Leichtflüssigkeiten sind wasserunlösliche Stoffe mit einer geringeren Dichte als Wasser und umfassen Substanzen wie Mineralöle, Benzin, Diesel und andere Kohlenwasserstoffverbindungen. Sie entstehen häufig in industriellen Prozessen, im Straßenverkehr oder bei der Lagerung und Verarbeitung von Ölprodukten. In der industriellen Wasser- und Abwasserbehandlung stellen Leichtflüssigkeiten eine bedeutende Herausforderung dar, da sie nicht nur die Umwelt gefährden, sondern auch die Funktionalität von Wasseraufbereitungsanlagen beeinträchtigen können.

Dieser Artikel gibt einen umfassenden Überblick über die Definition, die physikalisch-chemischen Eigenschaften von Leichtflüssigkeiten, ihre Auswirkungen auf die Wasseraufbereitung und die Technologien zur effektiven Entfernung aus Wasser- und Abwasserströmen.

Definition und Eigenschaften von Leichtflüssigkeiten

Leichtflüssigkeiten sind organische Flüssigkeiten, die eine geringere Dichte als Wasser aufweisen (meist < 1 g/cm³). Aufgrund ihrer hydrophoben Eigenschaften mischen sie sich nicht mit Wasser und bilden auf dessen Oberfläche eine Trennschicht.

Typische Beispiele für Leichtflüssigkeiten:

• Mineralöle: Schmieröle, Motoröle.
• Kraftstoffe: Benzin, Diesel, Kerosin.
• Hydrauliköle: In industriellen Maschinen und Fahrzeugen verwendet.

Physikalisch-chemische Eigenschaften:

• Dichte: Zwischen 0,7 und 0,95 g/cm³, abhängig von der Zusammensetzung.
• Viskosität: Variiert stark; Schmieröle sind viskoser als Kraftstoffe.
• Hydrophobie: Sie sind nicht in Wasser löslich, lagern sich jedoch an organischen Materialien oder Mikroplastik an.
• Flüchtigkeit: Viele Leichtflüssigkeiten wie Benzin haben eine hohe Flüchtigkeit, wodurch sie auch gasförmig freigesetzt werden können.

Herkunft und Vorkommen von Leichtflüssigkeiten im Abwasser

Leichtflüssigkeiten gelangen auf verschiedenen Wegen in Wasser- oder Abwassersysteme:

1. Industrielle Prozesse:

• Fertigungsbetriebe und Werkstätten: Durch die Nutzung von Schmier- und Schneidölen.
• Petrochemische Industrie: Abwässer aus Raffinerien enthalten oft hohe Mengen an Kohlenwasserstoffen.

2. Transport und Verkehr:

• Straßenabflusswasser: Durch Ölverluste von Fahrzeugen und Leckagen auf Straßenflächen.
• Tankstellen: Tropfverluste und Überlaufereignisse führen zur Kontamination des Regenwassers.

3. Lagerung und Unfälle:

• Öllagerstätten: Leckagen aus Lagertanks oder Rohrleitungen.
• Havarien: Ölverschmutzungen nach Tankerunfällen oder Rohrbrüchen.

Auswirkungen von Leichtflüssigkeiten

1. Umweltbelastung:

• Leichtflüssigkeiten schwimmen auf Wasseroberflächen und bilden Barrieren, die den Sauerstoffaustausch mit der Atmosphäre behindern. Dies führt zu Sauerstoffmangel in Gewässern und schädigt aquatische Ökosysteme.
• Viele Leichtflüssigkeiten sind toxisch und belasten die Flora und Fauna in kontaminierten Gebieten.

2. Betriebsprobleme in Wasseraufbereitungsanlagen:

• Fouling: Ablagerungen von Ölen und Fetten auf Membranen oder in Rohrleitungen.
• Effizienzverluste: Filter und Separatoren verstopfen schneller, was die Betriebskosten erhöht.
• Korrosion: Bestimmte Kohlenwasserstoffe können chemische Reaktionen auslösen, die Materialien schädigen.

Technologien zur Entfernung von Leichtflüssigkeiten

Die Behandlung von Abwässern, die Leichtflüssigkeiten enthalten, erfordert spezielle Technologien, um eine effektive Trennung und Entsorgung sicherzustellen.

1. Mechanische Verfahren

• Ölabscheider:
  Ölabscheider sind bewährte Systeme zur Trennung von Leichtflüssigkeiten basierend auf dem Dichteunterschied zwischen Wasser und Öl.

  • Schwerkraftabscheider: Das Wasser fließt langsam durch eine Kammer, sodass die Öle an die Oberfläche steigen und abgeschöpft werden können.
  • Koaleszenzabscheider: Durch den Einsatz von Koaleszenzelementen (feine Strukturen) werden kleine Öltröpfchen zu größeren Tropfen zusammengeführt, die leichter abgeschieden werden können.
  • DIN 1999-100: Norm für Leichtflüssigkeitsabscheider, die insbesondere in Tankstellen und Werkstätten Anwendung findet.

• Lamellenklärer:
  Diese Systeme nutzen geneigte Platten, die den Wasserfluss verlangsamen und die Trennung von Leichtflüssigkeiten unterstützen.

2. Membrantechnologien

• Ultrafiltration (UF):
  Hydrophobe Membranen können Leichtflüssigkeiten effizient zurückhalten und ermöglichen eine fast vollständige Entfernung von Ölpartikeln.

3. Chemische Verfahren

• CP-Anlagen:
  Mit speziellen Fäll- und Flockungsmitteln werden Öltröpfchen gebunden und sedimentieren als Schlamm. Diese Technik ist besonders bei hohen Leichtflüssigkeitskonzentrationen effektiv.

• Adsorption:
  Aktivkohle oder andere adsorptive Materialien binden Kohlenwasserstoffe und reinigen das Wasser.