Fällung und Flockung sind essenzielle Verfahren in der industriellen Abwasserbehandlung, die darauf abzielen, gelöste und kolloidale Stoffe in Abwässern zu entfernen und in eine absetzbare oder filtrierbare Form zu überführen. Diese Prozesse sind besonders wichtig in Branchen, in denen das Abwasser hohe Konzentrationen an Schwermetallen, organischen Stoffen oder Phosphaten enthält. Durch eine Kombination chemischer Reaktionen und physikalischer Prozesse wird eine effiziente Schadstoffentfernung ermöglicht, um gesetzliche Vorgaben einzuhalten.
Inhaltsverzeichnis
Technische Hintergründe
Die Prozesse von Fällung und Flockung bestehen aus mehreren Schritten, die spezifisch auf die Zusammensetzung des Abwassers und die abzutrennenden Stoffe abgestimmt sind:
1. Fällung
- Ziel der Fällung ist es, gelöste Ionen oder kolloidale Verbindungen in unlösliche Feststoffe zu überführen. Hierbei werden sogenannte Fällmittel wie Eisen(III)-chlorid, Aluminiumsulfat oder Calciumhydroxid eingesetzt. Diese Chemikalien reagieren mit den im Abwasser gelösten Stoffen und bilden Hydroxide, Phosphate oder andere schwerlösliche Verbindungen, die als feine Partikel im Wasser ausfallen.
- Ein spezifisches Beispiel ist die Neutralisationsfällung, bei der der pH-Wert des Abwassers gezielt verändert wird, um Metalle als Hydroxide zu fällen. Dies ist besonders relevant in der Galvanik- und Metallindustrie, wo häufig Schwermetalle wie Nickel, Kupfer oder Zink entfernt werden müssen.
- Eine weitere Variante ist die sulfidische Fällung, bei der Sulfide wie Natriumsulfid zugegeben werden. Diese reagieren mit Schwermetallionen und bilden unlösliche Metallsulfide. Dieser Prozess ist äußerst effektiv zur Entfernung von toxischen Schwermetallen, da Metallsulfide sehr schwer löslich sind und sich leicht abtrennen lassen.
2. Flockung
Die Flockung ist ein entscheidender Schritt in Fällungs- und Flockungsanlagen, bei dem spezielle Flockungshilfsmittel oder Polymere eingesetzt werden, um die durch die Fällung entstandenen kleinen Partikel zu größeren Flocken zu aggregieren. Diese Polymere bestehen aus langen Molekülketten, die sich an die Oberflächen der Partikel binden und sie miteinander vernetzen.
Es gibt verschiedene Arten von Polymeren, die sich in ihrer Ladung (kationisch, anionisch oder neutral) unterscheiden.
- Kationische Polymere: Diese tragen eine positive Ladung und sind besonders geeignet, um negativ geladene Partikel im Abwasser zu binden.
- Anionische Polymere: Diese haben eine negative Ladung und werden verwendet, um positiv geladene Partikel zu flocken.
- Nichtionische Polymere: Diese sind neutral und wirken als Brückenbildner zwischen Partikeln unterschiedlicher Ladungen.
Mechanismus der Flockung
Polymere funktionieren durch zwei Hauptmechanismen:
- Ladungsausgleich: Polymere neutralisieren die Oberflächenladungen der Partikel, wodurch die Abstoßungskräfte zwischen den Partikeln reduziert werden. Dies führt dazu, dass die Partikel dichter zusammenkommen und größere Flocken bilden.
- Brückenbildung: Die langen Kettenmoleküle der Polymere verbinden mehrere Partikel miteinander und bilden so stabile Flocken, die durch Sedimentation oder Flotation leicht abgetrennt werden können.
Foto: Vergleich zweier Flockungshilfsmittel, links aus der Produktreihe ALMA AQUA Abwasser
Anwendungsbereiche für Fällungs- und Flockungsverfahren
Metallverarbeitende Industrie: In der Galvanik und Metallverarbeitung werden Fällungs- und Flockungsverfahren zur Entfernung von Schwermetallen wie Zink, Nickel, Kupfer und Chrom eingesetzt. Diese Abwässer enthalten hohe Konzentrationen an Schwermetallen, die durch eine Kombination aus Neutralisations- und sulfidischer Fällung in unlösliche Verbindungen umgewandelt und entfernt werden müssen, um gesetzliche Grenzwerte einzuhalten.
Lebensmittel- und Getränkeindustrie: Hier entstehen stark belastete Abwässer mit hohen Phosphat- und Fettkonzentrationen. Fällmittel wie Eisen- oder Aluminiumsalze werden zugesetzt, um diese Stoffe zu binden und abzutrennen. Anschließend erfolgt die Flockung, um größere Flocken zu bilden, die leicht entfernt werden können. Dies verhindert die Überdüngung von Gewässern und verbessert die Abwasserqualität.
Papier- und Zellstoffindustrie: Diese Branche produziert Abwässer mit hohen organischen Belastungen und Fasern. Fällungs- und Flockungsverfahren helfen, diese Stoffe zu binden und als Schlamm abzusetzen. Dadurch wird die chemische Sauerstoffnachfrage (CSB) reduziert und die Einhaltung von Abwassergrenzwerten unterstützt.
Textilindustrie: Abwässer enthalten oft Farbstoffe, Tenside und Schwermetalle, die mit Fällungs- und Flockungsverfahren behandelt werden, um diese Schadstoffe zu binden und abzutrennen, bevor das Wasser weiter aufbereitet wird.
Petrochemische Industrie: Abwässer sind häufig mit Ölresten, Kohlenwasserstoffen und Emulsionen belastet. Fällungs- und Flockungsverfahren wandeln diese organischen Verbindungen in absetzbare Partikel um, die dann durch Flockung stabilisiert und entfernt werden können.
Pharmazeutische Industrie: Die Herstellung von Medikamenten führt zu Abwässern mit einer Vielzahl von organischen und anorganischen Verbindungen. Fällungs- und Flockungsverfahren sind hier unverzichtbar, um Schwermetalle, Phosphate und andere Verunreinigungen zu entfernen.
Bergbau und Mineralverarbeitung: In diesen Bereichen treten hohe Konzentrationen an Schwermetallen, Sulfaten und Feinstpartikeln im Abwasser auf. Hier werden Fällungs- und Flockungsverfahren angewendet, um diese Stoffe effektiv aus dem Abwasser zu entfernen.
Farb- und Lackindustrie: Abwässer enthalten oft Pigmente, Schwermetalle und organische Lösungsmittel. Fällung und Flockung werden genutzt, um diese Stoffe zu binden und aus dem Abwasser zu entfernen. Besonders wichtig ist dies für die Entfernung von Farbstoffen und Metallionen, die nach der Fällung durch Flockung in größere, absetzbare Partikel überführt werden.
Oberflächentechnik: In der Galvanik und anderen Verfahren der Oberflächenbehandlung enthalten Abwässer häufig Schwermetalle, Säuren und Alkalien. Durch Neutralisation und Fällung werden Schwermetalle wie Chrom, Kupfer und Nickel in unlösliche Verbindungen umgewandelt, die durch Flockung und anschließende Abscheidung entfernt werden.
Verfahrenstechnik der Fällung- und Flockung
In Fällungs- und Flockungsanlagen wird das Abwasser zunächst in Reaktionsbehältern mit den entsprechenden Fäll- und Flockungsmitteln vermischt. Dabei kommen Rührwerke und spezielle Rohrschleifen zum Einsatz, um eine optimale Durchmischung und Reaktionszeit zu gewährleisten. Nach der Zugabe der Fällungsmittel setzt sich das Flockungsmittel zu und bildet größere Partikel, die leicht abtrennbar sind. Die Trennung dieser Flocken erfolgt entweder durch Sedimentation, Flotation oder Filtration, abhängig von den spezifischen Anforderungen und dem Abwasserinhalt.
Anwendung der ALMAWATECH Produkte: ALMA CHEM MCW und ALMA NeoDAF
ALMA CHEM MCW ist eine speziell entwickelte CP-Anlage (chemisch-physikalische Anlage) von ALMAWATECH, die sich für die effiziente Durchführung der Fällung und Flockung eignet. Sie ermöglicht die präzise Dosierung von Fäll- und Flockungsmitteln und ist flexibel an verschiedene Abwasserzusammensetzungen anpassbar. Die ALMA CHEM MCW nutzt modernste belastungsproportionale Dosiertechnologie und ist auf einfache Integration in bestehende Anlagen ausgelegt, um eine optimale Flockenbildung und Partikelabtrennung zu gewährleisten.
Foto: CP-Anlage ALMA CHEM MCW zur Elimination von Schwermetallen, AOX, Kohlenwasserstoffe und Cyaniden
ALMA NeoDAF ist eine hochentwickelte Flotationsanlage, die speziell für die Abtrennung von Flocken und Schwebstoffen konzipiert wurde. Diese Anlage arbeitet nach dem Prinzip der Druckentspannungsflotation, bei der das Abwasser unter Druck mit Luft gesättigt und anschließend entspannt wird. Dabei entstehen feine Luftblasen, die sich an den Flocken anlagern und diese an die Oberfläche treiben, wo sie als Schlamm abgeschöpft werden. Die ALMA NeoDAF ist besonders geeignet, um die Effizienz der Schwermetallentfernung und organischer Verbindungen zu maximieren, indem sie eine exakte Steuerung der Prozessparameter bietet.
Fazit
Fällung und Flockung sind unverzichtbare Verfahren in der modernen industriellen Abwasserbehandlung. Durch den gezielten Einsatz von Fällmitteln und Polymeren lassen sich gelöste und kolloidale Verunreinigungen effektiv entfernen, was zur Einhaltung von Grenzwerten und zur Verbesserung der Wasserqualität beiträgt. Unsere ALMA CHEM MCW und ALMA NeoDAF bieten maßgeschneiderte Lösungen, die eine effiziente Abwasserbehandlung ermöglichen und flexibel an industrielle Anforderungen angepasst werden können.
Für weiter Informationen zu unseren Produkten können Sie uns gerne jederzeit kontaktieren!
