Enteisenung und Entmanganung - Grundsätze
    

Anforderungen nach der Trinkwasserverordnung:

Grenzwerte:      Eisen:      < 0,2 mg/l      Anlage 3 zu § 7, Indikatorparameter, lfd. Nr. 5
                         Mangan:   < 0,05 mg/l     Anlage 3 zu § 7, Indikatorparameter, lfd. Nr. 12

Um Ablagerungen im Rohrnetz zu vermeiden, sollten nach der Aufbereitung für Eisen eine Konzentration von <= 0,02 mg/l und für Mangan von <= 0,01 mg/l eingehalten werden.

Begriffe

 Enteisenung:
Entfernung von Eisen(II) durch Oxidation zu schwer lölichem Eisen(II)-oxidhydrat und Abtrennung  - auch des bereits vor der Aufbereitungsanlage entstandenen Eisen(III)-Oxidhydrates - durch Filtration, Sedimentation oder andere Verfahren.

Eisen(III)-Oxidhydrat (Fe2O3 * nH2O)
Bezeichnung für alle bei der Enteisenung entstehenden Eisen(III)-Hydroxoverbindungen.

Eisen(II)-Filtration
Enteisenung durch Oxidation von Eisen(II) innerhalb des Filterbettes.

Die Oxidation des Eisen(II) erfolgt nach Adsorption an mikrobiologischen Strukturen und Eisen(III)-Oxidhydrat-Belägen am Filtermaterial. Als Oxidationsmittel dient Sauerstoff.

Entmanganung
Entfernung von Mangan(II) durch Oxidation zu schwerlöslichem Manganoxidhydrat und dessen Abtrennung durch Filtration oder andere Verfahren.


Bedeutung von Eisen und Mangan im Trinkwasser
Eisen und Mangan sind im Trinkwasser vor allem aus technischen Gründen unerwünscht, weil sie Ablagerungen im Rohrnetz bilden und beim Verbraucher zu Verwendungseinschränkungen des Wassers führen. In alten Rohrleitungen haben sich so stakre Ablagerungen gebildet, dass die Leitungen teilweise völlig dicht sein können oder nur noch geringe Mengen Wasser durchlassen. Dazu kommt es bei der Erhöhung von Fließgeschwindigkeiten zur Abschwemmung von Ablagerungen, die zu Braunfärbungen beim Verbraucher führen. Ausserdem kann man schon geringe Mengen Eisen (ca. 1 mg/l) deutlich schmecken. Mangan wirkt dazu auch toxisch, insbesondere für Kleinkinder.

Somit ist eine gut funktionierende Eisen- und Manganfiltration von großer Bedeutung für eine gute Trinkwasserbeschaffenheit, da nicht nur das direkt gelöste Eisen von Bedeutung ist, sondern auch die remobiliserten Ablagerungen aus dem Rohrnetz sichtbare Verschlechterungen ergeben. Wieterhin bilden die Schlämme und Ablagerungen imNnetz guten Nährboden für Mikro- und Makroorganismen.

Die Abbildung zeigt ein Stahlrohr mit Inkrustationen aus Eisen- und Kalkablagerungen (Kalk-Rost-Schutzschicht). Die Leitung ist hydraulisch kaum noch Leistungsfähig und muss dringend ausgewechselt werden.

Stahlrohr


Aufbereitungsverfahren
Die Entfernung von Eisen und Mangan kann durch folgende grundsätzlichen Verfahren durchgeführt werden:
Übersicht über die Filtrationsverfahren zur Enteisenung und Entmanganung
Filtrations-
verfahren
 Filtermaterial
 Charakteristik
 Anforderung an pH-Wert im Filter-
zulauf
 Wirkungs-
mechanismen
Eisen(II)-Filtration
über inertes
Filtermaterial
 inertes Material,
eingearbeitet,
(Eisenbakterien, Eisen(III)- Oxidhydrat- Ablagerungen
 Oxidation des Fe erfolgt innerhalb des Filterbettes
 >= 6,8
Absenkung des pH am Filterablauf beachten
 Adsorption des Fe(II) am Filtermaterial (Kies), Oxidation am Korn, Rückhalt des
Oxidhydrates im Porenraum zw. den Kieskörnern
Eisen(III)-Filtration
 Inertes Material;
Einarbeitung nicht erforderlich
 Oxidation des Fe(II) ist vor Eintritt in das Filterbett abgeschlossen
 in der Regel über 8,0
pH wird durch Dosierung basischer Chemikalien bei vorgelagerter Flockung eingestellt
 Flockenbildung in Vorstufen oder im Überstauraum des Filters, Sedimentation der Flocken Adsorption im Porenraum des Filters
Eisen(II)-
Eisen(III)-
Filtration
 inertes Material,
eingearbeitet (s.O.)
 Oxidation des Fe(II) ist teilweise vor Eintritt in das Filterbett abgeschlossen
Kombination Kontakt- mit Flockungsfiltration
Mangan(II)-Filtration
über inertes
Filtermaterial
 inertes Material,
eingearbeitet (Manganbakterien, Monaganoxidhydrat)
 Oxidation des Mn(II)
erfolgt erst innerhalb des Filterbettes
 >= 6,8
 jedoch unter pH-Wert der Calciumcar-
bonatsättigung
 Adsorption des Mn(II) an eingearbeitetem Kiesfilter, Oxidation zu Manganoxidhydrat, Rückhaltung im Porenraum des Kiesfilters
Mangan(IV)-Filtration
 inertes Material; Einarbeitung nicht erforderlich
 Oxidation des Mn(II)
 ist vor Eintritt in
das Filterbett abgeschlossen infolge Zugabe starker Oxidationsmittel
(schnelle Reaktion)
 >=6,5
 jedoch unter pH-Wert der Calciumcar-
bonatsättigung		 Flockenbildung in Vorstufen oder im Überstau, Sedimentation, Adsorption im Kiesfilter
Eisen(II)- bzw.
Mangan(II)-Filtration
über basisches
Filtermaterial
 basisches Material
(Calciumcarbonat, halbgebrannter Dolomit);
Einarbeitung
für Entmanganung
erforderlich
 Oxidation von Fe(II)
 und/ oder Mn(II)
 erfolgt ert innerhalb
des Filterbettes
 < 6,8
die Entsäuerung findet durch Reaktion des Wassers mit dem basischen Filtermaterial statt
 Adsorption des Fe(II) bzw. Mn(II) an Filteroberfläche, Oxidation, Rückhalt der Oxidhydrate im Porenraum,
Begünstigung durch hohen pH-Wert,
Kopplung mit einer sonst nur unzureichenden Entsäuerung


Sauerstoffbedarf für die Oxidation
Bei der Oxidation von Eisen und Mangan werden auch andere Wasserinhaltsstoffe mit oxidiert, die zusätzlich Sauerstoff zehren und damit die Enteisenung und Entmanganung stören können.
Parameter
 Sauerstoffbedarf
(mg/l)
Eisen(II)
 0,14
Mangan(II)
 0,29
Ammonium
 3,6
Schwefelwasserstoff
 2,0
Methan
 4,0

Einfluss auf pH-Wert bei Oxidation
Bei der Oxidation von Eisen(II), Mangan(II), Ammonium, Schwefelwasserstoff und Methan entstehen Wasserstoffionen, die zur Abnahme des pH-Wertes, zur Verminderung der Säurekapazität (m-Wert) und der Basekapazität (p-Wert) führen. Dies muss bei der Auswahl der Aufbereitungstechnologie beachtet werden. Es kann eine Entsäuerung nach der Aufbereitung erforderlich werden, um die Anforderungen der TrinkwV zu den korrosionschemischen Eigenschaften einzuhalten.


Quelle: DVGW-Arbeitsblatt W 223-1, Teil 1: Grundsätze und Verfahren; DVGW 2005
Zurück