Enteisenung
Enteisenung
Trinkwasser mit einem Eisengehalt von über 0,2 mg/l muss aufbereitet werden, auch wenn durch Eisen keine unmittelbare Gesundheitsgefährdung besteht.
Eisen beeinträchtigt die sensorische Qualität des Trinkwassers - insbesondere Geschmack, Farbe und Klarheit - und führt durch Ausfällungen zu technischen Problemen wie Rohrverockerung und Verschlammung.
Eisen im Wasser
Eisen ist ein Schwermetall, das in der Erdkruste überwiegend in oxidierter Form als Eisenoxid (Fe₂O₃) vorkommt.
Versickerndes Wasser gelangt in tiefere Bodenschichten, wobei sein Sauerstoffgehalt durch biologische Prozesse im Boden allmählich abnimmt. In den sauerstoffarmen Zonen reagiert das Wasser mit den Eisenoxiden: Durch biologische Stoffwechselprozesse wird Sauerstoff vom Eisenoxid abgespalten, wodurch Eisen in gelöster, zweiwertiger Form (Fe²⁺) entsteht und ins Wasser übergeht.
In sauerstofffreiem Wasser wird Eisen somit angereichert, physiologisch unbedenklich, aber technisch problematisch: Bereits geringe Konzentrationen gelösten Eisens führen zu Ablagerungen und Inkrustationen in Rohrleitungen, Armaturen (z. B. Perlatoren) und technischen Geräten wie Waschmaschinen. Zusätzlich können eisenoxidierende Mikroorganismen wie Gallionella Probleme verursachen. Diese nutzen die bei der Oxidation von Fe²⁺ zu Fe³⁺ freigesetzte Energie als Lebensgrundlage und bilden unter günstigen Bedingungen schleimige, gallertartige Klumpen, die zu massiven Betriebsstörungen führen können.
Aus diesen Gründen zählt die Enteisenung neben der Filtration zu den ältesten und wichtigsten Verfahren der Wasseraufbereitung.
Verfahren zur Enteisenung
Die Enteisenung erfordert grundsätzlich eine Oxidation, bei der gelöstes Eisen(II) (Fe²⁺) zu Eisen(III) (Fe³⁺) oxidiert wird.
Biologische Enteisenung
Die biologische Enteisenung – wie oben kurz beschrieben – spielt im technischen Maßstab kaum noch eine Rolle und tritt überwiegend in natürlichen Systemen auf. Ein stabiler Prozess setzt die strikte Einhaltung prozessrelevanter Parameter voraus, etwa einen niedrigen und kontrollierten Sauerstoffgehalt, geeigneten pH-Wert, angepassten CO₂-Gehalt sowie eine definierte Redox-Spannung. Aufgrund dieser hohen Anforderungen ist das Verfahren in der modernen Trinkwasseraufbereitung nahezu bedeutungslos, zumal leistungsfähigere Prozesse zur Verfügung stehen.
Chemische Enteisenung
Die chemische Enteisenung erfolgt durch einfache Oxidation mit Sauerstoff. In der Literatur gibt es unterschiedlichste Angaben für Reaktionsgeschwindigkeiten, welche mit Erfahrungen aus der Praxis meist nicht übereinstimmen. Fakt ist, dass in Wasser gelöstes zweiwertiges Eisen sehr schnell mit Sauerstoff zu unlöslichem dreiwertigem Eisenoxidhydrat FeO(OH) oxidiert. Maßgebende Größe für die Oxidation ist der Sauerstoffgehalt im Wasser, d. h. der gasförmige Sauerstoff muss also zunächst in der Flüssigkeit Wasser gelöst werden.
Der Sauerstoffgehalt sowie das Gaseinbringsystem sind damit prozessrelevante Größen.
Oxidation mit Luftsauerstoff
Bei geringen Eisengehalten wird zur Oxidation des Eisens Luft vor dem Filter mit dem Rohwasser vermischt. Luft enthält allerdings nur ca. 21 % Sauerstoff und 78% Sticksoff. Aus diesem Grunde sind bei höheren Eisengehalten hohe Luftmengen, große Reaktionsbehälter (Oxidatoren) und groß dimensionierte Entlüftungssysteme erforderlich.
Die Oxidation mit Luftsauerstoff empfehlen wir deshalb nur für kleinere Anlagen und geringe Eisengehalte.
Oxidation mit Sauerstoff
Mit Sauerstoffgeneratoren kann Luftsauerstoff bis auf 95 % aufkonzentriert werden. Der Stickstoff spielt mit knapp 5 % keine störende Rolle mehr. Mittels Venturi-/Injektorsystemen kann der Sauerstoff hoch effizient im Wasser gelöst werden. Die Oxidation des Eisens verläuft sehr schnell und erfordert keine großen Reaktionsbehälter. Das zurückgehaltene Eisenoxidhydrat bildet gute Flocken, ist damit sehr gut abscheidbar und führt mit der Zeit zum Anstieg des Differenzdruckes im Filter. Die Rückspülung erfolgt im Regelfall in Abhängigkeit von der Beladung und damit der Durchsatzmenge. Eine äußerst effektive Enteisenung (< 0,01 mg/l) ist - insbesondere auch bei hohen Eisengehalten im Rohwasser - durch die klassische Mehrschichtfiltration mit vorhergehender Sauerstoffanreicherung erreichbar. Der Einsatz von Membrananlagen (Mikro-/Ultrafiltration) zur Enteisenung kann bei kleineren Eisengehalten in Erwägung gezogen werden.
Oxidation mit Ozon
Bei organisch gebundenem Eisen ist evtl. der Einsatz von Ozon zur Oxidation erforderlich. Ozon als starkes Oxidationsmittel bricht Huminstoffbrücken auf und kann dadurch auch Eisen oxidieren.
Wir unterstützen Sie gerne bei der Dimensionierung einer Wasseraufbereitungsanlage sowie bei der optimalen Konfiguration. Fragen Sie uns an!
Kontakt
Christian Kiechle
Hydro-Elektrik GmbH
Angelestraße 48/50
88214 Ravensburg
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