GRUNDWASSER FÜR DIE BEWÄSSERUNG VON GOLFPLÄTZEN, SPORTPLÄTZEN, BAUMSCHULEN ODER PARKANLAGEN
Energieeffizient & wartungsfrei.
Referenzen
Grundwasser für die Bewässerung von Golfplätzen, Sportplätzen, Baumschulen oder Parkanlagen mit der Wasseraufbereitung von FERMANOX®
Ob Rasen, Golfplatz oder Sportplatz, Kulturland, Baumschule oder Parkanlage – wo eine Bewässerung notwendig ist, werden in kurzer Zeit große Mengen Wasser in guter Qualität benötigt.
Eigene Wasserversorgungen erfolgen häufig mit Grundwasser, das vor Ort verfügbar ist und über Bohrbrunnen aus tieferen Bodenschichten, den Grundwasserleitern, gefördert wird. Die Grundwasserneubildung erfolgt durch Niederschlagswasser und zu einem kleinen Teil aus Oberflächengewässern. Beim Versickern nimmt das Wasser Mineralstoffe und Spurenelemente auf, die für eine Bewässerung von Pflanzen wieder sehr wertvoll sind.
Eigenes Wasser lohnt sich
Der mitunter sehr hohe Wasserbedarf für eine ausreichende Bewässerung unterstreicht die Bedeutung einer Versorgung mit eigenem Wasser. Eigenwasserversorgungen mit hochqualitativem Grundwasser bewirken deutliche Kosteneinsparungen. Sie sind heute nach wirtschaftlichen Standpunkten ein Muss.
Öffentliches Wasser
Der Preis für öffentliches Wasser ist zwar unterschiedlich, liegt aber größtenteils im Bereich von ca. 1,00 €/m³.
Eigenes Wasser
Demgegenüber ist es bei der Eigenwasserversorgungen durchaus möglich, bei Auswahl vorteilhafter Komponenten für eine gleich gute Wasserqualität den Preis dauerhaft auf ca. 0,08 €/m³ zu senken.
Probleme der Grundwassernutzung als Brauchwasser bzw. Nutzwasser
Grundwasser entsteht aus Regenwasser, das in den Boden versickert.
Dabei wird das Wasser jedoch zugleich immer sauerstoffärmer. Bedingt durch den Sauerstoffmangel lösen sich Eisen (Fe2+) und Mangan (Mn2+) in erhöhten Konzentrationen.
Wasser mit hohen Eisen- oder Mangangehalten erfordert jedoch eine Aufbereitung, bevor es als Brauchwasser bzw. Nutzwasser genutzt werden kann, sonst verursacht es Verfärbungen und Verockerungen.
Brunnenalterung
Verschiedene Prozesse zwischen chemischen und biologischen Inhaltsstoffen des Grundwassers und des Bodens führen in Brunnen im Laufe des Betriebes zu einer Brunnenalterung. Darunter versteht man das Nachlassen der Brunnenleistung v.a. durch die Ablagerung von Reaktionsprodukten im Brunnen oder in den brunnennahen Bodenschichten.
Sobald sich dadurch die Wassereintrittsflächen in den Brunnen verringern, sinkt die Förderleistung bzw. erhöht sich die Absenkung des Betriebswasserspiegels bei gleichbleibender Entnahmemenge.
Die wesentlichen Ursachen sind:
- chemische und biologische Verockerung
- Versinterung
- Verschleimung
- Versandung
Während Versandung aus Fehlern beim Brunnenbau resultieren kann, hängen die übrigen Ursachen vor allem von der Qualität des Rohwassers und dem Betrieb des Brunnens ab.
Verockerung
Verockerungen (eisen- oder manganhaltige Ablagerungen) treten überall dort auf, wo im Grundwasser gelöste Eisen- (Fe2+) oder Manganionen (Mn2+) mit Sauerstoff in Kontakt kommen und oxidiert werden. Da die Oxidation von Eisen und Mangan unterschiedliche Redoxpotenziale erfordert, treten entweder rostbraune Eisenverockerungen oder schwarze Manganverockerungen auf, aber nur selten beides. Wo beide Spezies im Grundwasser vorhanden sind, wird zunächst nur das Eisen oxidiert.
Verockerungen sorgen in Bohrbrunnen, Pumpen, Rohrleitungen und Regnern für Probleme und erfordern regelmäßig aufwändige Reinigungen, Regenerierung, Reparatur oder Austausch. Das führt nicht nur zu hohen Kosten, sondern gefährdet auch die Betriebssicherheit der Bewässerung.
Die effizienteste Methode zur Vermeidung von Verockerungen ist der Einsatz einer unterirdischen Enteisenung und Entmanganung. Dadurch werden Eisen und Mangan bereits vor Eintritt in den Brunnen effizient aus dem Wasser entfernt.
Verfärbungen durch eisenhaltiges Wasser
Eisenhaltiges Wasser hinterlässt braune Verfärbungen auf allen Oberflächen, die damit in Berührung kommen. Die braunen Verfärbungen stören vor allem auf Wegen und Steinplatten oder an Hauswänden in der Nähe von bewässerten Flächen.
Aber auch auf Blättern von Pflanzen können Verfärbungen zurückbleiben, die z.B. beim gewerblichen Verkauf wertmindernd sind.
Versiegelung der Oberfläche durch Ablagerungen
Flächen, die sehr häufig mit stark eisenhaltigem Wasser beregnet werden, können durch eisenhaltige Ablagerungen so versiegelt werden, dass sie das Wasser schlechter aufnehmen.
Alle diese Probleme lassen sich durch eine Enteisenung und Entmanganung mit FERMANOX® vermeiden.
Die Lösung für die Brauchwasseraufbereitung: Unterirdische Enteisenung und Entmanganung (UEE)
Die unterirdische Enteisenung und Entmanganung von Grundwasser (Brauchwasseraufbereitung) (UEE) mit FERMANOX® aktiviert einen natürlichen Aufbereitungsprozess im Grundwasserleiter bereits vor der Förderung. Mit geringem Aufwand lassen sich dort bereits Eisen- und Mangankonzentrationen auf Trinkwasserniveau erzeugen. Dadurch werden effektiv auch alle Verfärbungen und Verockerungen vermieden. Gleichzeitig ist das Verfahren besonders nachhaltig,
- weil kein Filtermaterial benötigt wird,
- kein Abwasser oder Abfall entstehen,
- der Energiebedarf besonders niedrig ist und
- die Lebensdauer der Bohrbrunnen erhöht wird.
Das Verfahren: Unterirdische Enteisenung und Entmangagnung mit FERMANOX
Oxidationszonen im Aquifer bei Einsatz einer UEE
Grundidee bei der unterirdischen Enteisenung und Entmanganung ist die Einleitung von mit Luftsauerstoff angereichertem Wasser in den Grundwasserleiter. Bereits geringe Mengen an Sauerstoff aktivieren dort einen wirkungsvollen Wasseraufbereitungsprozes, denn um den Brunnen entsteht ein Reaktionsraum mit erhöhtem Redoxpotenzial.
Die Stoffe, die aufgrund reduzierter Bedingungen im Grundwasserleiter gelöst wurden, werden durch Oxidation in den Festzustand zurückgeführt und im gleichen Grundwasserleiter lediglich an anderer Stelle dauerhaft wieder festgelegt. Dadurch wird eine effiziente Enteisenung und Entmanganung des Grundwassers erreicht und zusätzlich eine Nitrifikation des Ammoniums, eine Verringerung leicht oxidierbarer organischer Substanzen und eine Reduzierung von Arsen.
Eine kontinuierliche unterirdische Wasseraufbereitung beruht auf dem Betrieb von mindestens zwei Brunnen, die abwechselnd als Förder- oder Infiltrationsbrunnen arbeiten. Die Größe des Reaktionsraumes um jeden Brunnen wird bestimmt durch die Infiltrationsmenge und den Anteil an aktivem Porenvolumen im Grundwasserleiter. Sie bedarf für jeden Brunnen einer individuellen Auslegung, die vor allem auf Rohwasserqualität und erforderlicher Aufbereitungsleistung beruht.
Historie
Die unterirdische Enteisenung und Entmanganung von Grundwasser wird seit den 70er Jahren im großtechnischen Maßstab, seit den 80er Jahren auch in einer Vielzahl von kleinen und mittleren Anlagen zur Trink- und Brauchwasseraufbereitung vor allem in Deutschland, in den Niederlanden und in Skandinavien in verschiedenen Konzeptionen eingesetzt. Seit 1984 stellt die Winkelnkemper GmbH FERMANOX®-Wasseraufbereitungsanlagen her und ist mit inzwischen über 10.000 installierten Kompaktanlagen Marktführer auf dem Gebiet der unterirdischen Enteisenung und Entmanganung.
Das FERMANOX®-Wasseraufbereitungsverfahren garantiert eisen-, mangan- und ammoiumfreies Wasser – direkt aus dem Brunnen. Das ideale Verfahren zum Heizen & Kühlen!
FERMANOX® verfügt als Pionier und Marktführer der Kompaktanlagen für unterirdische Wasseraufbereitung über das Know-how zur Auswertung der hydrogeologischen und wasser- chemischen Gegebenheiten vor Ort und der daraus resultierenden Auslegung der FERMANOX®-Wasseraufbereitungsanlage.
Die erste FERMANOX®-Anlage wurde 1983 in Betrieb genommen. Der Eisengehalt des ursprünglichen Rohwassers betrug 6,7 mg/l, das entspricht dem 33,5-fachen des Grenzwertes nach Trinkwasserverordnung. Die Anlage läuft bis heute störungsfrei, obschon der Bohrbrunnen inzwischen ca. 60 Jahre alt ist.
Zwischenzeitlich wurden über 10.000 Anlagen in Betrieb genommen.
FERMANOX®-Wasseraufbereitungsanlagen | Brauchwasseraufbereitung
Die Anforderungen an eine Wasseraufbereitungsanlage für Brauchwasser unterscheiden sich je nach Wasserbedarf, Wasserqualität und Regelungsbedarf im konkreten Anwendungsfall. Je nach Betriebsgröße und Rohwasserqualität folgende FERMANOX®-Wasseraufbereitungsanlagen-Typen:
| FERMANOX®-Anlage | Wasserversorgung | Einsatzbereich | Steuerung/Regelung | Möglichkeit zur Überwachung |
|---|---|---|---|---|
| Typ BV | mit 1 Förderbrunnen |
für kleine Leistungen; |
verbrauchsabhängig | ja |
| Typ WV | mit 2 Förderbrunnen |
für mittlere Leistungen; |
verbrauchsabhängig | ja |
| Typ WV professional |
mit 2 Förderbrunnen | für große Leistungen; 100 – 8.000 m³/Tag |
verbrauchsabhängig | ja |
Ausführungen der verschiedenen Grundtypen
Hinter jedem der oben aufgeführten FERMANOX®-Grundtypen verbirgt sich eine Vielzahl von Anlagen verschiedener Größe und Ausstattung (z.B. Typ WV 50/3/28 P). Die geeignete Anlage kann immer nur nach einer individuellen Auslegung (in Abhängigkeit vom Wasserbedarf und der Wasserqualität des Grundwassers) durch die Fa. Winkelnkemper GmbH ausgewählt werden.
FERMANOX®-Anlage vom Typ WV
Grundvoraussetzung für den Einsatz von FERMANOX®-Anlagen zur unterirdischen Enteisenung und Entmanganung sind Vertikal- oder Horizontalfilterbrunnen im Lockergestein (Sand oder Kies), weil die eigentliche Aufbereitung v.a. die große Oberfläche eines Porengrundwasserleiters erfordert. Für den Brunnenausbau gelten die üblichen technischen Regeln (v.a. DVGW W 113, W 123 und DIN 4924). Darüber hinaus ist insbesondere sicherzustellen, dass im Brunnenbauwerk keine Vertikalströmungen auftreten.
Bzgl. der Rohwasserqualität bestehen Anwendungsgrenzen. Insbesondere die Entmanganung erfordert einen Mindest-pH-Wert, der aber bedingt durch die hohe Effizienz des Verfahrens niedriger liegt als bei oberirdischen Verfahren. Außerdem steigt der Aufbereitungsaufwand bei höheren Ammonium- oder Methankonzentrationen im Grundwasser stark an.Für Eisen- oder Mangankonzentrationen im Rohwasser gibt es keine Grenzwerte (entgegen verschiedener Veröffentlichungen, siehe auch[1]). Mit FERMANOX® können auch extreme Grundwässer auf Trinkwasserniveau aufbereitet werden.
Für die Beurteilung der Anwendbarkeit des Verfahrens, das Angebot einer geeigneten Wasseraufbereitungsanlage und die Zusicherung der üblichen FERMANOX®-Garantie (Unterschreitung der TrinkwV-Grenzwerte für Eisen, Mangan und Ammonium) benötigen wir daher folgende Unterlagen:
- Rohwasseranalysen aller Brunnen
- Schichten- und Ausbauverzeichnisse aller Brunnen (→ DIN 4023 und 4943)
- Lageplan
- Angaben zu Förderleistung und –konzept
- Aufzeichnungen zur Brunnenentwicklung (soweit vorhanden, z.B. Protokolle zu Entsandung und Leistungspumpversuchen)
- Evtl. hydrogeologische Gutachten
Gegebenenfalls sind Vorversuche sinnvoll, für die wir Versuchsanlagen anbieten können.
[1] Groth, Peter ; Czekalla, Christian ; Dannöhl, Rainer ; Kölle, Walter ; Ließfeld, Rainer ; Meyerhoff, Ralf ; Olthoff, Reinhold ; Rott, Ulrich ; Wiegleb, Klaus: Unterirdische Enteisenung und Entmanganung – aktualisierter Statusbericht. In: gwf – Wasser/Abwasser (Sonderdruck) 138 (1997) Nr. 4, S. 182-187
Vorteile von FERMANOX®-Wasseraufbereitung
Gesundes, leckeres Wasser
Mit FERMANOX® aufbereitetes Wasser ist klar, rein und appetitlich – denn es ist garantiert eisenfrei.
Und FERMANOX® garantiert die Einhaltung der Grenzwerte der aktuellen Trinkwasserverordnung [1] nicht nur für Eisen, sondern auch für Mangan und Ammonium.
Das ist wichtig, weil seit 2011 keine Ausnahmen für Kleinstversorger bei (geogen bedingt) erhöhten Konzentrationen mehr gelten.
Keine Verfärbungen
Mit FERMANOX® aufbereitetes Wasser ist eisen– und manganfrei und hinterlässt daher beim Gebrauch keine braunen oder schwarzen Verfärbungen. So bleiben Wäsche, Waschbecken, Duschen, Badewannen und Fliesen sauber.
Keine Ablagerungen
Da die unterirdische Aufbereitung eisen- und manganhaltige Ablagerungen (Verockerungen) an Brunnen, Pumpen und Rohrleitungen verhindert, ist keine Reinigung oder Regeneration mehr nötig.
Die FERMANOX®-Anlage verlängert die Lebensdauer ihres gesamten Wasserversorgungssystems bedeutend, da nur noch reines, aufbereitetes Wasser durch Brunnen, Pumpen und Leitungen fließt.
Unterwasserpumpen nach 5 Jahren im Betrieb mit FERMANOX®(oben) und einem herkömmlichen Kiesfilter (unten)
Maximale Effizienz – minimaler Energiebedarf
Das FERMANOX®-System benötigt im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren nur eine geringe Menge an sauerstoffreichem Wasser, die zur Aufbereitung in die wasserführenden Schichten geleitet wird, da die natürliche Reaktionszone im Umfeld des Brunnens um ein Vielfaches größer als das Filtervolumen oberirdischer Filter ist.
Dadurch ist der Energiebedarf für die gesamte Wasserversorgung deutlich niedriger als bei herkömmlicher Wasseraufbereitung.
Keine Wartung – nur Kontrollen!
Da die Wasseraufbereitung beim FERMANOX®-Verfahren im Grundwasserleiter selbst stattfindet, ist keine regelmäßige Wartung erforderlich, sondern nur eine Kontrolle.
Bei kleinen FERMANOX®- Wasseraufbereitungsanlagen muss einmal im Jahr der Schmutzfänger vor der Anlage überprüft werden, damit die Leistung der Sauerstoffanreicherung nicht durch Verstopfung abfällt. Große Anlagen sind gänzlich wartungsfrei.
Keine Filter, keine Rückspülung
Im Gegensatz zu den herkömmlichen Verfahren sind keine oberirdischen Filter notwendig. Das Wasser wird natürlich aufbereitet, bevor es gefördert und genutzt wird – ohne Chemikalien oder Austauschmaterial.
Lästiger und teurer Austausch und Entsorgung von Filtermaterial sowie Rückspülen der Filter entfallen.
[1]Gesetzliche Grundlage ist die Trinkwasserverordnung in der Fassung der Bekanntmachung vom 28. November 2011 (BGBl. I S. 2370), die durch Artikel 2 Absatz 19 des Gesetzes vom 22. Dezember 2011 (BGBl. I S. 3044) geändert worden ist.
Eisen und Mangan im Grundwasser? Ein Problem – Zwei Lösungsansätze
Da Eisen und Mangan in gelöster Form nicht ausgefiltert werden können, muss das Wasser zur Wasseraufbereitung mit Luftsauerstoff angereichert werden, damit wieder Feststoffe entstehen, die dann abgeschieden werden.
Konzeptvergleich FERMANOX im Vergleich zum Kiesfilterverfahren
Oberirdische Wasseraufbereitung
Bei traditionellen Wasseraufbereitungsanlagen – zumeist Kiesfilteranlagen – wird das Grundwasser erst nach der Förderung oberirdisch aufbereitet, indem es mit Sauerstoff aus der Luft angereichert wird. Dadurch oxidieren die gelösten Metalle zu Feststoffpartikeln, die dann – in der Regel mittels Sand- oder Kiesfilter – abgetrennt werden können.
Da diese Anlagen nur begrenzte Mengen an Eisen- und Manganablagerungen aufnehmen können, müssen die Filter regelmäßig rückgespült werden, um die abgeschiedenen Metalloxide zu entfernen und um die Reinigungskraft des Filters wiederherzustellen. Hohe Eisen- und Mangangehalte erfordern im Extremfall sogar tägliche Rückspülungen. Der ausgespülte Eisen- und Manganschlamm muss im Regelfall entsorgt werden. Zudem wird der Filterkies – auch bei regelmäßiger Rückspülung der Filteranlagen – nach Jahren unbrauchbar und muss ausgetauscht und entsorgt werden.
Da das gesamte Nutzwasser und zusätzlich noch Rückspülwasser durch das oberirdische Kiesfilter gefördert werden muss, entsteht durch mehrfaches Pumpen ein hoher Energiebedarf.
FERMANOX®-Verfahren
Die FERMANOX®-Wasseraufbereitung erfolgt unmittelbar in den grundwasserführenden Bodenschichten. Daher wird nur aufbereitetes Wasser gefördert und kann sofort genutzt werden. Verockerungen von Brunnen, Pumpen und Leitungen werden so von Anfang an vermieden. Die FERMANOX®-Wasseraufbereitung ist wartungsfrei und hat keine Folgekosten.
Der Deutsche Verband des Gas- und Wasserfaches (DVGW) bestätigt in seiner Technischen Regel W 223 zur FERMANOX®-Wasseraufbereitung die geringen Betriebskosten des Verfahrens und erläutert „Auch bei langjährig in Betrieb befindlichen Anlagen wurde weder eine Verblockung des Grundwasserleiters mit Reaktionsprodukten noch eine Abnahme der Aufbereitungsleistung beobachtet.“
Konzeptvergleich
Konzeptvergleich FERMANOX® im Vergleich zum Kiesfilterverfahren
Das FERMANOX®-Wasseraufbereitungsverfahren ist das wahrscheinlich effizienteste im Markt
Zum Verständnis, warum eine FERMANOX®-Wasseraufbereitungsanlage wesentlich effizienter ist als ein Kiesfilter, hilft ein Größenvergleich der Aufbereitungszonen.Bei einem Kiesfilter ist diese Aufbereitungszone die Kiesschüttung, und ihre Größe ist festgelegt durch den aufgestellten Behälter, der vom Wasser durchströmt wird.
Bei FERMANOX® bilden Sand und Kies im Grundwasserleiter die Aufbereitungszone, und ihre Größe wird bestimmt durch die Menge an sauerstoffhaltigem Wasser, die über den Bohrbrunnen zurückgeführt wird. Diese Aufbereitungszone ist um ein Vielfaches größer als bei Kiesfilteranlagen. Zudem ist die Verweilzeit des Wassers in der Aufbereitungszone und damit die Kontaktzeit von Eisen bzw. Mangan und Sauerstoff bei dem FERMANOX®-System (im gleichen Verhältnis) deutlich höher als bei einem Kiesfilter.
Ein Größenvergleich
Geht man beispielsweise von einem Wasserbedarf von 30 m³ pro Tag aus, könnte bei mittlerer Rohwasserqualität ein Kiesfilter mit ca. 700 Litern Kiesschüttung eingesetzt werden. Die Aufbereitungszone einer FERMANOX®-Anlage im Boden hätte bei gleichen Bedingungen ein Volumen von ca. 30 m³, also die mehr als 40-fache Größe. Das entspricht bei einem Tanklastzug dem Größenverhältnis zwischen Tankauflieger und Kraftstofftank.
Ein Größenvergleich der Wasseraufbereitungssysteme
Gegenstromprinzip
Dazu kommt, dass bei einem Kiesfilter das eisenhaltige Wasser nach der Sauerstoffanreicherung von oben nach unten durch das Filter strömt und dabei die Enteisenung fast nur in den oberen Schichten stattfindet. Bei FERMANOX® strömen sauerstoffhaltiges Wasser (während der Rücklaufphase) und eisenhaltiges Wasser (während der Förderphase) in entgegengesetzte Richtung. Diese Gegenstromprinzip schafft sehr günstige Aufbereitungsbedingungen. Ein wesentlicher größerer Teil der Aufbereitungszone ist somit für die Enteisenung aktiv.
Fazit
Das alles führt im Ergebnis dazu, dass bei einer FERMANOX®-Wasseraufbereitung mit wesentlich weniger Energie eine bessere Wasserqualität als bei einem Kiesfilter erreicht wird und ist die Ursache des FERMANOX®-Technologievorsprungs.
