im Wasser verteilen. Große Luftblasen durchströmen das Wasser häufig, ohne genügend Sauerstoff zu übertragen. Eine einfache Lufteinsaugung stellt deshalb keine kontrollierte Sauerstoffkonzentration sicher.

Eine wirksame Vermischung benötigt je nach Anlage:

• geeigneten Injektor oder Kompressor

• statischen oder dynamischen Mischer

• definierte Kontaktstrecke

• ausreichende Reaktionszeit

• Kontakt- oder Reaktionsbehälter

• auf den Wasserstrom abgestimmte Regelung

Dieser technische Aufwand ist bei kompakten Anlagen häufig nicht wirtschaftlich.

Problem 2: Luft muss wieder aus dem Wasser entfernt werden

Nicht gelöste Luft darf nicht unkontrolliert in den Birm-Filter gelangen. Ein normaler GFK-Druckbehälter mit aufgesetztem Zentralsteuerventil ist kein geeigneter Luftabscheider.

Luftpolster können verursachen:

• ungleichmäßige Durchströmung des Filterbetts

• Druckschwankungen

• Fließ- und Schlaggeräusche

• Störungen am Zentralsteuerventil

• schwankende Filterleistung

• Luftaustritt an den Entnahmestellen

Eine zuverlässige Belüftung benötigt deshalb zusätzlich eine kontrollierte Entlüftung oder einen geeigneten Abscheidebehälter.

Problem 3: Eisen fällt bereits vor dem Filter aus

Die Oxidation beginnt unmittelbar nach dem Luftkontakt. Eisen kann dadurch bereits vor dem eigentlichen Filter ausfallen und sich in folgenden Bauteilen ablagern:

• Luftinjektoren

• Mischern

• Rohrleitungen

• Armaturen

• Druckbehältern

• Durchflussbegrenzern

• Zentralsteuerventilen

Diese Ablagerungen erhöhen den Druckverlust, verkleinern Leitungsquerschnitte und können bewegliche Ventilteile blockieren.

Problem 4: Zusätzliche Störungs- und Wartungsstellen

Kompressor, Injektor, Rückschlagventile, Luftfilter, Kontaktbehälter, Entlüfter und Steuerung müssen regelmäßig kontrolliert und gereinigt werden. Damit wird aus einer einfachen Filteranlage ein deutlich komplexeres Aufbereitungssystem.

Problem 5: Hygienische Risiken

Bei der Verwendung ungefilterter Umgebungsluft können Staub, Feuchtigkeit und Mikroorganismen in das Wasser gelangen. Für eine hygienisch sichere Luftdosierung wären geeignete Luftaufbereitung, Filterung und regelmäßige Wartung notwendig.

Aus diesen Gründen bieten wir bei diesen Birm-Anlagen keine einfache vorgeschaltete Belüftung als Standardlösung an. Bei unzureichendem Sauerstoffgehalt empfehlen wir ein besser kontrollierbares Aufbereitungsverfahren.

Mangan ist mit Birm deutlich schwieriger zu entfernen

Für die Enteisenung muss der pH-Wert mindestens 6,8 betragen. Für die Entmanganung mit Birm ist in der Regel ein pH-Wert zwischen 8,0 und 9,0 erforderlich.

Sind Eisen und Mangan gleichzeitig vorhanden, sollte der pH-Wert etwa 8,5 nicht überschreiten. Bei höheren pH-Werten können schwer filtrierbare Eisenverbindungen entstehen.

Eine gute Eisenreduzierung bedeutet deshalb nicht automatisch, dass auch Mangan zuverlässig entfernt wird. Mangan kann weiterhin im aufbereiteten Wasser vorhanden sein, obwohl das Wasser optisch klar erscheint.

Greensand ist unsere klare Empfehlung für eine garantierte Aufbereitung

Wenn Eisen und Mangan zuverlässig bis auf vereinbarte Zielwerte entfernt werden müssen, sind unsere Greensand-Filteranlagen für Brunnenwasser die klare Empfehlung.

Greensand wird mit Kaliumpermanganat regeneriert. Die erforderliche Oxidationsleistung wird dadurch gezielter bereitgestellt und ist weniger davon abhängig, ob das Brunnenwasser bereits ausreichend gelösten Sauerstoff enthält.

Eine garantierte Enteisenung und Entmanganung ist nur möglich, wenn die Anlage anhand einer vollständigen Wasseranalyse ausgelegt wird und die vereinbarten Betriebsbedingungen eingehalten werden. Dazu gehören insbesondere:

• Eisen- und Mangankonzentration

• Ammonium

• pH-Wert

• Trübung

• organische Belastung

• gewünschter Betriebsdurchfluss

• Tagesverbrauch

• Pumpenleistung

• erforderliche Rückspülleistung

• gewünschte Reinwasserwerte

Birm bleibt eine wirtschaftliche Lösung, wenn die Wasserbedingungen eindeutig passen und keine verfahrensunabhängige Entfernungsgarantie erforderlich ist.

Birm als wirtschaftlicher Vorfilter vor Greensand

Bei geeigneter Rohwasserqualität kann die BFE-50-M als Vorfilter vor einer Greensand-Anlage eingesetzt werden.

Der Birm-Filter entfernt den Anteil des Eisens, der mit dem bereits vorhandenen Sauerstoff oxidiert werden kann. Die nachgeschaltete Greensand-Stufe übernimmt anschließend die verbleibende Enteisenung und Entmanganung.

Mögliche Vorteile dieser Kombination:

• geringere Eisenbelastung der Greensand-Stufe

• wirtschaftlichere Nutzung des Greensand-Filtermaterials

• geringerer Verbrauch von Kaliumpermanganat möglich

• längere Regenerationsabstände möglich

• geringere Feststoffbelastung im Greensand-Filter

• zusätzliche Verfahrenssicherheit durch die nachgeschaltete Stufe

Die Birm-Anlage muss dabei nicht nur nach dem normalen Verbrauch ausgelegt werden. Wird das Rückspülwasser der nachgeschalteten Greensand-Anlage durch den Birm-Filter geführt, muss die Birm-Stufe auch diesen Volumenstrom hydraulisch verarbeiten können.

Der erforderliche Rückspülvolumenstrom der Greensand-Anlage kann deutlich höher als der normale Betriebsdurchfluss sein. Bei der Auslegung müssen deshalb beide Anlagen gemeinsam betrachtet werden. Falls erforderlich, ist eine größere Birm-Ausführung oder eine getrennte Rückspülwasserversorgung vorzusehen.

Rückspülung: Die Pumpe muss 4,6 m³/h liefern

Das Filterbett nimmt während des Betriebs ausgefällte Eisenverbindungen und andere Partikel auf. Diese Ablagerungen müssen regelmäßig aus dem Filterbett entfernt werden.

Die BFE-50-M benötigt zur Rückspülung:

• 4,6 m³/h Rückspülvolumenstrom

• etwa 1.100 Liter Rückspülwasser je Spülung

• mindestens 1″ Abwasseranschluss

• ausreichenden Zulaufdruck während der gesamten Spülung

• einen freien und ausreichend dimensionierten Ablauf

Die Brunnenpumpe muss 4,6 m³/h unter den tatsächlichen Betriebsbedingungen liefern können. Eine reine Pumpenangabe ohne Förderhöhe ist dafür nicht ausreichend.

Zu berücksichtigen sind:

• geodätische Förderhöhe

• Druck im Hauswassersystem

• Leitungsquerschnitt und Leitungslänge

• Rohrbögen und Armaturen

• Druckverlust vorgeschalteter Anlagenteile

• Filterdruckverlust

• gleichzeitig geöffnete Verbraucher

Wenn die Pumpe den erforderlichen Rückspülstrom nicht erreicht, wird das Filterbett nicht ausreichend aufgelockert und gereinigt. Eisenablagerungen bleiben im Behälter, der Druckverlust steigt und die Filterleistung nimmt ab.

Eine größere Anlage ist daher nur sinnvoll, wenn auch die notwendige Rückspülleistung zur Verfügung steht.

Während der Rückspülung kein Wasser entnehmen

Während der Rückspülung sollte kein Wasser aus der Anlage entnommen werden. In dieser Betriebsphase kann unbehandeltes Wasser zum Ausgang des Zentralsteuerventils gelangen.

Wenn jederzeit aufbereitetes Wasser benötigt wird, muss eine geeignete Absperrung, ein No-Bypass-System, eine Doppelanlage oder eine andere technische Lösung vorgesehen werden.

Vormontiert und vorprogrammiert ausgeliefert

Die BFE-50-M wird vormontiert und mit voreingestellten Steuerungsparametern ausgeliefert. Das Clack-WS1-Ventil ist für den Filterbetrieb programmiert.

Vor Ort sind noch folgende Arbeiten erforderlich:

• Anlage standsicher aufstellen

• Rohwasser- und Reinwasserleitung anschließen

• Abwasserleitung herstellen

• Netzanschluss bereitstellen

• Uhrzeit und vorgesehene Rückspülzeit kontrollieren

• Druck- und Dichtheitsprüfung durchführen

• Erstspülung und Klarspülung durchführen

• Eisen- und Manganwerte nach der Inbetriebnahme kontrollieren

Das Rückspülintervall muss zur tatsächlichen Wasserbelastung und Nutzung passen. Steigt der Differenzdruck deutlich an oder verschlechtert sich die Wasserqualität, muss das Intervall verkürzt und die Anlage kontrolliert werden.

Anschluss über den passenden Montageblock

Die Anlage besitzt 1″-Anschlüsse. Für eine flexible und servicefreundliche Einbindung kann der Montageblock 1″ für Filteranlagen mit Panzerschläuchen verwendet werden.

Die flexiblen Panzerschläuche erleichtern das Ausrichten der Anlage und ermöglichen einen begrenzten Ausgleich von Anschlussabständen und Höhenunterschieden. Bei einer späteren Wartung kann die Filteranlage einfacher von der fest installierten Rohrleitung getrennt werden.

Vor dem Einbau müssen folgende Punkte geprüft werden:

• Gewindeart und Gewindeausführung

• Anordnung von Zu- und Ablauf

• verfügbarer Eingangsdruck

• Innendurchmesser der Panzerschläuche

• zulässiger Druckverlust bei 3,5 m³/h

• verfügbare Schlauchlänge

• spannungsfreie Leitungsführung

• ausreichender Biegeradius

Die Anlage muss separat auf einem ebenen und tragfähigen Untergrund stehen. Ihr Gewicht darf nicht von den Panzerschläuchen oder Rohranschlüssen getragen werden.

Lieferumfang

• vormontierte Birm-Filteranlage

• GFK-Druckbehälter

• Steigrohr mit unterem Verteilsystem

• obere Düse

• Clack-WS1-Zentralsteuerventil

• Transformator

• Abwasserdurchflussbegrenzer

• DLFC-Fitting

• 141 Liter Birm-Filtermaterial

• 25 Liter Filterkies als Stützschicht

• voreingestellte Steuerungsparameter

Wartung des Clack-WS1-Zentralsteuerventils

Eisenhaltiges und verschmutztes Brunnenwasser kann Ablagerungen im Zentralsteuerventil verursachen. Besonders Kolben, Dichtungen und interne Wasserwege unterliegen dadurch einer erhöhten Belastung.

Für die planmäßige Instandhaltung ist das Wartungsset für das Clack-WS1-Ventil erhältlich. Es enthält Kolbendichtungskäfig, Hauptkolben und Montageschlüssel.

Empfohlene Austauschintervalle:

• bei schlechtem oder stark verschmutztem Wasser: einmal jährlich

• bei normaler Verschmutzung: alle zwei Jahre

• bei Undichtigkeiten oder Schaltproblemen: sofort kontrollieren und bei Bedarf austauschen

Hinweise auf erforderliche Wartungsarbeiten sind:

• schwergängige Ventilbewegungen

• unvollständige Rückspülung

• dauerhaft laufendes Wasser zum Abfluss

• Druckverlust außerhalb der normalen Werte

• Undichtigkeiten am Ventilkopf

• ungewöhnliche Schaltgeräusche

• verschlechterte Wasserqualität nach der Rückspülung

Vergleich aller Birm-Filtergrößen

Die Filtergröße sollte nicht unnötig knapp gewählt werden. Eine größere Filterfläche ermöglicht bei gleichem Durchfluss eine geringere Fließgeschwindigkeit. Entscheidend bleibt jedoch, dass die Pumpe den Rückspülvolumenstrom der gewählten Anlage sicher bereitstellen kann.

Voraussetzungen für den Einsatz

Vor der Auswahl müssen mindestens folgende Bedingungen geprüft werden:

• pH-Wert für Enteisenung mindestens 6,8

• pH-Wert für Entmanganung in der Regel 8,0–9,0

• ausreichend gelöster Sauerstoff am Filterzulauf

• Schwefelwasserstoff nicht nachweisbar

• Öl und ölhaltige Stoffe nicht vorhanden

• organische Belastung möglichst unter 5 mg/l

• keine Polyphosphatdosierung vor dem Birm-Filter

• freies Chlor unter 0,5 mg/l

• ausreichende Alkalinität

• ausreichender Zulaufdruck

• mindestens 4,6 m³/h Pumpenleistung für die Rückspülung

• geeigneter Abwasseranschluss

Wenn diese Bedingungen nicht erfüllt sind oder während des Betriebs stark schwanken, ist Birm keine sichere Standardlösung.

Eisen und Mangan regelmäßig kontrollieren

Die Filterwirkung sollte nach der Inbetriebnahme und anschließend regelmäßig überprüft werden. Eisen und Mangan müssen dabei getrennt gemessen werden.

Für Rohwasser und höhere Eisenwerte eignet sich das Eisen-Messbesteck mit einem Messbereich von 0,05 bis 15 mg/l. Für die Kontrolle von Mangan steht das Mangan-Messbesteck mit einem Messbereich von 0,05 bis 1,5 mg/l zur Verfügung.

Sinnvolle Kontrollzeitpunkte sind:

• vor der Auswahl der Filteranlage

• vor der Inbetriebnahme

• direkt nach der Inbetriebnahme

• vor und nach dem Filter

• nach einer Veränderung am Brunnen

• nach Pumpen- oder Rohrleitungsarbeiten

• bei steigenden Differenzdrücken

• bei sichtbaren Verfärbungen oder Ablagerungen

• nach Wartungsarbeiten

• regelmäßig im laufenden Betrieb

Zusammenfassung

Die BFE-50-M ist eine leistungsstarke, zeitgesteuerte Birm-Filteranlage für Betriebsdurchflüsse bis 3,5 m³/h. Sie arbeitet ohne chemische Regeneration und wird vormontiert sowie vorprogrammiert ausgeliefert.

Für eine erfolgreiche Enteisenung müssen ausreichend gelöster Sauerstoff und ein pH-Wert von mindestens 6,8 vorhanden sein. Die Entmanganung erfordert in der Regel einen deutlich höheren pH-Wert und kann mit Birm nicht unabhängig von der Rohwasserqualität garantiert werden.

Besonders wichtig ist die Pumpenleistung: Für die Rückspülung muss ein Volumenstrom von 4,6 m³/h zur Verfügung stehen. Eine größere Filteranlage ohne ausreichende Rückspülleistung kann nicht dauerhaft funktionieren.

Wenn Eisen und Mangan garantiert bis auf vereinbarte Zielwerte entfernt werden müssen, empfehlen wir eine anhand der vollständigen Wasseranalyse ausgelegte Greensand-Anlage. Birm kann bei passenden Bedingungen als wirtschaftliche Vorstufe eingesetzt werden und die Greensand-Filtration entlasten.