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An die Wasserqualität werden im Rahmen einer guten Wasserversorgung hohe Ansprüche gestellt. Bei einem hohen Eisengehalt im Wasser können beispielsweise Wasserleitungen, Tränken und Vorkühler durch Eisenablagerungen verstopfen. Wird das eisenhaltige Wasser zum Reinigen verwendet, sind auf den zu säubernden Materialien oft braune Flecken zu sehen. 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.
Von gelöst zu fest
Ist das Brunnenwasser aufgrund von hohen Eisengehalten kaum oder gar nicht nutzbar, kann das benötigte Wasser aus dem öffentlichen Netz, also Stadtwasser, bezogen werden. Dann fallen allerdings Wasserkosten an, die je nach Region im Bereich von 0,60 bis über 3,00 €/m³ liegen können. Außerdem kommen noch Abwassergebühren von 2,00 bis 5,00 €/m³ hinzu, von denen sich Landwirte hingegen befreien lassen können, wenn das Wasser zum Beispiel zu Tränkezwecken dient.
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, das in gelöster Form im Wasser vorliegt, dreiwertiges Eisen in fester 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 mit weniger als 0,2 mg Eisen/l Wasser erreicht wird. Die Enteisenung von Brunnenwasser durch Sauerstoffanreicherung kann in zusätzlichen Behältern oberirdisch oder im Brunnen, also 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 wie Kies und 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 fünf bis acht Jahren zu erneuern.
Die Anlagengröße sollte sich nach der höchsten Wasserentnahme und nach dem Aufbereitungsaufwand, sprich 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 enteisenten 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 wie Schaltkästen 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 großer natürlicher Filter, wofür sich Lockergestein wie Sand und Kies besonders eignet. Wie viel m³ enteisentes Wasser/m³ zurückgeführtem, mit Sauerstoff angereichertem Wasser gefördert werden können, 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 erforderlich, damit die Verteilung des mit Sauerstoff angereicherten Wassers und die Ausfällung stattfinden kann. Während dieser Ruhepause wird kein Wasser gefördert. Bei benötigten Wassermengen von über 10 m³/Tag oder bei ungünstigen Bedingungen wie zum Beispiel höhere Eisengehalte im Rohwasser, wird ein zweiter Bohrbrunnen mit einem ausreichenden Abstand von mindestens 20 m zum ersten Bohrbrunnen benötigt. Bei Anlagen mit zwei Bohrbrunnen werden die beiden Brunnen entweder zeit- oder verbrauchsabhängig 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 beispielsweise nicht rechtzeitig sauerstoffangereichertes Wasser zugeführt wird.
Da die Wasserenteisenung bereits im Brunnen erfolgt und somit nur aufbereitetes Wasser gefördert wird, kommt kein eisenhaltiges Wasser mit der Wasserpumpe oder 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 zum Beispiel durch einen Ionentauscher ab einer Wasserhärte von 12°dH überlegenswert.
Erst untersuchen – dann kaufen
Um zu klären, ob eine Enteisenung überhaupt möglich ist, muss das Brunnenwasser vor dem Kauf einer Wasseraufbereitungsanlage untersucht werden. Eine Standard Tränkewasseruntersuchung wird beispielsweise von der LUFA Nord-West durchgeführt und kostet 90 €. Vielfach ist es sinnvoll, zusätzlich noch Mangan für 14 € - und die Gesamthärte für 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 überprüfen zu lassen, damit auch aus dieser Sicht das Wasser unbedenklich ist. Diese lohnende Untersuchung kostet 42 € plus Mehrwertsteuer. 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 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.
Mit diesen Preisen kalkulieren
Bei einer Enteisenungsleistung von etwa 5 bis 10 m³ Wasser/Stunde liegt die Investitionssumme für eine oberirdische Enteisenungsanlage zwischen 7 500 bis
11 000 € und bei einer unterirdischen Anlage bei etwa 6 000 bis 9 000 €. Bei unterirdischen Anlagen ist aber häufig ein zweiter Bohrbrunnen erforderlich. Zusätzlich entstehen bei beiden Verfahren noch Montagekosten von etwa 1 500 €.
Die Kosten für einen Bohrbrunnen inklusive Wasserpumpe und Filter mit einer Tiefe von 30 bis zu 100 m Tiefe liegen bei 3 500 bis 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. Eine Verockerung ist eine chemische Kettenreaktion im versickernden Wasser, die zu einer Verschlämmung des Wassers führt. 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 eventuell erforderlichen Pumpversuch von circa 1 000 € an. Der Investitionsbedarf kann noch steigen, wenn beispielsweise 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 €. Diese ergeben sich bei einer Abschreibung von zehn Jahren, einem Zinssatz von 2 %, Wartungs- und Reparaturkosten von 6 % und Stromkosten von etwa 1 650 € - bezogen auf einen Strompreis von 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: Diese schwankt regional.
Gegenrechnung
Wird im Vergleich zur Wasserenteisenung das Wasser aus dem öffentlichen Wassernetz bezogen, fallen dort Wasserkosten an, die bei einer täglichen Wasserentnahme von 12 m³, entsprechend 4 380 m³/Jahr, und einem unterstellten Wasserpreis von 1,20 €/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. Die Unterschiede zwischen den einzelnen Wasserqualitäten und den betrieblichen Anforderungen sind erheblich: pH-Wert, Eisengehalt und Ähnliches, Wasserbedarf und damit Anlagenauslegung, Wasserpreis, Stromaufwand, Kosten für den Bohrbrunnen.
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.
Alfons Fübbeker,
Landwirtschaftskammer Niedersachsen