Fällungs- und Flockungsanlagen sind zentrale Systeme in der industriellen Abwasserbehandlung, die darauf abzielen, gelöste und kolloidale Verunreinigungen zu entfernen. Diese Anlagen nutzen chemische Prozesse, um gelöste Stoffe in feste Partikel zu überführen, die durch Flockung aggregiert und anschließend abgetrennt werden. Fällungs- und Flockungsanlagen sind flexibel und können auf verschiedene Belastungen und Abwässer angepasst werden.

Technische Hintergründe und Verfahren

Fällungs- und Flockungsanlagen bestehen aus mehreren Verfahrensschritten, die je nach Zusammensetzung des Abwassers und der Zielparameter variiert werden können. Die wichtigsten Schritte umfassen:

1. Neutralisationsfällung: Diese Technik wird eingesetzt, wenn das Abwasser stark saure oder alkalische Eigenschaften aufweist. Dabei wird der pH-Wert des Abwassers durch Zugabe von Säuren oder Laugen auf einen neutralen Wert eingestellt, was die Fällung von gelösten Metallionen wie Eisen, Aluminium oder Schwermetallen ermöglicht. Durch die Neutralisation entstehen unlösliche Hydroxide, die anschließend durch Flockung zu größeren Partikeln aggregiert werden.

2. Sulfidische Fällung: Bei Abwässern, die hohe Konzentrationen an Schwermetallen wie Kupfer, Zink oder Blei aufweisen, wird die sulfidische Fällung angewendet. Hierbei werden Sulfidverbindungen (z. B. Natriumsulfid) dosiert, um die Schwermetalle in unlösliche Metallsulfide zu überführen. Diese Metallsulfide sind stabil und lassen sich durch Flockung und anschließende Sedimentation oder Flotation leicht abtrennen. Die sulfidische Fällung ist besonders effektiv, um niedrige Grenzwerte für Schwermetalle im Abwasser zu erreichen.

3. Schwermetallentfernung: Schwermetalle sind häufige Kontaminanten in industriellen Abwässern, insbesondere in der Galvanik-, Metallverarbeitungs- und Chemieindustrie. Fällungs- und Flockungsanlagen sind darauf ausgelegt, Schwermetalle effizient zu entfernen, um gesetzliche Grenzwerte zu erfüllen. Neben der Neutralisations- und sulfidischen Fällung können auch Fällungsmittel wie Eisen- oder Aluminiumsalze eingesetzt werden, die Schwermetalle in schwer lösliche Verbindungen umwandeln. Diese Partikel werden anschließend durch Flockung zu größeren Flocken gebunden, die durch Sedimentation oder Flotation entfernt werden.

Flockung: Funktionsweise von Polymeren

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.

1. Kationische Polymere: Diese tragen eine positive Ladung und sind besonders geeignet, um negativ geladene Partikel im Abwasser zu binden.
2. Anionische Polymere: Diese haben eine negative Ladung und werden verwendet, um positiv geladene Partikel zu flocken.
3. 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.