Was ist Flockung?
Die Flokkulierung ist der Schritt, der der Koagulation in der Abwasserbehandlung folgt. Sobald die Abfallpartikel durch Koagulation agglomeriert sind, werden Flockungsmittel verwendet, um die Agglomerate zu entfernen.
Definition von Flockung
Die Ausflockung ist eine vorwiegend mechanische Maßnahme. Sie ist ein Rührvorgang, der das Zusammentreffen von Partikeln in einer Flüssigkeit fördern soll. Sie wird mit Polymeren durchgeführt, die als Klebstoff zwischen den Flocken fungieren und so die Handhabung beschleunigen. Die durch die Flockung gebildeten Flocken oder Partikelansammlungen können nach der Ruhephase ausfallen und sind leicht zu entfernen.
Die Flokkulierung ist ein wichtiger Schritt in der Wasseraufbereitung und geht immer der Koagulation voraus. Anschließend folgt eine Dekantierung, um das Wasser von Verunreinigungen zu trennen.
Flokkulierung für die Wasseraufbereitung
Der Prozess der Ausflockung
Die Flokkulierung ist ein hauptsächlich mechanischer Prozess, der darauf abzielt, Ansammlungen von Schwebstoffen zu sammeln, die zuvor bereits koaguliert wurden. Dieser Prozess erfordert daher vorgelagert einen Koagulationsschritt, um funktionieren zu können. Nach der Flokkulierung erhält man die Bildung großer Massen, die als Flocken (Ansammlungen von miteinander verbundenen Stoffen) bezeichnet werden. Letztendlich werden sich diese Flocken in Präzipitate umwandeln und sich am Boden absetzen. Dieses Verfahren findet man bei der Partikelfiltration in Wasseraufbereitungsanlagen. Es wird mit der Koagulation in der primären Phase der Wasseraufbereitung kombiniert.
Bei der Flockung wird die Lösung vorsichtig gemischt, damit die Partikel, die man entfernen möchte, miteinander in Kontakt kommen. Die Partikel, die manchmal für das bloße Auge unsichtbar sind, werden sich zusammenschließen, bis sie sichtbar und damit leicht zu entfernen sind.
Um diesen Vorgang noch effektiver zu gestalten, werden schwere organische Polymere (mit hohem Molekulargewicht) hinzugefügt. Diese Zugabe ermöglicht unter anderem :
- den Vorgang schneller und effizienter machen, indem sie Brücken zwischen den Flocken schaffen und gleichzeitig ihr Gewicht erhöhen
- den Dekantierungsprozess zu erleichtern
Wenn die Flocke ihre optimale Größe erreicht hat (eine Stunde in Kläranlagen), endet der Flokkulierungsprozess. Hier setzt die Phase der Wassertrennung ein, mit Prozessen wie der Dekantierung.
Die Flockungsmittel
Anionische Polymere
Anionische Polymere sind wasserlösliche Moleküle, die im Flokkulierungsprozess eingesetzt werden. Sie besitzen hohe Molekularmassen und sind negativ geladen.
Diese Eigenschaften ermöglichen es ihnen, positiv geladene Partikel zu binden und zu neutralisieren. Zu diesen Partikeln gehören auch Mineralien, die später durch einen Enthärtungsprozess entfernt werden.
Flockungsmittel sind wasserlösliche chemische Mittel, die die Bindung zwischen Flocken gewährleisten. Sie besitzen oft eine lange Kohlenstoffkette, um ein hohes Molekulargewicht zu haben. Diese Eigenschaft ermöglicht es ihnen, die Sedimentation feiner Wasserpartikel zu bewirken. Sie können verschiedene Arten aufweisen:
- Die natürlichen Flockungsmittel, die aufgrund ihres ökologischen Charakters zunehmend für die Abwasserbehandlung geschätzt werden. Der aktuelle Kontext und seine Entwicklung lassen gute Perspektiven für diese Art von Flockungsmittel erkennen. Es handelt sich um Mischungen aus Proteinen und Polysacchariden, die Carboxyl-, Hydroxyl- und Amingruppen besitzen. Sie haben ein hohes Molekulargewicht, was sie zu vielversprechenden Flockungsmitteln macht. Sie werden aus Biodiesel oder Bioethanol gewonnen.
- Im Gegensatz dazu werden die synthetischen Flockungsmittel auf Erdölbasis zunehmend an Bedeutung verlieren.
Eine weitere Unterscheidung betrifft die Ladung des Polymers. Diese kann positiv oder negativ sein, was uns jeweils anionische oder kationische Polymere beschert. Und beide spielen eine unverzichtbare Rolle bei der Flockung.
Es ist auch wichtig zu wissen, dass die Eigenschaften des Wassers (Temperatur, pH-Wert usw.) die Leistung der Polymere beeinflussen werden.
Kationische Polymere
Wie anionische Polymere sind auch kationische Polymere wasserlöslich und werden im Flokkulierungsprozess eingesetzt. Sie besitzen die gleiche Eigenschaft einer hohen Molekularmasse. Kationische Polymere sind jedoch im Gegensatz zu anionischen Polymeren positiv geladen. Diese Eigenschaften ermöglichen es ihnen, sich an negativ geladene Partikel im Wasser zu binden und diese zu neutralisieren, wie zum Beispiel:
- Algen
- Bakterien
- Schlick
- pathogene Organismen, etc.
FAQ
Was ist der Unterschied zwischen einem Flockungsmittel und einem Koagulans?
Ein Koagulans wird verwendet, um die elektrischen Ladungen von suspendierten Kolloidpartikeln zu neutralisieren, was deren Annäherung erleichtert. Das Flockungsmittel greift dann ein, um diese Partikel zu größeren Flocken zu agglomerieren. Mit anderen Worten, die Koagulation bereitet das Wasser auf die Flokkulierung vor, die die Trennung der Partikel abschließt.
Warum ist die Flokkulierung bei der Behandlung bestimmter natürlicher Wässer unerlässlich?
In Umgebungen wie Mündungsgebieten oder Grundwasserleitern mit feinen Partikeln ist die Flokkulierung entscheidend, um das Wasser natürlich oder künstlich zu klären. Wenn beispielsweise Süßwasser auf Salzwasser trifft, können spontane Flokkulierungsreaktionen aufgrund des Vorhandenseins von Ionen auftreten, wodurch die Wasserqualität ohne übermäßigen chemischen Eingriff verbessert wird.
Können ökologische oder natürliche Flockungsmittel in der Wasseraufbereitung eingesetzt werden?
Ja, es gibt natürliche Flockungsmittel auf Basis von Stärke, Chitosan oder pflanzlichen Proteinen, die oft in ökologischen Verfahren oder zur Behandlung von Wässern für die Bewässerung oder sensible Anwendungen eingesetzt werden. Diese Produkte werden zunehmend auf ihre Leistungen hin untersucht, die mit synthetischen Flockungsmitteln vergleichbar sind, jedoch ohne toxische Auswirkungen auf die Umwelt.
Welche Arten von Industrien nutzen die Flokkulierung außerhalb der Trinkwasseraufbereitung?
Viele Industrien nutzen die Flokkulierung, wie zum Beispiel:
- Die Biotechnologie, um Zellen und Ablagerungen zu trennen.
- Die Papierindustrie, für die Agglomeration von Fasern und Füllstoffen.
- Die Metallurgie, um Edelmetalle zurückzugewinnen.
Diese Anwendungen zeigen die Vielseitigkeit des Prozesses, weit über das kommunale Wasser hinaus.
Welche Parameter sind für eine effektive Flokkulierung zu überwachen?
Um eine optimale Flokkulierung zu gewährleisten, müssen mehrere Parameter beherrscht werden:
- pH-Wert des Wassers (oft ideal zwischen 6,5 und 7,5 je nach Flockungsmittel).
- Rührzeit und -geschwindigkeit, um den Bruch der Flocken zu vermeiden.
- Präzise Dosierung der Reagenzien (dank Dosierpumpen).
- Temperatur, da sie die Reaktion und die Sedimentation beeinflusst. Diese Anpassungen gewährleisten eine schnelle und stabile Flockenbildung.
