Wasserenteisenung

Eine Wasserenteisenung ist für Betriebe mit hohen Eisengehalten im Brunnenwasser und einem hohen Wasserbedarf interessant. 

An die Wasserqualität werden im Rahmen einer guten Wasserversorgung hohe Ansprüche gestellt. Bei der Versorgung mit eigenem Brunnenwasser kann es gelegentlich zu Problemen kommen. Dann ist es vielfach ein zu hoher Eisengehalt im Wasser, der zu Schwierigkeiten führt. Beispielsweise können Wasserleitungen, Tränken und Vorkühler durch Eisenablagerungen verstopfen. Wird das eisenhaltige Wasser zum Reinigen verwendet, können auf den zu säubernden Materialien braune Flecken entstehen. Außerdem ist die Eignung als Tränkewasser eingeschränkter. Hohe Eisengehalte im Tränkewasser stellen zwar für Tiere keine Gesundheitsgefährdung dar, führen aber aufgrund der Geschmacksbeeinträchtigung zu einer geringeren Wasseraufnahme, wodurch auch die Futteraufnahme zurückgeht und somit Leistungseinbußen die Folge sind.

Hohe Eisengehalte

Ist das Brunnenwasser aufgrund von hohen Eisengehalten kaum oder gar nicht nutzbar, kann das benötigte Wasser aus dem öffentlichen Netz (Stadtwasser) bezogen werden. Dann fallen allerdings Wasserkosten an, die je nach Region im Bereich von 0,60 bis über 3,00 € pro m³ liegen können. Außerdem kommen noch Abwassergebühren von 2,00 bis 5,00 € je m³ hinzu, von denen sich Landwirte hingegen befreien lassen können, wenn das Wasser z.B. zu Tränkezwecken genutzt wird.

Um das eigene Brunnenwasser nutzen zu können, kann es erforderlich sein, das Eisen aus dem Wasser zu entfernen. Dies kann mit Hilfe einer Wasserenteisenungsanlage über die Zugabe von Sauerstoff geschehen. Dabei wird durch intensive Belüftung oder Berieselung dem Wasser Sauerstoff zugesetzt, wodurch aus zweiwertigem Eisen (gelöst im Wasser) dreiwertiges Eisen (feste Form) wird. Das dreiwertige Eisen fällt aus und es entsteht brauner Eisenschlamm, der dann entfernt werden kann.

Verschiedene Messergebnisse von Wasserproben vor und nach der Installierung von Enteisenungsanlagen zeigen, dass der Eisengehalt deutlich gesenkt werden kann und häufig Trinkwasserqualität (weniger als 0,2 mg Eisen pro l Wasser) erreicht wird. Die Enteisenung von Brunnenwasser durch Sauerstoffanreicherung kann in zusätzlichen Behältern (oberirdisch) oder im Brunnen (unterirdisch) erfolgen.

Oberirdische Enteisenung

Die Anlage wird bei der oberirdischen Wasserenteisenung zwischen der Brunnenpumpe und dem Druckkessel eingebaut. Bei diesen Verfahren wird das aus dem Brunnen geförderte Wasser in Behältern mit Filtermaterial (Kies, Marmor) belüftet. Das Eisen fällt aus und bleibt im Filtermaterial des Enteiseners zurück. Damit die Funktion der Anlage gewährleistet bleibt, muss der Eisenschlamm in regelmäßigen Abständen aus dem Filterbett ausgespült werden. Dabei wird Wasser rückwärts durch die Filterschichten gedrückt und der ausgefällte Eisenschlamm abgeleitet. Wie häufig die Rückspülung erforderlich ist, hängt in erster Linie vom Eisengehalt des Wassers und der täglichen Fördermenge ab. Die Steuerung der Rückspülung kann manuell oder automatisch (nach Zeitintervall oder Unterdrucksensor) erfolgen. Je nach Rohwasserqualität des Brunnens ist das Filtermaterial in der Regel nach 5 bis 8 Jahren zu erneuern.

Die Anlagengröße sollte sich nach der höchsten Wasserentnahme und nach dem Aufbereitungsaufwand z.B. Eisengehalt richten, damit die Funktionssicherheit gewährleistet ist. Bei Entnahmespitzen, wie sie beispielsweise bei der Reinigung von größeren Melkständen auftreten, ist ein Puffertank zur Zwischenlagerung des enteisten Wassers überlegenswert.

Enteisenungsanlagen werden je nach Hersteller als Kunststoffbehälter in ein- oder doppelwandiger Ausführung oder als verzinkte Behälter angeboten. Besonders bei dem Einbau von einwandigen Kunststoffbehältern und bei verzinkten Behältern kann die Schwitzwasserbildung im Pumpenraum zunehmen. Deshalb ist es häufig ratsam, elektrische Einrichtungen (Schaltkästen usw.) in einem separaten Raum unterzubringen. Darüber hinaus ist zu beachten, dass durch die Wasserenteisenungsanlage Geräusche entstehen. Dies sollte ebenfalls bei der Auswahl des Standortes für die Anlage berücksichtigt werden. 

Unterirdische Enteisenung im Brunnen

Die eigentliche Enteisenung erfolgt beim unterirdischen Verfahren im Brunnen. Vorab wird in einem oberirdischen drucklosen Behälter Wasser mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft angereichert. Anschließend wird das angereicherte Wasser in den Brunnen geführt, wo es sich mit dem zu fördernden Wasser durchmischt und damit die Enteisenung bewirkt. Hier dient der Untergrund als großes natürliches Filter, wofür sich Lockergestein (Sand/Kies) besonders eignet. Wie viel m³ enteisentes Wasser pro m³ zurückgeführtes mit Sauerstoff angereichertes Wasser gefördert werden kann, hängt von der Rohwasserqualität des Brunnens ab. Die Ergiebigkeit kann unter schlechten Bedingungen nur bei 1 zu 2 liegen, aber auch in günstigen Fällen ein Verhältnis von 1 zu 12 erreichen. Bei der unterirdischen Wasseraufbereitung verbleibt der ausgefällte Eisenschlamm im Boden, deswegen ist hier keine Rückspülung erforderlich.

Während der Enteisenung im Bohrbrunnen ist eine Ruhephase (dann keine Wasserförderung) erforderlich, damit die Verteilung des mit Sauerstoff angereicherten Wassers und die Ausfällung stattfinden kann. Bei benötigten Wassermengen von über 10 m³ pro Tag oder bei ungünstigen Bedingungen wie z.B. höhere Eisengehalte im Rohwasser, wird ein zweiter Bohrbrunnen mit einem ausreichenden Abstand (min. 20 m) zum ersten Bohrbrunnen benötigt. Bei Anlagen mit zwei Bohrbrunnen werden die beiden Brunnen entweder zeit- oder verbrauchabhängig gesteuert, so dass die Brunnen abwechselnd zur Wasserförderung und zur Enteisenung genutzt werden. Vorteilhaft sind verbrauchsabhängige Steuerungen, da sie die Anlage entsprechend der tatsächlich geförderten Wassermenge regeln. Somit wird vermieden, dass besonders auf Betrieben mit schwankenden Entnahmemengen der Brunnen Schaden nimmt, da z.B. nicht rechtzeitig sauerstoffangereichertes Wasser zugeführt wird.

Da die Wasserenteisenung bereits im Brunnen erfolgt und somit nur aufbereitetes Wasser gefördert wird, kommt kein eisenhaltiges Wasser weder mit der Wasserpumpe noch mit den Zuleitungen in Kontakt. Diese bleiben somit frei von Eisenablagerungen.

Grenzen der Aufbereitung

Mit großer Sorgfalt sollte die Planung einer Wasseraufbereitungsanlage erfolgen, denn für das Gelingen einer Wasserenteisenung müssen einige Voraussetzungen erfüllt sein. Nicht jedes Brunnenwasser lässt sich aufbereiten. Neben dem Eisengehalt können unter anderen auch die Wasserhärte oder der Ammoniumgehalt stark schwanken und dazu führen, dass eine Wasseraufbereitung erschwert oder sogar ganz unmöglich ist. Besonders ein niedriger pH-Wert von unter 6,0 macht eine Wasserenteisenung schwierig. Bei oberirdischen Wasserenteisenungsanlagen kann der pH-Wert angehoben werden, indem basisches Filtermaterial eingesetzt wird. Da dieses verbraucht wird, muss es regelmäßig nachgefüllt werden.

Bei Wasser mit hohen Härtegraden kommt es zu Ablagerungen beispielsweise in den Tränken und Rohrleitungen. Wird das Wasser erwärmt, verstärkt sich das
Problem. Je höher die Erhitzung desto mehr Kalkablagerungen. Aus diesem Grund ist bei der Heißwasserbereitung eine Wasserenthärtung z.B. durch einen Ionentauscher ab einer Wasserhärte von 12°dH überlegenswert.

Um zu klären, ob eine Enteisenung überhaupt möglich ist, muss das Brunnenwasser, vor dem Kauf einer Wasseraufbereitungsanlage untersucht werden. Eine Standard Tränkewasseruntersuchung wird z.B. von der LUFA Nord-West durchgeführt und kostet 90 €. Vielfach ist es sinnvoll, zusätzlich noch Mangan (14 €) und die Gesamthärte (17 €) mituntersuchen zu lassen. Nach der Installation einer Wasserenteisenungsanlage sollte die Wasserqualität regelmäßig überprüft werden, um somit die Funktion der Anlage zu kontrollieren. Darüber hinaus ist es für viehhaltende Betriebe wichtig, das Tränkewasser hinsichtlich der Mikrobiologie (42,00 € + MwSt) überprüfen zu lassen, damit auch aus dieser Sicht das Wasser unbedenklich ist. Hierbei ist es sinnvoll, zwei Wasserproben zu ziehen. Eine unmittelbar nach der Enteisenungsanlage und eine im Tränkebereich. Denn es kann sein, dass ein Brunnenwasser von guter Qualität beim Transport durch z.B.  verschmutzte Wasserleitungen mit Bakterien angereichert wird, was dann zu Problemen im Stall führt.

Neben der regelmäßigen Überprüfung der Wasserqualität sollte die Anlage auch jährlich von einem Fachmann gewartet werden, damit die Funktion der Enteisenungsanlage jederzeit sichergestellt ist. Dies ist besonders bei Wasserversorgung in Geflügelställen sehr wichtig, weil hier mit relativ geringen Leitungsquerschnitten gearbeitet wird, die schnell verstopfen.

Anschaffungspreise

Bei einer Enteisenungsleistung von etwa 5 - 10 m³ Wasser pro Stunde liegt die Investitionssumme für eine oberirdische Enteisenungsanlage zwischen 7.500 - 11.000 € und bei einer unterirdischen Anlage bei etwa 6.000 – 9.000 €. Bei unterirdischen Anlagen ist aber häufig ein zweiter Bohrbrunnen erforderlich. Zusätzlich entstehen beiden Verfahren noch Montagekosten von etwa 1.500 €.

Die Kosten für einen Bohrbrunnen (incl. Wasserpumpe, Filter) mit einer Tiefe von 30 bis zu 100 m Tiefe liegen bei 3.500 – 5.000 €. Bohrbrunnen mit geringerer Tiefe sind in der Regel kostengünstiger, bereiten aber häufig Probleme, weil beispielsweise die erforderliche Fördermenge nicht gegeben ist, die Wasserqualität schwankt oder sauerstoffreiches Oberflächenwasser gefördert wird, wodurch es zu einer Verockerung im Brunnenbereich kommt. Ein guter Bohrbrunnen ist die Basis für eine funktionierende Wasserenteisenung. Weiterhin fallen Kosten für den Antrag auf Wasserentnahme von etwa 1.200 € und für einen evtl. erforderlichen Pumpversuch von ca. 1.000 € an. Der Investitionsbedarf kann noch steigen, wenn z.B. neben der Wasserenteisenung auch eine Wasserenthärtungsanlage erforderlich ist.

Bei einer angenommenen Gesamtinvestition von 18.500 € und einem Wasserbedarf von 12 m³/Tag liegen die jährlichen Kosten bei etwa 5.500 € pro Jahr. Diese ergeben sich bei einer Abschreibung von 10 Jahren, einem Zinssatz von 2 %, Wartungs- und Reparaturkosten von 6 % und Stromkosten von etwa 1.650 € (0,25 €/kWh) pro Jahr. Je nach Anlagensystematik und damit Anzahl Wasserpumpen kann der Stromverbrauch in der Praxis deutlich schwanken. Häufig wird je m³ gefördertem Wasser etwa 1,5 kWh benötigt. Bei den jährlichen Kosten wurde auch eine Wasserentnahmegebühr von 0,15 €/m³ berücksichtigt, sie schwankt regional und wurde in Niedersachsen zu Jahresbeginn 2021 erhöht.

Wird im Vergleich zur Wasserenteisenung das Wasser aus dem öffentlichen Wassernetz bezogen fallen dort Wasserkosten an, die bei einer täglichen Wasserentnahme von 12 m³ (4.380 m³/Jahr) und einem unterstellten Wasserpreis von 1,20 € pro m³ jährliche Kosten von rund 5.250 € zur Folge haben. Falls das Wasser nicht zu Tränkezwecken verwendet wird, kommen noch die Abwassergebühren hinzu. Dann sind die Kosten mehr als doppelt so hoch.

Bei dieser Beispielsrechnung sind die Kosten für einen eigenen Brunnen mit Enteisenungsanlage oder dem Wasserbezug aus dem öffentlichen Netz in etwa gleich hoch. Bei einem höheren Wasserbedarf kann es für landwirtschaftliche Betriebe interessant sein, über eine Wasserenteisenungsanlage nachzudenken. Werden hingegen geringere Wassermengen benötigt, ist eine Wasserenteisungsanlage nur selten wirtschaftlich.

Eine Kostenkalkulation sollte unbedingt anhand der einzelbetrieblichen Bedingungen erfolgen, da es beispielsweise erhebliche Unterschiede bei der Wasserqualität (pH-Wert, Eisengehalt usw.), beim Wasserbedarf und damit für die Anlagenauslegung, dem Wasserpreis, dem Stromaufwand und den Kosten für den Bohrbrunnen gibt.

Fazit

Für landwirtschaftliche Betriebe mit eisenhaltigem Brunnenwasser kann eine Enteisenungsanlage insbesondere bei einem hohen Wasserbedarf interessant sein. Da nicht bei allen Brunnenwassern eine Enteisenung möglich ist, sollte grundsätzlich vorab eine Wasserprobe untersucht werden. Die Wasserenteisenung erfolgt über die Zugabe von Sauerstoff zum Wasser, dadurch fällt das Eisen aus. Dies kann sowohl oberirdisch in Behältern oder unterirdisch im Brunnen erfolgen.