Eisen und Mangan im Brunnenwasser: Leitfaden zur Entfernung

Die Werte von 0.3 mg/L Eisen und 0.05 mg/L Mangan sind ästhetische Schwellen, keine Gesundheitsgrenzwerte. Sie sind zugleich die praktischen Grenzwerte für nachgeschaltete Anlagen: Eine durch Eisenoxid verblockte RO-Membran verliert Flux und lässt sich nicht auf den Ausgangszustand zurückreinigen, und ein mit Eisen belegtes Enthärterharz verliert Kapazität. Behandeln Sie am unteren Schwellenwert, sobald das Wasser eines dieser Aggregate speist, und früher, wenn das Wasser erwärmt oder in einem Tank gelagert wird.

Die Auslöseschwelle ist niedriger, wenn das Wasser nachgeschaltet gechlort wird. Chlor oxidiert gelöstes Eisen nach dem Filter zu Partikeln, sodass Brunnenwasser mit 0.2 mg/L Eisen, das den Filter passiert, bei gechlorter Verteilleitung dennoch Sanitärteile verfärben kann. In diesem Fall vor der Chloreinspeisung oxidieren und filtrieren oder die Verfärbung akzeptieren.

Die Oxidation überführt lösliches Metall in ein unlösliches Oxid; die Filtration entfernt anschließend die Partikel. Die Wahl hängt von der Konzentration, dem Vorhandensein von Mangan, dem Desinfektionsbedarf und den nachgeschalteten Anlagen ab. Belüftung ist das günstigste Oxidationsmittel, bringt aber keinen Restgehalt ein und ist bei Mangan begrenzt wirksam. Chlor ist wirksam und hinterlässt einen Restgehalt, muss aber vor einer RO-Membran entfernt werden. Ozon ist die stärkste Option und entfernt zugleich Farbe und Geruch.

Eisen oxidiert bei pH 7.0 und darüber leicht, mit einem Redoxpotenzial um 200 mV. Mangan benötigt etwa pH 8.0–8.5 und ein stärkeres Oxidationsmittel, weil seine Oxidationskinetik unterhalb dieses Bereichs stark abnimmt. Bei pH 7.5 lässt eine Chlordosis, die Eisen entfernt, Mangan häufig in Lösung, und der Filter scheint zu arbeiten, während die schwarzen Verfärbungen weiter auftreten.

Heben Sie den pH-Wert vor der Oxidation mit Natriumhydroxid oder Soda an, und filtrieren Sie anschließend. Halten Sie den pH-Wert im Bereich, den das Filtermaterial toleriert, und prüfen Sie das behandelte Wasser statt des Rohwassers, weil die Oxidation Alkalität verbraucht und der pH-Wert am Auslauf sinken kann. Kaltes Wasser verlangsamt die Reaktion weiter: Ein Abfall um 10 °C kann die für dieselbe Entfernung nötige Kontaktzeit etwa verdoppeln.

Ein Kontaktbehälter ersetzt keinen Filter. Er gibt dem Oxidationsmittel Zeit zur Reaktion, doch die entstehenden Partikel benötigen weiterhin ein Bett mit ausreichender Tiefe und die richtige Rückspülung. Anlagen, die Ozon zudosieren und die Filtration überspringen, leiten das Oxid direkt zur Kartusche, die dann zum Filter wird und innerhalb von Tagen verblockt.

Legen Sie den Spitzenvolumenstrom zugrunde, nicht den Mittelwert. Multimedien- oder katalytische Betten laufen üblicherweise mit 10–30 m/h Filtergeschwindigkeit bei 0.8–1.2 m Bettiefe. Führen Sie die Rückspülung mit 20–30 m/h über 10–15 Minuten durch, und ergänzen Sie Luftspülung, wenn das Filtermaterial schwer ist. Bei Einsatz von Chlor oder Ozon sind vor der Filtration 10–20 Minuten Kontaktzeit vorzusehen, damit die Oxidationsreaktion abläuft; ein zu kurzer Kontaktbehälter führt nicht umgesetztes Metall in das Bett und verblockt es.

Eisenbakterien sind kein chemisches Problem. Sie oxidieren Eisen und Mangan als Energiequelle und bilden orangen oder braunen Schleim, der Filter, Pumpen und Leitungen verstopft. Hinweise sind Fäulnis- oder Sumpfgeruch, schleimiges Wachstum am Brunnenfilter und oranger Biofilm im Spülkasten. Ein neuer Filter verblockt innerhalb von Wochen, wenn der Brunnen nicht zuerst saniert wird.

Behandeln Sie den Brunnen, nicht nur das Wasser: Stoßchlorung mit 50–200 mg/L bei 12–24 Stunden Kontakt, Bürsten oder Aufwirbeln des Brunnenfilters und Abpumpen ins Abwasser, bis der Chlorbedarf sinkt. Anschließend die Verteilleitung desinfizieren. Wenn der Brunnen wiederholt Eisenbakterien liefert, ist eine kontinuierliche Chlorung mit niedriger Dosis und Dechlorierung vor der RO die übliche Langzeitlösung.

Membranhersteller geben üblicherweise Eisen unter 0.05–0.1 mg/L am RO-Zulauf an. Eisenoxid verblockt den Zulaufabstandshalter und die Membranoberfläche; die Säurereinigung entfernt einen Teil davon, nicht aber die eingebrannten Anteile, und wiederholte Ereignisse senken den Flux dauerhaft. Mangan ist problematischer, weil es eine stärkere Säure erfordert und den Membranabbau katalysieren kann.

Die Schutzreihenfolge ist Oxidation, Filtration und dann eine Kartusche mit 5 µm als Sicherheitsstufe. Verlassen Sie sich beim Eisen nicht auf Antiscalant: Antiscalants dispergieren Härtesalze, keine Metalloxide. Enthält das Zulaufwasser 0.5 mg/L gelöstes Eisen und läuft die RO kontinuierlich, beträgt die Eisenfracht 0.5 g pro m³; bei 10 m³/h sind das 120 g pro Tag, genug, um ein kleines Membranarray innerhalb von Wochen zu verblocken.

Die Rückspülung ist die wesentliche Routinemaßnahme. Lösen Sie sie über Differenzdruck aus, typischerweise 0.5–1.0 bar über dem sauberen Bett, oder über ein festes Intervall, und bestätigen Sie den Rückspülvolumenstrom mit einem Durchflussmesser statt nach Gehör. Prüfen Sie das Filterbett jährlich auf Verluste und Verdichtung und ersetzen Sie das Filtermaterial je nach Eisenbelastung alle 3–5 Jahre. Prüfen Sie das behandelte Wasser vierteljährlich auf Eisen und Mangan; ein steigender Auslaufwert bedeutet, dass Oxidationsmitteldosis, pH-Wert oder Kontaktzeit abgewichen sind. Halten Sie einen Satz Ersatzkartuschen und eine Ersatz-Dosierpumpe vor Ort bereit; dies sind die beiden Komponenten, die die Anlage bei Ausfall stoppen.