Sowohl die Trinkwasser- als auch die Abwasseraufbereitung hängen von der Flockung und Koagulation ab.
Jeder Wasserkörper enthält Schwebstoffe. Die physikalischen Kräfte (statische Elektrizität), die auf die kleinsten Partikel (Kolloide) wirken – die alle eine negative Ladung aufweisen, wenn sie im Wasser suspendiert sind –, stoßen einander ab und stabilisieren die Kolloide.
Dieser Artikel befasst sich detaillierter mit der Verwendung von Koagulierungsmitteln in Wasseraufbereitungssystemen.
Was sind Koagulation und Flockung bei der Wasseraufbereitung?
Beide bieten eine zuverlässige Methode zur Behandlung der Wassertrübung, einem entscheidenden Indikator für die Wasserqualität. Trübung ist definiert als die Trübung oder Undurchsichtigkeit einer Flüssigkeit, die normalerweise für das bloße Auge nicht wahrnehmbar ist.
Um die Kräfte zu überwinden, die die suspendierten Partikel stabil halten, werden Flockung und Koagulation als zwei getrennte Prozesse nacheinander eingesetzt.
Die Ladungen der Partikel werden durch Koagulation neutralisiert, aber sie können sich durch Flockung miteinander verbinden und an Größe zunehmen, was ihre Entfernung aus der Flüssigkeit erleichtert.
Der Koagulationsprozess bei der Wasseraufbereitung
Dies verhindert, dass sich die winzigen Partikel gegenseitig abstoßen, und fördert ihre Aggregation zu größeren Partikeln, die aneinander haften können. Je größer das Partikel, desto einfacher ist es, es aus einer Flüssigkeit zu extrahieren.
Mikroflocken sind diese größeren 'Klumpen' von Partikeln, die manchmal für das bloße Auge unsichtbar sind. Dies zeigt an, dass die Ladungen auf den neu entstandenen Partikeln neutralisiert wurden, da das sie umgebende Wasser klar sein sollte.
Wenn dies nicht der Fall ist, kann mehr Koagulierungsmittel erforderlich sein. Wenn zu viel Koagulierungsmittel vorhanden ist, stoßen sich die Partikel wieder gegenseitig ab, hauptsächlich aufgrund der umgekehrten Ladung.
Das Koagulierungsmittel wird durch schnelles Mischen gleichmäßig verteilt, um Partikelkollisionen zu fördern. Da die wirksamsten Metall-Koagulierungsmittel-Hydrolyseprodukte zwischen 0,01 und 1,0 Sekunden entstehen, ist eine nachträgliche Dosierung mit zusätzlichem Koagulierungsmittel und eine pH-Wert-Anpassung nach der anfänglichen Injektion selten wirksam.
Rückmischreaktoren, eine beliebte Art von Schnellmischern, haben typischerweise quadratische Tanks mit vertikalen Rührwerken. WCS entwickelt Inline-Mischer mit Geschwindigkeitsgradientensteuerung, um die idealen Bedingungen für schnelles Mischen zu schaffen, da diese häufig zu suboptimalen Ergebnissen führen, meist aufgrund der umgekehrten Ladung.
Arten von Koagulierungsmitteln
Bei der Behandlung von Wasser und Abwasser gibt es zwei Hauptkategorien von Koagulierungsmitteln: organische und anorganische.
Anorganische Koagulierungsmittel
Die Entfernung der Mehrheit der Schwebstoffe hat sich bei der Verwendung von Aluminium- und Eisen-Koagulierungsmitteln als sehr erfolgreich erwiesen. Sie bieten mehrere Vorteile, darunter:
• Erleichterung der Bildung hochgeladener Ionen mit hoher Ladungsdichte zur Neutralisierung suspendierter Partikel, Hydratisierung anorganischer Hydroxide und Erzeugung kurzer Polymerketten, die die Bildung von Mikroflocken und schweren Flocken fördern.
• Fähigkeit, einige der organischen Vorläufer herauszufiltern, die mit Chlor reagieren könnten, um Desinfektionsnebenprodukte zu erzeugen.
• Erschwingliche Stückpreise und breite Verfügbarkeit.
Sie haben einige Nachteile:
• Sie erzeugen enorme Mengen an metallreichem Schlamm, der umweltgerecht entsorgt werden muss, was die Entsorgungskosten erheblich erhöhen kann.
• Sie haben das Potenzial, den pH-Wert des Wassers drastisch zu verändern, was eine pH-Regulierung erfordert, da der pH-Wert für eine ordnungsgemäße Koagulation entscheidend ist. Sie benötigen außerdem korrosionsbeständige Dosier- und Lagerausrüstung.
• Eisensulfat, Eisen(III)-sulfat und Aluminiumsulfat sind allesamt extrem saure Substanzen, die die Alkalität verbrauchen und den pH-Wert senken. Auf der anderen Seite erhöht Natriumaluminat den pH-Wert und verbessert die Alkalität.
Organische Koagulierungsmittel
Die Entfernung der Mehrheit der Schwebstoffe hat sich bei der Verwendung von Polyamin- und Poly-DADMAC-Koagulierungsmitteln als sehr erfolgreich erwiesen. Tannate funktionieren sehr gut bei Fetten und Ölen. Sie bieten mehrere Vorteile, darunter:
• Ermöglichen es, dass relativ niedrige Ladungsdichten weniger geladene suspendierte Partikel effizienter neutralisieren. Ohne Verwendung von Metallen oder Hydroxiden werden längere Polymerketten erzeugt, die die Mikroflockenbildung verbessern.
• Fähigkeit, einige der organischen Vorläufer herauszufiltern, die mit Chlor reagieren könnten, um Desinfektionsnebenprodukte zu erzeugen.
• Flüssige Formen, nicht korrosiv und sofort einsatzbereit.
• Beeinflussen den pH-Wert nicht und werden selten oder kaum von ihm beeinflusst.
Sie haben einige Nachteile:
• Höherer Stückpreis.
• Wenn der Ladungsbedarf groß ist, sind große Dosierungen erforderlich.
• Flocken mit geringer Dichte: Setzen sich nicht immer gleichmäßig ab.
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Schließlich setzt die Nichteinhaltung der Umweltanforderungen bei der Abwasserbehandlung Unternehmen einer wachsenden behördlichen Prüfung und ernsthaften Reputationsrisiken aus.
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