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Birm FAQ

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FAQ - Birm®, Granulat zur Enteisenung, Entmanganung oder Entfernung von Schwefelwasserstoff

1. Allgemeine Beschreibung des Filtermaterial Birm®
2. Physikalische Eigenschaften
3. Wirkungsweise
4. Störfaktoren für die Eisenentfernung und Entmanganung
5. Einsatzgrenzen bei Verwendung von Birm®
6. Verfahrensschema der Schnellfiltration mit Birm®
7. Allgemeine Betriebsbedingungen für Birm® in Schnellfilter
8. Diagramm Druckverlust
9. Diagramm Bettausdehnung
10 Download Birm® Sicherheitsdatenblatt
11. Kontakt

Zur FAQ Anlagentechnik zur Enteisenung und Entmanganung
Zur Produktbeschreibung und den Bestelldaten von Birm®
Zu den Anlagen zur Enteisenung und Entmanganung mit Birm®
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1.  Birm® - Allgemeine Beschreibung

Birm® ist ein mit Mangandioxid beschichtetes Filtergranulat, welches Eisen und Mangan mittels Katalyse oxidiert und anschließend abfiltriert.
Es werden keine Chemikalien für die Regeneration benötigt.
Birm® kann sowohl in Schwerkraft- als auch in Druckfiltern eingesetzt werden.
Birm® steht in  2 verschiedenen Körnungen (Ø 0,6 mm und Ø 0,48 mm) zur Verfügung.
Wir empfehlen, dieses Granulat nur bei geringen Eisenwerten im privaten häuslichen Bereich der Brunnenwasseraufbereitung  zu verwenden.

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2. Physikalische Eigenschaften von Birm®

Birm® ist in zwei Formen lieferbar, als  "regular" oder "fine". Für die meisten industriellen, kommunalen und Haushaltsanwendungen ist "regular" empfohlen, da bei dieser Körnung  die Rückspülgeschwindigkeiten niedrig gehalten werden können.

  Regular Birm® Fine Birm®
Form Granulat, trocken Granulat, trocken
Farbe schwarz schwarz
Schüttdichte  kg/ltr 0,75 0,75
Korngröße mm 0,5 - 2,1 0,42 - 2,0
mittlere Korngröße mm 0,59mm 0,48
Gleichförmigkeitskoeff. 1,96 2,71
spez. Dichte kg/dm³ 2,0 2,0
tats. nutzbare Kapazität je ltr Birm bis zur Rückspülung* 1,77 mg/ltr (Fe)  x cbm
1,27 mg/ltr (Fe + Mn)  x cbm
(Erfahrungswerte)
tats. nutzbare Kapazität je kg Birm bis zur Rückspülung** 2,36 mg/ltr (Fe) x cbm
1,69 mg/ltr (Fe + Mn)  x cbm
(Erfahrungswerte)
Verpackung ltr 28,3 ltr (=1 ft³) 28,3 ltr (=1 ft³)
Verpackungsart PE-Sack PE-Sack

*Je Liter Birm kann bis zur Rückspülung entweder aus 1cbm Wasser 1,77 mg Eisen oder aber bei 1,7 cbm Wasser können 1 mg Eisen entfernt werden.
**Sinngemäß wie oben, jedoch mit 1 kg Birm.
Zum Vergleich mit anderen Filtergranulaten ist die nutzbare Kapazität in ltr zu verwenden

Birm® ist zertifiziert nach ANSI / NSF Standard 61 und nach UL als Trinkwasseraufbereitungskomponente in Bezug auf ANSI/NSF 61-(1991)-57Y3
Birm® ist ein geschütztes Produkt der CLACK Corporation WS / USA

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3. Wirkungsweise von Birm zur Enteisenung und Entmanganung

Birm® ist ein speziell entwickeltes Material mit Mangandioxid (MnO2) als Katalysator. Es beschleunigt die Oxidation von zweiwertigem Eisen zu dreiwertigem Eisen, welches ausfällt und anschließend abfiltriert werden kann.
Der Vorgang im einzelnen:
Im Grundwasser liegt Eisen aufgrund der überschüssigen Kohlensäure in der Regel als Bikarbonat vor und ist nicht filtrierbar.
Dieses im Wasser gelöste zweiwertige Eisen und der Sauerstoff haben eine starke Affinität zu Mangandioxid. Aufgrund dieser Sympathie versuchen diese Stoffe möglichst lange in Kontakt zu bleiben. Dies gelingt aber nur, wenn sie sich auf der Oberfläche des Mangandioxidsgranulats anlagern können. Der Preis für diese "Freundschaft" ist, dass das Mangandioxid zu Manganoxid reduzieren muss, und im Gegenzug das zweiwertige Eisen zu Eisenhydroxid, also in dreiwertiges Eisen oxidieren muss.
Im Prinzip funktioniert dies bei Granulat, welches ausschließlich aus Mangandioxid besteht, auch ohne Sauerstoff, etwa wie folgt:

MnO2 + 2Fe(HCO3)2 + H2O ---> MnO + 2Fe(OH)3 + 4C02 + H2O

Die Kapazität des Filtermaterials ist dann erschöpft, wenn sich auf der gesamten Oberfläche des Granulats Manganoxid gebildet hat.

Dann ist es höchste Zeit für eine Regeneration. Diese erfolgt mittels Rückspülung des Filters. Das Granulat ist während des Rückspülvorganges erheblichen Belastungen durch Reibung ausgesetzt (weswegen man übrigens auch normalen Filtersand nach einiger Zeit austauschen sollte). Durch den Abrieb wird  die Oberfläche vom Manganoxid befreit und der Katalysevorgang kann von neuem beginnen.

Wie oben beschrieben, ist es also wichtig, dass der Rückspülvorgang lange genug und mit genügend hoher Spülgeschwindigkeit durchgeführt wird.

Leider ist Mangandioxid sehr schwer, so dass es in reiner Form als Filtermaterial im privaten Bereich wegen oftmals zu kleiner Pumpen bei vorhandenen Anlagen nur bedingt geeignet ist.
Die erforderliche Filterschichthöhe wäre damit nicht oder nur sehr schwer machbar, da sehr hohe Rückspülraten benötigt würden, um das Granulat aufzuwirbeln und es von seiner Oxidschicht zu befreien.
Um eine optimale Rückspülwirkung zu erreichen, benötigt man immerhin eine Filterbettausdehnung von 35-50%, was bei schweren Korn nur mit hohen Rückspülgeschwindigkeiten möglich ist.

Aus diesem Grund beschichtet man ein sehr leichtes bimsartiges Korn mit industriell produzierten Mangandioxid.
Man erhält dadurch ein reaktives Granulat mit hervorragenden Rückspüleigenschaften.
Damit es uns allen nicht so einfach gemacht wird, erkauft man sich diesen Vorteil damit, dass das beschichtete Material nun nicht genügend Sauerstoff aus einem Redox-Prozess bereitstellen kann. Deswegen benötigt Birm zusätzlich im Wasser gelösten Sauerstoff.

Daher ist Birm nicht so reaktiv wie Mangandioxid-Erze. Um die gleiche Wirksamkeit zu erzielen, müsste man daher das Filterbett entsprechend vergrößern. Entweder man baut den Filter in die Höhe oder man vergrößert den Durchmesser des Filters. Somit gehen die Vorteile beschichteter Granulate sehr schnell wieder verloren.

Der Sauerstoffanteil sollte mindestens 15% des Eisenanteils entsprechen, da ansonsten das Wasser zusätzlich belüftet werden muss.

Die Beschichtung ist so bemessen, dass das Granulat in etwa eine Standzeit von 8-10Jahren besitzt. Die hängt jedoch im wesentlichen von den Anlagenparametern ab, die gefahren werden müssen.
Nach dieser Zeit kann es problemlos ausgetauscht werden, falls notwendig.
Da das Coating den Belastungen im Filter nicht gewachsen ist, platzt es häufig ab und das weiche Unterkorn zerreibt sich dann recht schnell. Dadurch können Granulateinträge in das Leitungssystem erfolgen, welche mittels eines Feinfilters abfiltriert werden sollten. Durch den so entstehenden Schwund müssen ca 10-15% des Granulates jährlich ersetzt werden

Durch seine feinkörnige granulatartige Struktur hat Birm® eine gute Filtrationswirkung auch gegenüber anderen Feinpartikeln.

Die Wirkungsweise von Birm® ist pH-Wert abhängig.
Der  pH-Wert sollte mindestens von 6,8 betragen. Weist das Rohwasser einen geringeren pH-Wert auf, muss vor dem Birm®-Filter durch ein Neutralisierungsmittel wie Mikhart1-2 oder Natronlauge der pH-Wert angehoben werden.

Birm® kann bei der Manganreduktion ansonsten mit den gleichen Betriebsbedingungen wie bei der Eisenreduktion verwendet werden, jedoch sollte zur Erreichung guter Resultate der pH-Wert zwischen 8.0-9.0 liegen.

Liegt Eisen und Mangan im Wasser vor, sollte der pH-Wert kleiner 8,5 sein. Höhere pH-Werte lassen kolloidales Eisen entstehen, das relativ schwer abfiltrierbar ist.

In nachfolgender Tabelle wird der theoretische pH-Wert angegeben, bei dem die Metallhydroxide in Abwesenheit von Störsubstanzen auszufallen beginnen

Metallhydroxidausfällung bei  verschiedenen pH-Werten

pH-Wert Metalle
11 Magnesium
9 Mangan, Silber, Quecksilber
8 Kobalt, Nickel, Cadmium
7 Ferro-Eisen (= Fe-III)
6,5 Chrom
6 Zink, Kupfer
5 Aluminium
3 Ferri-Eisen (= Fe-II), Zinn

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4. Störfaktorenbei der Enteisenung und Entmanganung

Störfaktoren, die eine Ausfällung stören oder unmöglich machen sind:

4.1  Organische Stoffe:
sie sind meist gefärbt und wirken als Binder sowohl für die Ferri- als auch die Ferro-Verbindungen, indem sie das Eisen in einem chemisch löslichen gebundenen Komplex halten.
Zum Beispiel ist das Eisen im Hämoglobin des Blutes in einer ähnlichen Art gelöst.

4.2. Ungeeigneter pH-Wert

Reine Eisenentfernung:
der pH-Wert sollte größer als 6,8 und kleiner als 8,0 sein

Reine Manganentfernung:
der pH-Wert sollte zwischen 8,0 und 9,0 liegen

Mangan- und Eisenentfernung:
der pH-Wert sollte zwischen 8 und 8,5 liegen

Sind diese Bedingungen nicht gegeben, muss eine entsprechende Wasservorbehandlung erfolgen

4.3. Freie Kohlensäure
sie vermindert die Bereitschaft des gelösten Eisens, zu reagieren oder aus einer Lösung auszufallen.

4.4. Bestimmte Kombinationen gelöster Mineralien
sie neigen dazu, nur teilweise lösliche Eisenkomplexe mit verminderter Reaktion zur Ausfällung zu bringen.
Das sind im allgemeinen Sulfatkomplexe, die bei Anwesenheit von Chloriden noch weiter die Aktivität mindernd können.

4.5. Chlor
Chlorung muss unbedingt vermieden werden, da Chlorbestandteile die Katalyseschicht aufzehren.

4.6. fehlender Sauerstoff
fehlender Sauerstoff kann vor dem Filter z.B. mit Hilfe eines Schnüffelventiles eingebracht werden. Bei zu geringem Sauerstoff fallen die Reaktionen träger aus bzw. kommen erst gar nicht in Gang.

4.7. Öl im Wasser
Öl legt sich als Film über das Granulat. Dadurch kann Birm nicht als Katalysator wirken. Eine Reduktion zwischen Sauerstoff und Eisen ist somit nicht möglich.

4.8. Schwefelwasserstoff im Wasser
Bei Anwesenheit von H2S ist die Enteisenung/Entmanganung nicht mehr möglich

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5. Einsatzgrenzen von Birm®

Problembereiche Arbeitsbereich
Mangangehalt < 2 mg/ltr
Eisengehalt < 8mg/ltr
Temperaturbereich 3 bis 45°
pH-Bereich 6,8 bis 9,0
Gelöster Sauerstoff > 15% des Eisengehaltes
Alkalinität > 2x (SO4-- Cl-)
Organische Stoffe < 5 mg/lt
freies Chlor (Cl2) < 0,5 mg/ltr
Schwefelwasserstoff H2S = 0 mg/ltr
Öl = 0 mg/ltr
Polyphosphate* = 0mg/ltr

*falls notwendig sind Polyphosphate nach der Filterung durchzuführen

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6. Verfahrensschema der Schnellfiltration mit Birm®

Die Anwendung erfolgt in einem normalen Filtrationsverfahren ( siehe Bild 1). Eisen und Manganhydroxide werden am Birm®-Filterbett abgefiltert.
Durch ein periodisches Rückspülen wird das abfiltrierte Eisen ausgespült und Birm® ist wieder bereit, seine Funktion auszuüben.
Birm® wird durch die Enteisenung nur gering verbraucht

Verfahrensschema zur Enteisenung und Entmanganung mit Birm

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7. Allgemeine Betriebsbedingungen der Schnellfiltration mit Birm®

  Körnung I Körnung II
Korngrößen in mm 0,6 0,48
Einsatzgebiet Industrie Haushalt
Filtergeschwindigkeit in m/h* 8-13 8-13
Rückspülung in m/h** 25-30 20-25
Rückspüldauer in Minuten 20-30 20 - 30
Stützschicht (Kies) in cm 35 20
Filterschichthöhe in cm 75-90 60-75
Freibord, % des Filterbetts 35-50 35-40

*  bei optimalen Bedingungen
** Die zusätzliche Anwendung von Luftspülung ist vorteilhaft, wenn der Filterwiderstand um 0,2 bar zugenommen hat. Vor Einsatz ist ein Test empfehlenswert.

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8. Druckverlust

Im untenstehenden Diagramm  ist der Druckverlust in Abhängigkeit von der Filtergeschwindigkeit dargestellt. Ein Druckverlust von 0,5 bar sollte nicht überschritten werden. Spätestens bei Erreichen dieser Druckdifferenz ist eine Rückspülung durchzuführen

Diagramm Druckverlust bei der Enteisenung und Entmanganung mit Birm

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9. Bettausdehnung

Im untenstehenden Diagramm ist die Expansion des Filterbettes während der Rückspülung dargestellt als Funktion der Wassertemperatur.
Die Rückspülung ist für 20 - 30 Minuten durchzuführen bei einer Bettexpansion von 35 - 45%.

Diagramm Bettausdehnung beim Rückspülen bei der Enteisenung und Entmanganung mit Birm

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10. Sicherheitsdatenblatt

Das Sicherheitsdatenblatt können Sie hier (PDF, 48 kB) herunterladen.

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11. Kontakt

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Für ein Angebot benötigen wir mindestens folgende Daten:

  • Eisen
  • Mangan
  • pH-Wert
  • Schwefelwasserstoff (nur wenn Wasser nach faule Eier riecht)
  • ggf. Ammonium
  • ggf Methan
  • ggf TOC (bei Verdacht auf Huminstoffe)
  • wenn möglich Säurekapazität Ks 4,3 (früher auch "m-Wert) oder alternativ Karbonathärte
  • wenn möglich Basenkapazität Kb 8,2 (früher auch "-(minus) p-Wert")  oder alternativ freie Kohlensäure
  • wenn vorhanden, Gesamthärte
  • Wassertemperatur
  • Durchflussleistung der Brunnenpumpe cbm/h
  • Wasserbedarf Spitzenbelastung in cbm/h
  • Wasserbedarf/durchschnittlich
  • Betriebsstunden/Tag

Kontaktinformation

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Stadt
Telefon
Fax
E-Mail

 

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