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1 WASSER UND SEINE INHALTSSTOFFE - BEDEUTUNG UND MÖGLICHKEITEN DER AUFBEREITUNG MIT SCHWERPUNKT ENTEISENUNG UND ENTMANGANUNG Dr.-Ing. Torsten Winkelnkemper, Udo Scheller

2 Inhalt Die eigene Wasserversorgung Rohwasserqualität und Wasseranalysen Bedeutung verschiedener Inhaltsstoffe Eisen und Mangan traditionelle Wasseraufbereitung Unterirdische Wasseraufbereitung mit FERMANOX Konzeptvergleich Wirtschaftlichkeitsbetrachtung

3 Grundwassernutzung Grundwasser als Teil des natürlichen Wasserkreislaufs Entsteht durch Versickerung von Niederschlagswasser wird dabei gefiltert und nimmt Mineralstoffe auf Steht in vielen Regionen in unbegrenzter Menge zur Verfügung Eigenes Wasser lohnt sich Wie viel Wasser bekommt man für 1 Cent? Öffentliches Wasser: Ca. 10 L (1,00 /m³) Eigenes Wasser: Ca. 140 L (0,07 /m³)

4 Die eigene Wasserversorgung 1. Schritt: Brunnenbau 2. Schritt: Förderung (Pumpen) 3. Schritt: Anschluss an die Wasserversorgung

5 Rohwasserqualität Niederschlagswasser versickert Menschliche Einflüsse Dünger (Stickstoff, Phosphor, ) Pestizide, Chemikalien, Altlasten (Öl,..) Geologische Einflüsse Minerale (Calcium, Magnesium, Eisen ) Huminstoffe Mikrobiologische Prozesse Stoffwechsel Grundwasser mit lokal sehr unterschiedlicher Qualität

6 Wasseranalyse Aufbau der Wasseranalyse Labor (Akkreditierung) Prüfbericht Beschreibung der Probenahme: Wer? Wann? Wo? Wie? Datum der Wasseranalyse Ergebnisse der Analyse Untersuchte Parameter [Einheit] Messergebnis Grenzwert Trinkwasserverordnung Prüfverfahren Beurteilung Trinkwasserqualität?

7 Wasseranalyse Physikalische Parameter Sensorische Parameter Chemische Parameter Mikrobiologische Parameter Alle Prüfergebnisse innerhalb (kleiner als) Trinkwasser-Grenzwerte? Trinkwasserqualität, für alle Zwecke nutzbar ggf. Wasseraufbereitung

8 Wasseraufbereitungsanlagen Jede Wasseraufbereitung muss individuell ausgelegt werden anhand der Rohwasserqualität und für den tatsächlichen Bedarf

9 Tränkwasser oder Trinkwasser? Tränkwasser (Empfehlung) Beispiel: Bewertung von Eisen (Landwirtschaftskammer Münster): < 0,2 mg/l unbedenklich 0,2 mg/l 1,0 mg/l erhöht 1,0 mg/l 3,0 mg/l bedenklich > 3,0 mg/l unbrauchbar Trinkwasser (Qualitätsstandard!) Inhaltsstoff Eisen Mangan Ammonium Grenzwert 0,2 mg/l 0,05 mg/l 0,5 mg/l

10 Probleme: Beispiel Härte und Nitrat

11 Problem: reduziertes Grundwasser Ursache: Sauerstoffmangel Redoxpotenzial zu niedrig Ammonium-Gehalt steigt Eisen und Mangan werden gelöst Symptome: Braunes Wasser Verfärbungen und Ablagerungen auf allen Oberflächen Unangenehmer Geschmack Folge: Geringere Wasseraufnahme der Tiere Verockerungen (technische Probleme)

12 Beispiel: stark reduziertes Grundwasser 6,5 9,5 0,5 0,5 50 0,2 0,05 Kein Trinkwasser, ungenießbar, Ablagerungen, Verfärbung, Biomasse

13 Traditionelle Aufbereitung: Kiesfilter Oberirdische Aufbereitungsverfahren Offene Kiesfilter Geschlossene Kiesfilter Druckflaschen (Sand) Grundlegende Funktion Belüftung des Wassers (offen / Kompressor) Filterung der Oxide mit Kies-/Sandbett Regelmäßige Rückspülung / Schlammaustrag Zulauf Quelle: Quelle: Quelle: Kiesbett Rückspülwasser / Schlamm Ablauf nach Quelle: wikipedia

14 Traditionelle Aufbereitung: Kiesfilter Rückspülung beim Kiesfilter: Düsenstern oder Düsenboden muss mit gefiltertem Wasser erfolgen

15 Problem: Verockerungen Eisenablagerungen in Brunnen, Pumpen, Rohrleitungen, Tränken etc. Reinigen, Reparieren, Regenerieren Ggf. Neuinvestition

16 Die Lösung Rückführung von sauerstoffhaltigem Wasser in den Bohrbrunnen Eine natürliche Aufbereitungszone entsteht im Grundwasserleiter Eisen oxidiert am äußeren Rand Mangan wird in großem Abstand abgeschieden Aufbereitetes Wasser rund um den Brunnen

17 Unterirdische Enteisenung Sauerstoffanreicherung Anreicherung eines Teils vom geförderten Wasser mit Luftsauerstoff Rückgeführter Sauerstoff bereitet 2- bis 12-fache Menge Wasser auf Regelmäßige Wiederholung (Wechsel Aufbereitung Förderung) Der Reaktionsraum im Grundwasserleiter Ist wesentlich größer als alle denkbaren oberirdischen Filter Nimmt alle gebildeten Oxide auf und hält Eisen, Mangan und Ammonium vom Brunnen fern Das Wasser wird zuerst aufbereitet und dann gefördert Nach kurzer Einlaufzeit fließt im gesamten Wasserversorungssystem (Brunnen, Pumpen, Rohrleitungen etc.) nur noch eisenund manganfreies Wasser keine Verockerungen möglich Hohe Effizienz: garantierte Trinkwasserqualität

18 FERMANOX Anlagen mit 1 Brunnen Funktionsprinzip einer FERMANOX -Wasseraufbereitungsanlage Typ BV (für Leistungen bis ca. 10 m³/tag) O 2 O 2 Förderung Anreicherung Entlüftung Rückführung Wasserversorgung mit FERMANOX-Wasseraufbereitung

19 FERMANOX Anlagen mit 2 Brunnen Funktionsprinzip einer FERMANOX -Wasseraufbereitungsanlage Typ WV (für Leistungen von ca m³/tag) Förderung aus Brunnen 21 Anreicherung in Brunnen 12 Fließschema WV

20 FERMANOX -Anlagen Verbrauchsabhängige Regelung optimale Anpassung an schwankenden Wasserverbrauch Geringstmöglicher Energiebedarf für die Wasseraufbereitung Überwachung des Aufbereitungsprozesses, Alarmgabe und Aufzeichnung bei Abweichungen vom Normalbetrieb Anbindung an Leitstand und Ferndiagnose möglich

21 FERMANOX -Vorteile FERMANOX -Garantie: Trinkwasserqualität bzgl. Eisen, Mangan, Ammonium Hohe Wasseraufnahme der Tiere Eignung auch für Haushalt, Melkanlage etc. Kein oberirdisches Filter Kein Kieswechsel Keine Rückspülung Kein Wartungsaufwand Keine Chemikalien und kein Abfall Besonders umweltfreundliches Verfahren Sehr hohe Effizienz wegen des großen Reaktionsraums Eignung auch für schwierig aufbereitbare Grundwässer niedriger Energiebedarf

22 Lebensdauer der Bohrbrunnen Gründe für längere Lebensdauer der Bohrbrunnen Hohe Dichte der gebildeten Eisen- und Manganoxide = kleines Volumen Aufbereitungszone im Boden ist riesig und wird im Betrieb größer Oxide werden in zunehmenden Abstand vom Brunnen gebunden In Brunnennähe kein Eisen mehr, natürliche Verockerung nicht mögich Rechenbeispiel (Betriebszeit 30 Jahre): Annahme Eisengehalt: 5 mg/l Wasserbedarf: 20 m³/tag (202 Mio. m³) Oxidvolumen nach 30 Jahren: 0,43 m³ Oxide: ca. 7% des Porenvolumens Mit FERMANOX Ohne FERMANOX Gutachten von Prof. Dr.-Ing. Rott (Universität Stuttgart): Lebensdauer eines Bohrbrunnens bei Einsatz einer unterirdischen Wasseraufbereitung liegt weit über dessen normaler Nutzungsdauer

23 Konzeptvergleich Offenes Kiesfilter FERMANOX

24 Kostenbetrachtung Investitionskosten Im unteren Leistungsbereich vergleichbar mit oberirdischen Filtern Bei höheren Leistungen liegen die Kosten mit FERMANOX deutlich niedriger Ggf. wird beim FERMANOX-System ein 2. Bohrbrunnen benötigt Betriebskosten % Einsparung an elektrischer Energie für die Wasserförderung gegenüber offenen Filtern (bei 25 m³/tag und mittlerer Aufbereitbarkeit ca kwh in 10 Jahren = ca ,00 Ersparnis) Keine Brunnen- und Pumpenregenerierung oder Neuerstellung Keine Filterrückspülungen mit Schlammentsorgung Kein austausch von Filterkies / Entsorgung von Filterkies Die Summe der Einsparungen über einen Zeitraum von z.b. 10 Betriebsjahren erreicht durchaus Größenordnungen in Höhe der Investitionskosten der Aufbereitungsanlage

25 Wirtschaftlichkeit Beispiel: Wasserverbrauch 20 m³/tag (z.b Mastschweine) Wasserversorgung mit FERMANOX wirtschaftlichste Alternative ab einer Betriebszeit von nur 2 Jahren

26 Wirtschaftlichkeit Beispiel: Wasserverbrauch 150 m³/tag (z.b Kühe) Wasserversorgung mit FERMANOX wirtschaftlichste Alternative ab einer Betriebszeit von nur 0,5 Jahren

27 Individuelle Auslegung von FERMANOX Voraussetzung: Bohrbrunnen im Lockergestein (Sand oder Kies) Auslegung: Das Wichtigste: eine Rohwasseranalyse (Parameter: Fe, Mn, NH 4, KMnO 4, SO 4, ph, Karbonat- und Gesamthärte, NO 2, NO 3 ) falls keine aktuelle Analyse vorliegt, erstellen wir sie kostenlos für ein Angebot Täglicher Wasserverbrauch (Tierbestand, Haushalt, Bewässerung etc.) Brunnendaten (Tiefe, Durchmesser, Filterlänge, Lage) Einsatz nur bei Brunnen im Lockergestein (Sand oder Kies) Angebotserstellung anhand von Wasserprobe und Fragebogen

28 Zusammenfassung Grundwasser ist das wichtigste Futtermittel, hohe Qualität ist wichtig für Gesundheit und Leistung der Tiere Eigene Wasserversorgung lohnt sich ggü. öffentlichem Wasser Problem bei Nutzung von eigenem Wasser: Rohwasserqualität Aufbereitung muss individuell ausgelegt werden (Analyse) Enthärtung, Entnitratisierung, Enteisenung Enteisung auf Trinkwasserniveau mit FERMANOX: Rückführung von sauerstoffhaltigem Wasser in den Grundwasserleiter Natürliche Aufbereitung im Boden, eisenfreies Wasser wird gefördert Kein Filtermaterial, keine Rückspülung, kein Abfall Längere Lebensdauer von Brunnen, Pumpen etc. keine Verockerung Wo Voraussetzungen gegeben sind, ist FERMANOX effizienter und wirtschaftlicher als oberirdischen Filteranlagen

29 Wasserbild: Copyright Ralf Müller DANKE FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT Wasser und seine Inhaltsstoffe - SCHWERPUNKT ENTEISENUNG UND ENTMANGANUNG Dr.-Ing. Torsten Winkelnkemper, Udo Scheller Tel.: Mail: info@fermanox.de