Biologische Enteisenung und deren Probleme

Wasser ist ein Universal-Lösungsmittel, dementsprechend weist Grundwasser oft Charakteristika des Bodens und der Felsen von dem Ort auf, wo es gefunden wurde. Da Eisen eines der häufigsten Elemente der Erdkruste ist, kann es auch verstärkt im Grundwasser gefunden werden. Ist der Eisengehalt des Wassers sehr hoch, können eine rostbraune Farbe des Wassers, verfärbte Wäsche und schlecht schmeckender Kaffee bemerkt werden. Eine häufig auftretendes, jedoch weniger verstandenes Problem der biologischen Eisenentfernung ist die Verseuchung von Wasserversorgern mit Ferrobakterien.

Oxidation von Eisen-II mit Hilfe von Bakterien

Das Vorkommen von Eisen im Trinkwasser äußert sich in einer braunen Färbung und einem unangenehmen Geschmack. Es kann jedoch mittels Oxidation aus dem Wasser entfernt werden. Die Oxidation von Fe²⁺ verläuft sehr langsam in einem sauren Milieu. Die Effektivität der Oxidation unter solchen Umständen kann jedoch durch das Hinzufügen eines Bakteriums verbessert werden. Dieses katalysiert die Umsetzung von Fe²⁺ zu Fe³⁺ und nutzt die Energie, die bei der Oxidation freigesetzt wird, für sein Wachstum.

Fe²⁺ + ¼ O₂ + H⁺ --> Fe³⁺ + ½ H₂O *)
Fe³⁺ + 3 H₂O --> Fe(OH)₃ + 3H⁺
Fe²⁺ + ¼ O₂ + 2½ H₂O --> Fe(OH)₃ + 2H⁺

*) Fe²⁺ dient als Elektronendonor für die Reduktion von NADP⁺ zu NADPH im Bakterium.

Fe(OH)₃ ist ein schlecht löslicher Stoff und kann mit einen feinen Sandfilter aus dem Wasser entfernt werden. Um diese Bakterien nutzen zu können, muss der pH-Wert zwischen 6 und 8 und die Temperatur des Wassers zwischen 5 und 50^oC liegen. Die Anwesenheit von H₂S, Chlor und Schwermetallen behindert die Wirkung der Bakterien.

Wie kann dieses Prinzip angewendet werden?

Das zu behandelnde Wasser wird durch ein Belebungsbecken geleitet, wodurch eine Oxidation stattfindet. Nach der Belüftung wird das Wasser zu einem Sandfilter geleitet, wo die oxidierten Stoffe niederschlagen. In diesem befindet sich auch das Bakterium, dass normalerweise einmalig zugefügt werden muss. Es katalysiert die Fe²⁺-Oxidation, wodurch das Wasser besser enteisent wird. Auch die Entfernung von Mangan findet auf diese Art und Weise statt.

Biologische Enteisenung ist nicht immer möglich. Das Wasser muss erst analysiert werden, bevor man entscheiden kann, ob eine biologische Enteisenung angewendet werden kann. Es müssen nämlich genügend Nährstoffe vorhanden sein, und der Wasserstrom muss konstant sein um die Bakterien am Leben zu halten.

Ernstere Probleme entstehen allerdings dann, wenn sich Ferrobakterien-Stämme in Brunnenanlagen aufbauen. Dies bringt keine gesundheitlichen Probleme mit sich, jedoch die folgenden Nachteile:

• Geruchsbelästigung
• Korrosion der Rohrleitungen
• Reduzierter Ertrag aus Brunnenanlagen (verstopfte Filter und Leitungen)
• Erhöhte Chancen für Befall mit Sulfat-Bakterien

Quelle: www.uidaho.edu

Es gibt bestimmte Erkennungszeichen, die dem Brunnenbesitzer ein Problem mit Ferrobakterien andeuten. Dies sind zum Beispiel eine rot-, gelb- oder orangefärbung des Wassers, Bildung eines bakteriellen Films auf der Innenseite des Tanks der Toilettenspülung sowie ein Gestank der an Heizöl, Gurken oder Müll erinnert.

Vorbeugung gegen Ferrobakterien:

Da es sehr schwer ist Ferrobakterien, die sich einmal eingenistet haben wieder loszuwerden, ist Vorbeugung der beste Schutz gegen Probleme, die in diesem Zusammenhang auftauchen. Für Brunnenbauer bedeutet dies, alles was in den Erdboden geht mit einer starken Chlorlösung (250 ppm) zu desinfizieren. Da sich Ferrobakterien auch von organischen Substanzen (Kohlenstoff) ernähren, ist es wichtig keine dieser Stoffe während des Bohrprozesses in das Brunnensystem zu bringen.

Behandlung von Problemen mit Ferrobakterien:

Obwohl es sowohl chemische als auch mechanische Behandlungsmethoden gibt, sollten Privatbesitzer die erste Variante bevorzugen bis weitere Studien die Effektivität von Hitze oder anderen Methoden zur Desinfektion in Brunnensystemen bestätigen.

Zwei Arten von Ferrobakterien

Quelle: Wisconsin Department of Natural

Es gibt mehrere Gründe weshalb chemische Routinemethoden, die andere Bakterienarten abtöten, gegen Ferrobakterien nur moderat wirksam sind. Ferrobakterien bilden sich in dicken Filmen auf, die um jedes Bakterium einen Schutzschleim bilden, der Desinfektionsmittel nur die äußersten Schichten erreichen läßt. Des weiteren laufen chemische Reaktionen weitaus weniger schnell bei den niedrigen Temperaturen, die in gängigen Brunnensystemen herrschen, ab und die Bakterien benötigen eine lange Expositionszeit damit die Desinfektion effektiv ablaufen kann. Chlor tötet die Bakterienzellen im Wasser.

Zusätzlich zur chemischen Behandlung gibt es auch andere Methoden um Ferrobakterien in kommunalen Wassersystemen zu kontrollieren. Unbewegtes Wasser kann durch Schleifenbildung von Sackgassenleitungen und periodische Spülung von Leitungen mit geringem Durchfluss vermieden werden. Dies reduziert auch die Ansiedelung von Bakterien. Mittels heißem Wasser und Dampf kann der Bakterienfilm abgetötet werden. Das Spülen von Brunnenleitungen mit heißem Wasser ergab positive Ergebnisse in Feldtests.