Bei der Abwasserbehandlung kommt eine Vielzahl chemischer Wirkstoffe zum Einsatz, die sich anhand ihrer Funktionen und Wirkmechanismen grob in die folgenden Hauptkategorien einteilen lassen:
1. Koagulierungs- und Flockungsmittel
Dies ist die wichtigste und am häufigsten verwendete Kategorie von Chemikalien in der Abwasserbehandlung. Sie werden in erster Linie dazu eingesetzt, Schwebstoffe (SS), kolloidale Partikel und bestimmte organische Stoffe aus dem Wasser zu entfernen.
- Wirkmechanismus: Durch die Neutralisierung der Ladung an den Partikeloberflächen (Koagulation) und die Veranlassung der destabilisierten Partikel, sich zu größeren Flocken zusammenzulagern (Flockung), wodurch Fest-Flüssig-Trennprozesse wie Sedimentation oder Flotation beschleunigt werden.
- Haupttypen:
- Anorganische Flockungsmittel:
- Aluminiumsalze: Zum Beispiel Aluminiumsulfat und Alaun. Polyaluminiumchlorid (PAC) ist derzeit das am häufigsten verwendete anorganische Polymerflockungsmittel und bietet Vorteile wie einen breiten Anwendungsbereich hinsichtlich des pH-Werts (5–9), eine schnelle Flockenbildung und eine geringe Korrosivität.
- Eisensalze: Zum Beispiel Eisen(III)-chlorid, Eisen(II)-sulfat und Polyferrisulfat (PFS). Durch Eisensalze gebildete Flocken sind dicht und setzen sich schnell ab; sie eignen sich gut für die Aufbereitung von kaltem, stark trübem Wasser, sind jedoch korrosiver.
- Organische Flockungsmittel:
- Polyacrylamid (PAM) : Dies ist das am häufigsten verwendete organische Polymerflockungsmittel, das in anionischer, kationischer und nichtionischer Form erhältlich ist. Es ist besonders wirksam in der Schlammentwässerungsphase. Bezüglich Ihrer früheren Frage zu Kaffeeabwässern: Wenn PAM benötigt wird, wird in der Regel die anionische Variante gewählt.
- Flockungsmittel auf Basis natürlicher Polymere:
- Quellen: Zum Beispiel Chitosan, modifizierte Stärke und pflanzliche Gummiarten. Diese Mittel sind ungiftig, leicht biologisch abbaubar und verursachen weniger Schlamm. Forschungsergebnisse zeigen, dass natürliche Flockungsmittel wie Moringa-Samen und Aloe Vera einen erheblichen Einfluss auf die Behandlung von Kaffeeabwässern haben.
- Anorganische Flockungsmittel:
2. pH-Regler
- Wirkmechanismus: Durch Neutralisationsreaktionen wird der pH-Wert des Abwassers auf einen neutralen Wert oder auf den für einen bestimmten Prozess erforderlichen Bereich eingestellt. Viele biologische Reinigungsverfahren (z. B. Belebtschlamm) und chemische Reaktionen (z. B. Koagulation) erfordern bestimmte pH-Bedingungen, um effizient zu funktionieren.
- Haupttypen:
- Alkalische Mittel: Zu den gängigen Stoffen zählen Kalk (Calciumhydroxid), Natronlauge (Natriumhydroxid) und Soda (Natriumcarbonat).
- Säurehaltige Mittel: Zu den gängigen gehören Schwefelsäure und Salzsäure.
3. Desinfektionsmittel und Biozide
- Wirkmechanismus: Abtötung pathogener Mikroorganismen (z. B. Bakterien, Viren) im Abwasser zur Verhinderung der Krankheitsübertragung sowie Eindämmung des Mikrobenwachstums im Klärsystem, um die Bildung von biologischem Schleim zu verhindern.
- Haupttypen:
- Oxidierende Desinfektionsmittel: Zum Beispiel Chlorgas, Natriumhypochlorit, Chlordioxid und Ozon. Dies ist die gängigste Desinfektionsmethode in der Abwasserbehandlung, bei der durch starke Oxidation die Zellstrukturen von Mikroorganismen zerstört werden.
- Nicht oxidierende Biozide: Wie beispielsweise quartäre Ammoniumsalze, Glutaraldehyd und Methandithiocyanat. Diese Wirkstoffe töten Mikroorganismen durch toxische Wirkung ab und werden häufig zur Bekämpfung von Bakterien- und Algenwachstum in Kühlwasserkreislaufsystemen eingesetzt.
4. Sonstige funktionelle Chemikalien
| Kategorie | Hauptfunktion | Häufige Beispiele |
|---|---|---|
| Korrosionsschutzmittel | Bildet einen Schutzfilm auf Metalloberflächen, um Korrosion an Aufbereitungsanlagen, Rohrleitungen und Kreislaufwassersystemen zu verhindern oder zu verlangsamen. | Phosphate, Molybdate, Zinksalze, organische Phosphonate (z. B. HEDP, ATMP). |
| Kalkhemmer | Verhindert durch Chelatbildung, Dispersion und andere Mechanismen, dass sich Kalzium, Magnesium und andere Härteionen im Wasser als Kalkablagerungen an Rohrleitungen und den Oberflächen von Wärmetauschern festsetzen. | Organische Phosphonate, Polyacrylsäure und deren Copolymere. |
| Komplexbildner / Schwermetallfällungsmittel | Reagieren mit Schwermetallionen (z. B. Kupfer, Blei, Quecksilber, Cadmium) im Abwasser und bilden unlösliche Niederschläge, wodurch diese entfernt werden. | Organische Schwefelverbindungen (z. B. TMT-15), Xanthate usw. |
| Entschäumer / Antischaummittel | Beseitigen oder unterdrücken Sie übermäßigen Schaumbildung, die bei Behandlungsprozessen wie Belüftung und Durchmischung entsteht, und verhindern Sie so einen Schaumüberlauf, der den Betrieb und die Belüftungseffizienz beeinträchtigen könnte. | Polyether, Silikone, polyethermodifizierte Silikone usw. |
| Oxidations- und Reduktionsmittel | Wird zur Behandlung bestimmter Schadstoffe wie Cyanide oder Sulfide eingesetzt, um diese durch Oxidations- oder Reduktionsreaktionen in ungiftige oder leicht entfernbare Substanzen umzuwandeln. | Oxidationsmittel: Oxidationsmittel auf Chlorbasis, Wasserstoffperoxid, Ozon usw.; Reduktionsmittel: Eisensulfat, Natriumbisulfit usw. |
| Adsorbentien | Nutzen Sie ihre poröse Struktur mit großer Oberfläche, um gelöste organische Stoffe, Schwermetallionen, Farbstoffe usw. physikalisch oder chemisch aus dem Abwasser zu adsorbieren. | Aktivkohle (in Pulver- oder Granulatform), Zeolith, Harze usw. Die Verwendung landwirtschaftlicher Abfälle zur Herstellung von Adsorptionsmitteln ist seit einigen Jahren ein Forschungsschwerpunkt. |
| Schlammentwässerungsmittel | Verbesserung der Entwässerungsfähigkeit von Schlamm durch Freisetzung von gebundenem Wasser, um die mechanische Entwässerung zu erleichtern und so das Schlammvolumen zu verringern. | Vorwiegend kationisches Polyacrylamid (CPAM), das manchmal in Kombination mit anorganischen Koagulierungsmitteln eingesetzt wird. |
Zusammenfassung: Die Auswahl von Chemikalien für die Abwasserbehandlung ist eine systematische ingenieurtechnische Aufgabe, die auf der Grundlage spezifischer Wasserqualitätsmerkmale, Behandlungsziele (z. B. Einhaltung von Einleitungsvorschriften, Wiederverwendung), Prozessablauf und Kostenbudgets festgelegt werden muss. In der Praxis werden häufig mehrere Chemikalien kombiniert eingesetzt, um eine optimale Behandlungsleistung und Wirtschaftlichkeit zu erzielen.
