Enteisenung/Entmanganung
Birm 6,1 m³/h

Birm-Enteisenungsanlage bis 6,1 m³/h mit Clack WS1.5 – BFE-90-M

Die Birm-Filteranlage BFE-90-M dient zur Enteisenung von Brunnen- und Grundwasser bei einem Betriebsdurchfluss von 2,5 bis 6,1 m³/h. Unter geeigneten Wasserbedingungen kann die Anlage zusätzlich zur Reduzierung von Mangan eingesetzt werden.

Mit dem Clack-WS1.5-Zentralsteuerventil und den durchgängigen 1½″-Anschlüssen ist diese Baugröße für höhere Volumenströme ausgelegt. Die größere Filterfläche von 0,31 m² ermöglicht bei 6,1 m³/h eine Filtrationsgeschwindigkeit von etwa 20 m/h. Für eine wirksame Rückspülung muss die Brunnenpumpe allerdings 7,7 m³/h bei ausreichendem Fließdruck bereitstellen.

Das eingesetzte Birm-Material benötigt keine chemische Regeneration. Die im Filterbett zurückgehaltenen Eisenverbindungen werden durch die automatische Rückspülung ausgetragen.

Vorteile der BFE-90-M

• Betriebsdurchfluss von 2,5 bis 6,1 m³/h

• Clack-WS1.5-Zentralsteuerventil

• durchgängige 1½″-Anschlüsse

• 255 Liter Birm-Filtermaterial

• 0,31 m² Filterfläche

• automatische Rückspülung

• keine chemische Regeneration des Birm-Materials

• vormontierte und programmierte Auslieferung

• Enteisenung bei geeigneten Wasserwerten

• bedingte Entmanganung bei geeignetem pH-Wert und ausreichendem Sauerstoff

• als wirtschaftliche Vorfilterstufe vor einer Greensand-Anlage einsetzbar

Technische Daten BFE-90-M

Wie funktioniert die Enteisenung mit Birm?

Im Brunnenwasser liegt Eisen häufig als gelöstes zweiwertiges Eisen Fe²⁺ vor. In dieser Form kann es nicht zuverlässig mit einem normalen Partikel- oder Kiesfilter entfernt werden.

Das eingesetzte BIRM-Filtermaterial wirkt als Katalysator. Es unterstützt die Reaktion zwischen gelöstem Eisen und dem bereits im Wasser vorhandenen Sauerstoff. Dabei entsteht unlösliches Eisenhydroxid, das im Filterbett zurückgehalten wird.

Während der automatischen Rückspülung wird das Filterbett von unten nach oben durchströmt. Die abgelagerten Eisenverbindungen werden gelöst und über den Abwasseranschluss ausgespült. Anschließend erfolgt eine Klarspülung in Betriebsrichtung.

Birm wird bei diesem Vorgang nicht wie ein Ionenaustauscherharz beladen und muss nicht mit Salz oder anderen Regenerationschemikalien regeneriert werden. Die Funktion hängt jedoch vollständig davon ab, ob die chemischen und hydraulischen Betriebsbedingungen eingehalten werden.

Der Sauerstoffgehalt entscheidet über die Funktion

Birm führt dem Wasser keinen Sauerstoff zu. Das Filtermaterial kann nur den Sauerstoff nutzen, der bereits im Rohwasser gelöst ist.

Für die Oxidation müssen mindestens folgende Sauerstoffmengen vorhanden sein:

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

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

Enthält das Rohwasser beispielsweise 2,0 mg/l Eisen und 0,3 mg/l Mangan, ergibt sich ein rechnerischer Mindestbedarf von rund 0,39 mg/l gelöstem Sauerstoff. Weitere oxidierbare Wasserinhaltsstoffe können ebenfalls Sauerstoff verbrauchen. Der rechnerische Mindestwert ist deshalb noch keine Garantie für eine vollständige Enteisenung oder Entmanganung.

Bei zu wenig Sauerstoff wird das gelöste Eisen nicht vollständig oxidiert. Ein Teil bleibt im Wasser gelöst und kann das Filterbett passieren. Eine größere Filteranlage, mehr Birm-Material oder eine häufigere Rückspülung können fehlenden Sauerstoff nicht ersetzen.

Das gilt auch für die BFE-90-M: Die größere Filterfläche verbessert die hydraulischen Bedingungen, beseitigt aber keinen Sauerstoffmangel.

Sauerstoff direkt am Filterzulauf messen

Der Sauerstoffgehalt sollte möglichst unmittelbar am vorgesehenen Filterzulauf und während des normalen Pumpenbetriebs gemessen werden.

Eine Wasserprobe kann auf dem Transport, beim Umfüllen oder während einer längeren offenen Lagerung Sauerstoff aus der Umgebungsluft aufnehmen. Ein später im Labor gemessener Sauerstoffwert kann deshalb höher sein als der tatsächliche Wert des frisch geförderten Brunnenwassers.

Für die Anlagenauslegung ist der Zustand des Wassers unmittelbar vor dem Filter entscheidend. Neben dem Sauerstoffgehalt müssen Eisen, Mangan, pH-Wert, organische Belastung, Schwefelwasserstoff und weitere störende Wasserinhaltsstoffe berücksichtigt werden.

Praktischer Wasserprobentest im Glas

Mit einem einfachen Vergleichstest lässt sich beobachten, wie das Brunnenwasser auf Luftkontakt reagiert:

1. Zwei saubere und durchsichtige Gläser direkt am Brunnen oder am vorgesehenen Filterzulauf mit frischem Wasser füllen.

2. Das erste Glas möglichst ruhig befüllen, sofort verschließen und unbewegt stehen lassen.

3. Das zweite Glas kräftig schütteln oder mehrfach umgießen, damit sich das Wasser intensiv mit Luft vermischt.

4. Beide Proben nach etwa 10, 30 und 60 Minuten miteinander vergleichen.

5. Die Proben zusätzlich nach mehreren Stunden und gegebenenfalls am nächsten Tag kontrollieren.

6. Auf gelbliche oder braune Verfärbungen, Trübungen und Ablagerungen achten.

Wird die belüftete Probe schneller gelb, braun oder trüb, deutet dies auf oxidierbares Eisen hin. Dunkle, graue oder schwarze Ablagerungen können auf Mangan hindeuten, sind aber kein eindeutiger Nachweis.

Bleiben beide Proben klar, bedeutet dies nicht automatisch, dass kein Eisen oder Mangan vorhanden ist. Die Oxidation kann durch einen niedrigen pH-Wert, Sauerstoffmangel, organische Belastungen oder komplex gebundene Metallverbindungen deutlich verzögert werden.

Der Wasserprobentest zeigt lediglich, ob sich das Wasser bei Luftkontakt sichtbar verändert. Er ersetzt keine Sauerstoffmessung, keine vollständige Wasseranalyse und keine technische Auslegung der Filteranlage.

Betriebsbedingungen für die Enteisenung

Für eine zuverlässige Enteisenung mit Birm müssen unter anderem folgende Bedingungen erfüllt sein:

• pH-Wert mindestens 6,8

• ausreichend gelöster Sauerstoff

• empfohlener Eisengehalt maximal 2,5 mg/l

• kein Schwefelwasserstoff

• kein Öl

• organische Belastung möglichst unter 5 mg/l

• keine Polyphosphate vor der Filteranlage

• freies Chlor unter 0,5 mg/l

• ausreichender Betriebsdruck

• Einhaltung des vorgesehenen Durchflussbereichs

• vollständige Rückspülung mit 7,7 m³/h

Bei höheren Eisenwerten, schwankenden Rohwasserbedingungen oder fehlender Sauerstoffmessung kann keine pauschale Empfehlung für Birm ausgesprochen werden.

Besondere Bedingungen bei der Entmanganung

Mangan ist mit Birm deutlich schwieriger zu entfernen als Eisen. Für eine Entmanganung ist in der Regel ein pH-Wert zwischen 8,0 und 9,0 erforderlich.

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

Zusätzlich benötigt Mangan mehr Sauerstoff als Eisen. Für 1 mg/l Mangan sind mindestens 0,29 mg/l gelöster Sauerstoff erforderlich. Bei niedrigerem pH-Wert, zu wenig Sauerstoff oder schwankenden Rohwasserwerten ist eine belastbare Entmanganung mit Birm nicht zu erwarten.

Für Betriebskontrollen können ein Eisen-Messbesteck von 0,05 bis 15 mg/l und ein separates Mangan-Messbesteck von 0,05 bis 1,5 mg/l verwendet werden. Beide Parameter müssen getrennt gemessen und bewertet werden.

Unsere klare Empfehlung bei geforderten Zielwerten: Greensand

Wenn Eisen und Mangan zuverlässig bis zu vereinbarten Zielwerten entfernt werden müssen, empfehlen wir eine passend ausgelegte Greensand-Anlage für Brunnenwasser.

Greensand oxidiert Eisen und Mangan direkt an der Oberfläche des Filtermaterials. Das erforderliche Oxidationspotenzial wird durch die Regeneration mit Kaliumpermanganat wiederhergestellt. Das Verfahren ist dadurch weniger vom natürlich vorhandenen Sauerstoffgehalt abhängig und bei Mangan sowie schwankenden Brunnenwasserwerten besser kontrollierbar.

Eine garantierte Aufbereitungsleistung kann nur auf Grundlage einer vollständigen aktuellen Wasseranalyse, vereinbarter Zielwerte und festgelegter Betriebsbedingungen zugesagt werden. Dazu gehören insbesondere:

• Rohwasserwerte

• maximaler Betriebsdurchfluss

• täglicher Wasserverbrauch

• Pumpenleistung

• Rückspülbedingungen

• verfügbarer Fließdruck

• Abwasseranschluss

• vorgesehene Nutzung des aufbereiteten Wassers

Birm als wirtschaftlicher Vorfilter vor Greensand

Die BFE-90-M kann als Vorfilter vor einer Greensand-Anlage eingesetzt werden. Diese Kombination ist besonders bei größeren Wassermengen interessant, wenn ein ausreichend großer Anteil des gelösten Eisens bereits mit dem natürlich vorhandenen Sauerstoff oxidiert werden kann.

Die Birm-Stufe entfernt dann den unter den vorhandenen Bedingungen oxidierbaren Eisenanteil ohne chemische Regeneration. Dadurch wird die nachgeschaltete Greensand-Stufe geringer belastet.

Mögliche Vorteile dieser Kombination:

• geringere Eisenbelastung des Greensand-Filterbetts

• längere Abstände zwischen den Greensand-Regenerationen

• geringerer Verbrauch an Kaliumpermanganat

• geringere Feststoffbelastung der nachgeschalteten Anlage

• wirtschaftlichere Aufbereitung größerer Wassermengen

• Greensand bleibt als Sicherheits- und Entmanganungsstufe erhalten

Birm ersetzt die Greensand-Anlage dabei nicht. Der nachgeschaltete Filter übernimmt weiterhin die Entfernung des verbleibenden Eisens und die technisch anspruchsvollere Entmanganung.

Bei der Auslegung muss besonders auf die Rückspülung geachtet werden. Fließt das Rückspülwasser der nachgeschalteten Greensand-Anlage durch den vorgeschalteten Birm-Filter, muss die Birm-Anlage auch für diesen Rückspüldurchfluss ausgelegt sein. Ist der benötigte Volumenstrom höher als 6,1 m³/h, darf er nicht als normaler Betriebsdurchfluss durch die Birm-Anlage geführt werden.

In diesem Fall müssen eine größere Vorfilterstufe, eine getrennte Rückspülwasserversorgung oder eine geeignete hydraulische Umfahrung vorgesehen werden.

Warum wir keine einfache Belüftung anbieten

Eine einfache Luftdosierung ist keine betriebssichere Standardlösung für sauerstoffarmes Brunnenwasser. Für eine kontrollierte Oxidation müsste die Luft sehr fein und gleichmäßig mit dem Wasser vermischt werden. Zusätzlich wären eine ausreichende Reaktionszeit und eine sichere Abscheidung der überschüssigen Luft erforderlich.

Ein normaler GFK-Druckbehälter mit oben montiertem Zentralsteuerventil ist kein Luftabscheider. Nicht abgeschiedene Luft kann sich im Behälter und in den Rohrleitungen sammeln und zu Betriebsproblemen führen.

Bei einfachen Belüftungslösungen können insbesondere folgende Probleme entstehen:

• ungleichmäßige Vermischung von Luft und Wasser

• zu kurze Reaktionszeit

• unvollständige Oxidation von Eisen und Mangan

• Luftpolster im Druckbehälter

• Entlüftungsprobleme

• vorzeitige Eisenausfällung in Rohrleitungen

• Ablagerungen in Armaturen und Zentralsteuerventilen

• Verstopfung von Mischern und Injektoren

• steigender Druckverlust

• Störungen an beweglichen Ventilkomponenten

• Eintrag ungefilterter Umgebungsluft

• zusätzliches hygienisches Risiko

• erhöhter Wartungs- und Reinigungsaufwand

• zusätzliche Fehlerquellen durch Kompressor, Injektor, Kontaktbehälter und Steuerung

Aus diesen Gründen bieten wir eine einfache Belüftung nicht als Standardergänzung zu dieser Birm-Anlage an. Eine fachgerechte Luftoxidation ist ein eigenständiges Aufbereitungsverfahren mit kontrollierter Luftverteilung, Reaktionsstrecke, Entgasung und nachgeschalteter Filtration.

Bei unbekanntem oder zu niedrigem Sauerstoffgehalt ist eine passend ausgelegte Greensand-Anlage in der Regel die betriebssicherere Lösung.

Rückspülleistung ist entscheidend

Für die Rückspülung der BFE-90-M sind 7,7 m³/h erforderlich. Dieser Volumenstrom muss direkt an der Filteranlage und bei ausreichendem Fließdruck zur Verfügung stehen.

Die reine Förderangabe einer Brunnenpumpe reicht zur Bewertung nicht aus. Entscheidend ist, welche Wassermenge die Pumpe unter Berücksichtigung von Förderhöhe, Leitungswiderständen, Armaturen, Druckkessel und aktuellem Systemdruck tatsächlich bereitstellt.

Pro Rückspülung fallen ungefähr 1,9 m³ Wasser an. Die Rückspülleitung und der Abwasseranschluss müssen mindestens in 1½″ ausgeführt und für diesen Volumenstrom geeignet sein.

Eine nicht ausreichende Rückspülleistung führt dazu, dass das Filterbett nicht richtig aufgelockert wird. Eisenablagerungen bleiben im Behälter, der Druckverlust steigt und es kann zu Verblockungen oder Kanalbildung kommen.

Keine Wasserentnahme während der Rückspülung

Während der Rückspülung sollte kein Wasser entnommen werden. Bei der serienmäßigen Einzelanlage kann in dieser Betriebsphase unbehandeltes Rohwasser zum Ausgang gelangen.

Wenn während der Rückspülung kein unbehandeltes Wasser zum Verbraucher gelangen darf, kann nach technischer Prüfung ein Clack-No-Bypass-Ventil mit 1½″-Anschluss eingesetzt werden. Es sperrt den Ausgang während der Rückspülung automatisch.

Das No-Bypass-Ventil stellt während der Rückspülung jedoch kein aufbereitetes Wasser zur Verfügung. Wird eine unterbrechungsfreie Versorgung benötigt, ist eine entsprechend ausgelegte Doppel- oder Pendelanlage erforderlich.

Anschluss über eine passende 1½″-Montagegruppe

Die BFE-90-M besitzt 1½″-Anschlüsse. Der hydraulische Anschluss kann über eine entsprechend dimensionierte Montage- oder Bypassgruppe mit passenden flexiblen Schlauchleitungen erfolgen.

Die Anschlussgruppe muss mindestens für folgende Betriebsdaten ausgelegt sein:

• 1½″-Anschlussgröße

• Betriebsdurchfluss bis 6,1 m³/h

• Rückspüldurchfluss von 7,7 m³/h

• vorhandener Betriebsdruck

• ausreichender freier Innendurchmesser

• geeignete Gewindeausführung

• spannungsfreie Verbindung zur Anlage

Kleinere Montageblöcke mit 1″ oder 1¼″ sind für diese Anlage nicht passend. Eine Reduzierung vor dem Zentralsteuerventil kann den Druckverlust erhöhen und verhindern, dass die erforderliche Rückspülleistung erreicht wird.

Bei der Installation sollten vor und nach der Anlage Manometer vorgesehen werden. Dadurch lässt sich der Differenzdruck des Filterbetts kontrollieren. Steigt der Differenzdruck deutlich an, müssen Rückspülung, Filterbett und Ventilfunktion überprüft werden.

Vormontiert und programmiert geliefert

Die Anlage wird vormontiert und mit voreingestellten Steuerungsparametern ausgeliefert. Zum Anlagenumfang gehören das Clack-WS1.5-Zentralsteuerventil, 255 Liter Birm und 50 Liter Stützkies.

Vor Ort sind insbesondere folgende Arbeiten erforderlich:

• standsichere Aufstellung

• Anschluss der 1½″-Roh- und Reinwasserleitung

• Anschluss der ausreichend dimensionierten Abwasserleitung

• elektrischer Anschluss

• Einstellung der aktuellen Uhrzeit

• Druck- und Dichtheitsprüfung

• kontrollierte Erstinbetriebnahme

• Rückspülung und Klarspülung bis zum klaren Ablauf

• Prüfung der Wasserwerte nach der Inbetriebnahme

Die voreingestellten Parameter müssen zur tatsächlichen Wasserqualität und Nutzung passen. Ändern sich Rohwasserwerte, Wasserverbrauch oder Betriebsbedingungen, müssen Rückspülung und Anlagenbetrieb überprüft werden.

Wartung des Clack-WS1.5-Ventils

Brunnenwasser mit Eisen, Mangan oder Trübstoffen kann Kolben und Dichtungen des Zentralsteuerventils stark beanspruchen. Ablagerungen können zu schwergängigen Schaltvorgängen, Undichtigkeiten oder einer unvollständigen Rückspülung führen.

Für diese Baugröße ist das Wartungsset für Clack WS1.25 und WS1.5 vorgesehen.

Empfohlene Austauschintervalle:

• bei schlechtem, stark eisenhaltigem oder deutlich verschmutztem Wasser: einmal jährlich

• bei normaler Verschmutzung und stabilen Betriebsbedingungen: alle zwei Jahre

• bei Undichtigkeiten, Schaltproblemen oder unvollständiger Rückspülung: sofortige Kontrolle

Zusätzlich sollten Injektor und obere Düse mindestens alle sechs Monate kontrolliert und bei Bedarf gereinigt werden. Auch der Abwasserdurchflussbegrenzer, die Rückspülleitung und die Ventilfunktion müssen regelmäßig geprüft werden.

Größenvergleich der Birm-Filteranlagen

Für die Auswahl sind sowohl der Betriebsdurchfluss als auch die verfügbare Rückspülleistung entscheidend.

Eine größere Anlage senkt bei gleichem Volumenstrom die Fließgeschwindigkeit und stellt mehr Filterfläche zur Verfügung. Sie ersetzt jedoch weder fehlenden Sauerstoff noch einen ungeeigneten pH-Wert.

Angaben für die technische Prüfung

Für eine belastbare Anlagenbewertung benötigen wir:

• vollständige aktuelle Wasseranalyse

• Eisen- und Mangankonzentration

• pH-Wert

• möglichst direkt am Filterzulauf gemessenen Sauerstoffgehalt

• organische Belastung und Trübung

• Schwefelwasserstoff

• Verwendungszweck des aufbereiteten Wassers

• gewünschte Wasserqualität

• benötigten Dauer- und Spitzendurchfluss

• tägliche Wasserentnahme

• Förderleistung und Kennlinie der Brunnenpumpe

• verfügbaren Fließdruck

• vorhandene Rohrleitungsdimensionen

• geeigneten 1½″-Abwasseranschluss

• vorhandene oder nachgeschaltete Aufbereitungsanlagen

• geplanten Einsatz als Vorfilter vor einer Greensand-Anlage

Erst anhand dieser Angaben lässt sich beurteilen, ob die BFE-90-M für das vorhandene Brunnenwasser geeignet ist oder ob eine Greensand-Anlage die technisch sicherere Lösung darstellt.