Was ist ein anorganisches Flockungshilfsmittel?
Ein Flockungshilfsmittel ist ein Mittel, das kleine Schwebeteilchen in Wasser zu groben Teilchen (Flocken) verbindet oder die Größe der sich bildenden Flocken vergrößert (Vergröberung).
Flockungshilfsmittel werden in zwei Arten eingeteilt: Anorganische Flockungshilfsmittel und polymere Flockungshilfsmittel. Anorganische Flockungshilfsmittel werden zur Bildung von Flocken verwendet und können grob in Flockungsmittel auf Aluminium- und Eisenbasis eingeteilt werden. Bekannte Beispiele hierfür sind Polyaluminiumchlorid (PAC) und Eisenchlorid.
Im Gegensatz zu anorganischen Flockungshilfsmitteln werden polymere Flockungshilfsmittel zugesetzt, um die gebildeten Flocken zu vergröbern und nicht, um sie zu bilden. Aus diesem Grund werden sie auch als Flockungsmittel bezeichnet. Hydrolysiertes Polyacrylamid ist ein typisches Beispiel.
Anwendungen von anorganischen Flockungshilfsmitteln
Wie bereits erwähnt, werden durch die Zugabe von Anorganischen Flockungshilfsmitteln Flocken aus Schwebstoffen im Wasser erzeugt.
Von den Schwebstoffen lassen sich die kleinen Partikel mit einem Durchmesser von 1 nm – 1 µm nur schwer durch normale Sedimentations- oder Sandfiltrationsverfahren abtrennen und entfernen. Anorganische Flockungshilfsmittel erhöhen die scheinbare Partikelgröße, sodass diese Behandlungsmethoden auch auf kleine Partikel angewandt werden können, die normalerweise nur schwer abgetrennt werden können.
Anorganische Flockungshilfsmittel werden in der Wasser- und Abwasseraufbereitung eingesetzt. Da jedes Flockungsmittel unterschiedliche Betriebsbedingungen wie pH-Wert und Wassertemperatur aufweist, muss das am besten geeignete Mittel je nach Qualität und Zusammensetzung des zu behandelnden Wassers ausgewählt werden.
Funktionsweise von anorganischen Flockungshilfsmitteln
Die Oberfläche von Schwebeteilchen im Wasser ist im Allgemeinen negativ geladen. Diese negativ geladenen Teilchen stoßen sich gegenseitig ab und verteilen sich daher, ohne sich abzusetzen.
Die Aluminium- und Eisen-Ionen in Anorganischen Flockungshilfsmitteln sind dagegen positiv geladen. Durch die Zugabe dieser Ionen, die entgegengesetzte Ladungen zu den Schwebeteilchen aufweisen, können die Oberflächenladungen der Teilchen neutralisiert und ausgeglichen werden. Auf diese Weise nimmt die Abstoßungskraft ab und wird geringer als die Anziehungskraft zwischen den Teilchen, sodass sich die Teilchen aneinander binden und Flocken bilden können.
Die Geschwindigkeit, mit der sich die Flocken absetzen, ist proportional zum Quadrat der Teilchen. Mit anderen Worten: Je gröber und größer die Teilchen sind, desto schneller setzt sich die Flockenmasse ab.
Durch den Zusatz von Anorganischen Flockungshilfsmitteln entstehen Flocken mit relativ kleinen Teilchendurchmessern. Um die Teilchenvergröberung zu beschleunigen, kann daher zusätzlich zu den anorganischen Flockungshilfsmitteln ein polymeres Flockungsmittel verwendet werden.
Wenn polymere Flockungsmittel zugesetzt werden, werden die Flocken durch das Flockungsmittel vernetzt. Diese Vernetzung bewirkt eine Vergröberung der Flocken, was die Sedimentationsrate und damit die Trennleistung erhöht.
Auswahl von anorganischen Flockungshilfsmitteln
Anorganische Flockungshilfsmittel werden häufig zur Wasserreinigung eingesetzt, aber es besteht eine generelle Ungleichheit zwischen der Qualität des Rohwassers und der Art des Mittels sowie eine Art Kompatibilität, die sich erst während des tatsächlichen Betriebs zeigt. Die Auswahl eines anorganischen Flockungshilfsmittels beinhaltet eine Vielzahl von Gesichtspunkten.
Anorganische Flockungshilfsmittel lassen sich nach ihrer Zusammensetzung einteilen: auf Aluminium-, Eisen-, Chlor- und Schwefelbasis, manchmal auch auf Kalziumbasis.
Anorganische Flockungshilfsmittel auf Aluminiumbasis werden häufig zur Enthärtung von Brauchwasser verwendet oder wenn das Wasser keine Schwermetalle enthält, wie z. B. bei Trinkwasser. Sie werden mit dem Ziel eingesetzt, weniger verschmutztes Wasser zu reinigen, um es sauberer zu machen. Anorganische Flockungshilfsmittel auf Eisenbasis werden häufig zur Reinigung von schwermetallhaltigem Wasser verwendet und erwecken den Eindruck, als würden sie zur Reinigung von schwer zu behandelndem Abwasser eingesetzt. In beiden Fällen ist es nicht möglich, zwischen den beiden zu unterscheiden, und die Wahl richtet sich nach den Behandlungstests des Rohwassers und den Betriebskosten.
Chlor- und Schwefelsysteme wirken sich auf die endgültige Klärschlammbehandlungsmethode aus. Bei Chlorsystemen besteht keine Wahlmöglichkeit zwischen den Behandlungsorten für die Kompostierung. Systeme auf Schwefelbasis können je nach Qualität des Rohwassers auch Gerüche erzeugen, was sich auf die Wahl des Behandlungsortes auswirken wird. Wenn der Schlamm kein Chlor enthält und keinen üblen Geruch erzeugt, kann die Zahl der Behandlungsstandorte erweitert werden, was jedoch eine Strafe für den Empfänger und einen Anstieg der Behandlungskosten zur Folge hat. Je nach Zusammensetzung des Schlamms kann eine Wertschöpfung möglich sein, z. B. durch Verkauf. In Stahlwerken beispielsweise ist der Klärschlamm meist eisenhaltig und wird daher als Rohstoff für Eisen verwertet. Bei der Auswahl anorganischer Flockungshilfsmittel geht es in erster Linie um die Reinigung des Wassers, aber es ist auch wichtig, die Betriebskosten zu berücksichtigen, einschließlich der Bestimmung des Schlamms.
Recycelte anorganische Flockungshilfsmittel
Eisenchloridlösungen werden zum Ätzen und zur Oberflächenbehandlung von Metallen verwendet. Das Abwasser wird vom Hersteller gesammelt, der Metallgehalt wird entfernt und das Produkt wird als Recyclingprodukt verkauft. Flockungsmittel auf Aluminiumbasis werden ebenfalls aus Abfallflüssigkeiten hergestellt, die bei der Aluminiumherstellung anfallen. Da sie preiswerter sind als neue Flüssigkeiten, werden recycelte Produkte als anorganische Flockungshilfsmittel in der Abwasserbehandlung eingesetzt.