Wie wirken Wasseraufbereitungschemikalien in der tertiären Wasseraufbereitung?

Die tertiäre Wasseraufbereitung, auch als fortgeschrittene Abwasserbehandlung bekannt, ist ein entscheidender Schritt im Wasserreinigungsprozess. Ziel ist es, die Wasserqualität nach der Primär- und Sekundäraufbereitung weiter zu verbessern und verbleibende Schadstoffe wie Nährstoffe, Schwermetalle und Mikroorganismen zu entfernen. Chemikalien zur Wasseraufbereitung spielen in dieser Phase eine entscheidende Rolle und steigern die Effizienz und Wirksamkeit des Aufbereitungsprozesses. Als Lieferant von Wasseraufbereitungschemikalien bin ich mit der Funktionsweise dieser Chemikalien in der tertiären Wasseraufbereitung bestens vertraut und freue mich, dieses Wissen mit Ihnen zu teilen.

Koagulation und Flockung

Eine der Hauptfunktionen von Wasseraufbereitungschemikalien in der Tertiäraufbereitung ist die Koagulation und Flockung. Gerinnungsmittel sind Chemikalien, die die negativen Ladungen schwebender Partikel im Wasser neutralisieren. Diese Partikel, die oft kolloidaler Natur sind, stoßen sich aufgrund ihrer ähnlichen Ladung gegenseitig ab, was ihre Ablagerung erschwert. Zu den üblichen Gerinnungsmitteln gehören Aluminiumsulfat (Alaun) und Eisenchlorid.

Bei Zugabe zu Wasser zerfallen Gerinnungsmittel in Ionen. Alaun zerfällt beispielsweise in Aluminiumionen und Sulfationen. Die Aluminiumionen reagieren mit den negativ geladenen Teilchen im Wasser und neutralisieren deren Ladungen. Sobald die Ladungen neutralisiert sind, können die Partikel näher zusammenrücken und größere Aggregate, sogenannte Flocken, bilden.

Flockungsmittel hingegen sind langkettige Polymere, die dabei helfen, die bei der Koagulation gebildeten kleinen Flocken zu größeren, besser absetzbaren Flocken zu überbrücken. Sie wirken, indem sie an der Oberfläche der Flocken adsorbieren und Verbindungen zwischen ihnen herstellen. Dieser Prozess erleichtert nicht nur die Abtrennung der Flocken vom Wasser, sondern verbessert auch die Klarheit des aufbereiteten Wassers. Polyacrylamid ist beispielsweise ein weit verbreitetes Flockungsmittel in der Wasseraufbereitung. Abhängig von der Art der Verunreinigungen im Wasser kann es anionisch, kationisch oder nichtionisch sein. Der Einsatz von Gerinnungs- und Flockungsmitteln kann die Trübung des Wassers erheblich reduzieren und Schwebstoffe, organische Stoffe und einige Schwermetalle entfernen.

Desinfektion

Die Desinfektion ist ein weiterer wichtiger Aspekt der tertiären Wasseraufbereitung, und Chemikalien zur Wasseraufbereitung sind für diesen Prozess unerlässlich. Das Ziel der Desinfektion besteht darin, schädliche Mikroorganismen wie Bakterien, Viren und Protozoen abzutöten oder zu inaktivieren. Chlor ist eines der am häufigsten verwendeten Desinfektionsmittel in der Wasseraufbereitung. Es reagiert mit Wasser und bildet hypochlorige Säure (HOCl) und Hypochloritionen (OCl - ). Diese Arten sind starke Oxidationsmittel, die in die Zellwände von Mikroorganismen eindringen und deren Stoffwechselprozesse stören können, was zu deren Tod führt.

Allerdings hat die Verwendung von Chlor einige Nachteile. Es kann mit organischen Stoffen im Wasser reagieren und Desinfektionsnebenprodukte (DBPs) wie Trihalomethane (THMs) bilden, die potenziell krebserregend sind. Um dieses Problem anzugehen, werden auch alternative Desinfektionsmittel wie Chlordioxid, Ozon und ultraviolettes (UV) Licht eingesetzt. Chlordioxid ist ein selektiveres Oxidationsmittel als Chlor und bildet nicht im gleichen Ausmaß THMs. Ozon ist ein starkes Oxidationsmittel, das Wasser schnell desinfizieren und auch einige organische Verunreinigungen entfernen kann. UV-Licht hingegen inaktiviert Mikroorganismen, indem es ihre DNA schädigt und sie so an der Fortpflanzung hindert.

Nährstoffentfernung

Die tertiäre Wasseraufbereitung konzentriert sich häufig auf die Entfernung von Nährstoffen wie Stickstoff und Phosphor aus dem Wasser. Übermäßige Mengen dieser Nährstoffe können zur Eutrophierung von Gewässern führen, was zu Algenblüten, Sauerstoffmangel und Schäden für Wasserlebewesen führt. Chemische Fällung ist eine gängige Methode zur Phosphorentfernung. Chemikalien wie Kalk (Kalziumhydroxid), Alaun und Eisensalze können mit Phosphationen im Wasser reagieren und unlösliche Niederschläge bilden. Wenn beispielsweise phosphathaltigem Wasser Kalk zugesetzt wird, bilden sich Calciumphosphat-Niederschläge, die dann durch Sedimentation oder Filtration entfernt werden können.

Die Stickstoffentfernung ist komplexer und umfasst häufig biologische und chemische Prozesse. Ein Ansatz besteht darin, Ammoniak (NH₃) durch Nitrifikation in Nitrat (NO₃ - ) umzuwandeln, gefolgt von der Umwandlung von Nitrat in Stickstoffgas (N₂) durch Denitrifikation. Zur Verbesserung dieser Prozesse können Chemikalien eingesetzt werden. Beispielsweise können bestimmte Chemikalien eine Kohlenstoffquelle für denitrifizierende Bakterien darstellen, was dazu beiträgt, den Denitrifizierungsprozess zu beschleunigen.

Kesselstein- und Korrosionshemmung

In Wasseraufbereitungsanlagen können Kalkablagerungen und Korrosion zu erheblichen Problemen führen. Unter Ablagerungen versteht man die Ablagerung unlöslicher Salze wie Calciumcarbonat, Calciumsulfat und Magnesiumhydroxid auf den Oberflächen von Rohren, Wärmetauschern und anderen Geräten. Unter Korrosion hingegen versteht man die Beschädigung von Metalloberflächen durch chemische Reaktionen mit dem Wasser.

Kalkinhibitoren sind Chemikalien, die die Bildung und Ablagerung von Kalk verhindern. Sie wirken, indem sie den Kristallisationsprozess der ablagerungsbildenden Salze stören. Beispielsweise können einige Ablagerungsinhibitoren an der Oberfläche der wachsenden Kristalle adsorbieren und so ein weiteres Wachstum und eine Aggregation verhindern. Korrosionsinhibitoren hingegen bilden einen Schutzfilm auf der Metalloberfläche und verhindern so, dass Wasser und Sauerstoff mit dem Metall in Kontakt kommen. Dieser Film kann eine passive Oxidschicht oder ein organischer Film sein. Beispielsweise werden Phosphate und Zinksalze häufig als Korrosionsinhibitoren bei der Wasseraufbereitung eingesetzt.

Spezialchemikalien für die Tertiärbehandlung

Zusätzlich zu den oben genannten gängigen Wasseraufbereitungschemikalien gibt es auch Spezialchemikalien für spezifische Anwendungen in der tertiären Wasseraufbereitung. Zum Beispiel,Umlaufwasserreinigerist für die Reinigung und Aufrechterhaltung der Qualität von Umlaufwassersystemen konzipiert. Es kann Schmutz, Ablagerungen und Biofilme aus dem System entfernen, wodurch seine Effizienz verbessert und das Risiko eines Geräteausfalls verringert wird.

Algenhemmerwird zur Bekämpfung des Algenwachstums in Gewässern eingesetzt. Algen können Probleme wie das Verstopfen von Filtern verursachen, den ästhetischen Wert des Wassers beeinträchtigen und Giftstoffe produzieren. Algenhemmer wirken, indem sie in die Stoffwechselprozesse von Algen eingreifen und so deren Wachstum und Fortpflanzung verhindern.

Meerwasser-Entschäumungsmittelwurde speziell für die Meerwasseraufbereitung entwickelt. Meerwasser enthält oft eine hohe Konzentration an Salzen und organischen Stoffen, die während des Aufbereitungsprozesses zu übermäßiger Schaumbildung führen können. Entschäumer brechen die Oberflächenspannung der Schaumblasen, wodurch diese kollabieren und eine weitere Schaumbildung verhindert wird.

Abschluss

Wasseraufbereitungschemikalien sind in der tertiären Wasseraufbereitung unverzichtbar. Sie spielen eine Vielzahl von Rollen, von der Koagulation und Flockung bis hin zur Desinfektion, Nährstoffentfernung, Kesselstein- und Korrosionshemmung und speziellen Anwendungen. Als Anbieter von Wasseraufbereitungschemikalien weiß ich, wie wichtig es ist, qualitativ hochwertige Chemikalien bereitzustellen, die wirksam, sicher und umweltfreundlich sind.

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Referenzen

1. AWWA (American Water Works Association). Wasserqualität und -aufbereitung: Ein Handbuch zur kommunalen Wasserversorgung. McGraw-Hill, 2017.
2. Metcalf & Eddy. Abwassertechnik: Behandlung und Wiederverwendung. McGraw-Hill, 2014.
3. Crittenden, JC, et al. Wasseraufbereitung: Prinzipien und Design. Wiley, 2012.