Neutralisationsfällung ist ein zentrales Verfahren in der industriellen Abwasserbehandlung, bei dem durch pH-Regulierung gelöste Verbindungen in unlösliche Feststoffe umgewandelt werden. Diese Technik wird häufig angewendet, um Schwermetalle, Phosphate und andere Schadstoffe aus dem Abwasser zu entfernen. Die Neutralisationsfällung stellt sicher, dass Metalle und andere gelöste Stoffe effektiv entfernt werden, indem der pH-Wert des Abwassers so eingestellt wird, dass diese Stoffe als Hydroxide, Carbonate oder andere schwerlösliche Verbindungen ausfallen.
Inhaltsverzeichnis
Technische Hintergründe
pH-Kontrolle:
- Die Neutralisationsfällung basiert auf der Anpassung des pH-Werts des Abwassers, um die Bildung von unlöslichen Verbindungen zu fördern. In vielen Fällen wird der pH-Wert durch Zugabe von Säuren (z. B. Schwefelsäure) oder Basen (z. B. Natriumhydroxid) so eingestellt, dass Schwermetalle als Metallhydroxide ausgefällt werden.
- Für die Fällung von Metallen wie Eisen, Zink, Kupfer oder Nickel ist ein pH-Wert zwischen 8 und 9 optimal, da in diesem Bereich die Hydroxide dieser Metalle am wenigsten löslich sind.
Reaktionschemie:
- Bei der Fällung von Metallen entstehen durch die Zugabe von Laugen Metallhydroxide, die sich zu feinen Partikeln zusammenschließen. Diese Reaktion ist von der Konzentration der Metallionen und der Reaktionszeit abhängig.
- Für die Fällung von Phosphaten wird häufig Calciumhydroxid (Kalkmilch) eingesetzt, das die Phosphate als Calciumphosphat bindet und in unlösliche Feststoffe überführt. Diese Technik ist besonders verbreitet in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, wo phosphathaltige Abwässer behandelt werden müssen.
Foto: Unsere Abwasserbehandlungsanlage ALMA CHEM MCW zur Fällung und Flockung Schwermetallen, AOX, Kohlenwasserstoffe und Cyaniden
Anwendungsbereiche
Metallverarbeitende Industrie:
- In der Galvanik und Oberflächenbehandlung enthält das Abwasser hohe Konzentrationen an Schwermetallen wie Chrom, Nickel und Kupfer, die durch Neutralisationsfällung als Hydroxide aus dem Wasser entfernt werden. Die präzise Einstellung des pH-Werts sorgt dafür, dass die Metalle in unlösliche Formen umgewandelt und anschließend durch Sedimentation, Filtration oder Flotation entfernt werden können.
Lebensmittel- und Getränkeindustrie:
- In dieser Branche fallen phosphathaltige Abwässer an, die durch Neutralisationsfällung mit Calciumhydroxid behandelt werden. Hierbei wird der pH-Wert so eingestellt, dass Calciumphosphat ausfällt und als Schlamm abgetrennt wird. Dies ist entscheidend, um eine Überdüngung der Gewässer durch Phosphate zu verhindern und die Einhaltung der Grenzwerte sicherzustellen.
Chemische und Pharmazeutische Industrie:
- Abwässer in diesen Industrien können stark saure oder alkalische Eigenschaften aufweisen. Hier wird die Neutralisationsfällung angewendet, um den pH-Wert des Abwassers auf einen neutralen Bereich zu bringen, in dem Verunreinigungen wie Metalle und Phosphate am besten ausgefällt werden. Dabei kommen oft spezielle Neutralisationsmittel zum Einsatz, die gezielt für die Zusammensetzung des Abwassers ausgewählt werden.
Papier- und Zellstoffindustrie:
- In dieser Branche werden Neutralisationsfällungen genutzt, um organische und anorganische Rückstände, insbesondere Phosphate und Kalkablagerungen, aus dem Abwasser zu entfernen. Dies ist wichtig, um Ablagerungen und Korrosion in den Anlagen zu verhindern und die Effizienz der weiteren Aufbereitungsschritte zu steigern.
Farb- und Lackindustrie:
- Hier wird die Neutralisationsfällung angewendet, um Pigmente und Metallionen zu fällen, die in Abwässern dieser Branche oft vorkommen. Durch präzise pH-Einstellung werden diese Stoffe als unlösliche Verbindungen gebunden und dann durch Filtration oder Sedimentation aus dem Abwasser entfernt.
Verfahrenstechnische Umsetzung
In Neutralisationsfällungsanlagen wird das Abwasser in Reaktionsbehältern mit Rührwerken oder Reaktionsschlaufen vermischt, um eine gleichmäßige Verteilung der Fällmittel und eine optimale Reaktionszeit zu gewährleisten. Die Dosierung der Säuren oder Laugen erfolgt meist automatisiert und wird kontinuierlich überwacht, um sicherzustellen, dass der pH-Wert im gewünschten Bereich bleibt.
Je nach Zusammensetzung des Abwassers und Art der zu behandelnden Verbindungen kann die Fällung durch weitere Verfahren wie Flockung ergänzt werden, um die feinen Partikel zu größeren Flocken zu aggregieren und so die Abtrennung zu erleichtern.
Chromat-Reduktion mittels Natriumbisulfit
Ein spezieller Anwendungsfall der Neutralisationsfällung ist die Chromatreduktion. Chrom(VI), das hochgiftig und stark oxidierend ist, wird mit Natriumbisulfit (NaHSO₃) zu Chrom(III) reduziert. Das entstandene Chrom(III) wird anschließend als Hydroxid durch pH-Anpassung mit Lauge ausgefällt. Diese Technik wird besonders in der Oberflächentechnik angewendet, um toxische und mobile Chrom(VI)-Verbindungen in weniger gefährliche Formen umzuwandeln und sicher abzuscheiden.
Vorteile und Herausforderungen
Vorteile:
- Die Neutralisationsfällung ist ein kosteneffektives und bewährtes Verfahren zur Entfernung gelöster Schadstoffe und zur Regulierung des pH-Werts.
- Sie lässt sich flexibel auf verschiedene Abwasserarten anpassen und ist in vielen Industriezweigen problemlos integrierbar.
- Die Methode ist besonders geeignet, um eine breite Palette an Stoffen wie Metalle und Phosphate aus dem Abwasser zu entfernen.
Herausforderungen:
- Eine präzise pH-Kontrolle ist erforderlich, um sicherzustellen, dass die Fällung effizient abläuft und alle Schadstoffe in unlösliche Formen überführt werden.
- Die nachfolgende Abtrennung der gebildeten Feststoffe erfordert oft zusätzliche Schritte wie Flockung oder Filtration, um eine hohe Abscheideleistung zu gewährleisten.
Fazit
Die Neutralisationsfällung ist ein äußerst vielseitiges und effektives Verfahren zur Behandlung industrieller Abwässer. Durch die gezielte pH-Einstellung und Zugabe spezifischer Chemikalien können Metalle, Phosphate und andere Schadstoffe effizient entfernt werden. In Kombination mit ergänzenden Technologien wie der Flockung und Filtration bietet die Neutralisationsfällung eine verlässliche Möglichkeit, Abwässer so zu behandeln, dass sie den gesetzlichen Vorgaben entsprechen und eine hohe Wasserqualität gewährleistet wird.
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Foto: Unsere Abwasserbehandlungsanlage ALMA CHEM MCW zur Fällung und Flockung Schwermetallen, AOX, Kohlenwasserstoffe und Cyaniden
